LIMITACIONES DEL ENSAYO E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

Se puede evaluar con este método el acero normal y el inoxidable, así como el acero de pretensar; sin embargo, no sirve para los cables de postensado alojados en las vainas, pues aíslan la corriente eléctrica, ni para el acero con revestimiento epoxi. El acero galvanizado se puede medir con el mismo método, pero aplicando un criterio diferente53.

Las medidas del potencial de media pila son adecuadas sobre todo para estructuras de hormigón armado expuestas a la atmósfera. El método se puede aplicar independientemente del espesor de recubrimiento, del diámetro de la barra y de la disposición de la armadura53. La temperatura ambiente debe ser superior a +2 ºC.

Las medidas del potencial de media pila se recomiendan para los siguientes objetivos53:

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ƒ Localizar barras que se están corroyendo y así evaluar las condiciones actuales de corrosión de la armadura durante las inspecciones de las estructuras.

ƒ Definir la posición donde se realizarán posteriores análisis destructivos (testigos para análisis de cloruros, ventanas de inspección, etc.) y donde se ubicarán los sensores perdidos.

ƒ Evaluar el estado de corrosión de las barras tras la reparación.

ƒ Diseñar la distribución de ánodos del sistema de protección catódica.

El potencial de la armadura se mide en relación con el potencial de un electrodo de referencia con un voltímetro de alta impedancia. Se necesita por tanto una conexión eléctrica con la armadura34,35_.

Estas medidas son muy sensibles a las condiciones de humedad y temperatura34,35. Si el potencial medido en el punto de ensayo no cambia en más de ± 20 mV en un período de 5 minutos, el hormigón está suficientemente húmedo. Si no se cumple esta condición, hay que humedecer la superficie del hormigón. Cuando es necesario humedecer, no debe existir agua superficial libre entre los puntos de ensayo. Si no se alcanza la estabilidad de medida mediante la humectación, puede ser debido a corrientes eléctricas vagabundas, en cuyo caso no puede emplearse el método del potencial de media pila. Cuando el ensayo se realiza fuera del rango de 17 a 28 ºC, es necesario aplicar un factor de corrección a los voltajes medidos5. También cuando el acero está revestido hay que interpretar los resultados con precaución16.

En el caso de la corrosión uniforme, las reacciones anódica y catódica están emparejadas, formando numerosas micropilas en la superficie del acero, y situándose en las mismas zonas. La velocidad de corrosión icorr viene representada por el punto en el que las densidades de corriente medias anódica y catódica son iguales; el potencial de corrosión Ecorr es el potencial del electrodo en este punto. Los valores medidos están influenciados por el recubrimiento de hormigón, la resistividad del hormigón (contenido de humedad) y la disponibilidad de oxígeno. Valores típicos del potencial (CSE) son53_:

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Hormigón saturado de agua sin oxígeno - 0,9 ... - 1,0 V

Hormigón mojado saturado de cloruros - 0,4 ... - 0,6 V

Hormigón húmedo sin cloruros + 0,1 ... - 0,2 V

Hormigón húmedo carbonatado + 0,1 ... - 0,4 V

Hormigón seco carbonatado + 0,2 ... 0 V

Hormigón seco + 0,2 ... 0 V

El potencial de corrosión depende del pH: dE/dpH = - 0,06 V (a 25 ºC), por lo que el potencial en el hormigón carbonatado es más positivo. El potencial del acero cuando el hormigón contiene cementos con escorias es más negativo, en comparación con los hormigones fabricados con cemento pórtland sin adiciones53.

En el caso de existencia de macropilas de corrosión, las zonas anódica y catódica están separadas en el espacio; los potenciales de las zonas anódica y catódica se encuentran por lo tanto separados por un salto de potencial óhmico (IR) y el potencial de corrosión varía con la posición entre los límites del Ecorr (ánodo) y Ecorr (cátodo) 53.

En el caso de la corrosión localizada, la diferencia de potencial entre el ánodo y un cátodo distante disminuye al aumentar el espesor del recubrimiento. Las zonas sumergidas de las estructuras presentan potenciales muy bajos debido a la poca disponibilidad de oxígeno. El potencial de las barras pasivas próximas a las sumergidas está polarizado a valores bajos, por lo que hay que tener cuidado de no confundirlas con acero corroyéndose53.

El espaciado entre medidas depende del elemento que se está investigando y de la finalidad de la medida. En general, en zonas amplias el mapeado se realiza con una separación de electrodos de entre 0,6 y 1,5 m. En zonas pequeñas, la separación es de entre 0,15 y 0,30 m4_{. En tableros de puente se suele emplear un espaciado de 1,2 m.} Espaciados mayores aumentan la probabilidad de no detectar zonas de corrosión localizada. Las medidas se pueden tomar de forma aleatoria o siguiendo una cuadrícula. El espaciado se debería reducir cuando lecturas adyacentes difieren en más de 150 mV16.

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Para otras estructuras que no sean puentes, el TRL AG9 (Transport Research Laboratory, Application Guide 9) recomienda unir los contornos iso-potenciales e identificar zonas donde el potencial es 200 mV más negativo que el valor de fondo. En estructuras con corrosión localizada, las zonas de riesgo se encuentran en el centro de grupos de líneas de contorno muy próximas. En los casos de corrosión generalizada, los gradientes de potencial son menores y los potenciales no alcanzan valores tan negativos34,35. Los resultados también se pueden presentar como distribución de frecuencia acumulada (en abscisas se representa la frecuencia acumulada de los datos, y en ordenadas los valores del potencial de media pila medidos; se dibujan dos líneas horizontales paralelas que cortan al eje de ordenadas en los valores –0,20 y –0,35 V)16_.

El criterio de interpretación de la ASTM es el más conocido, pero debe ser aplicado con precaución porque se ha desarrollado empíricamente a partir de los datos obtenidos de tableros de puente americanos expuestos a sales fundentes. El potencial de la armadura no corroída en continuidad eléctrica con las zonas corroídas se polariza hacia el potencial de estas zonas, con lo que parecería predecir una alta probabilidad de corrosión; el efecto es tanto más marcado cuanto menor es la resistividad. También influye la disponibilidad de oxígeno: cuando el flujo de oxígeno está restringido, como en las estructuras sumergidas, se detectan potenciales muy negativos, pero no son indicativos de corrosión34,35.

Criterio ASTM de interpretación del potencial de media pila

Potencial del acero versus electrodo de referencia

de cobre/sulfato de cobre Probabilidad de corrosión

Más positivo que –200 mV Menor del 10%

Entre –200 mV y –350 mV Desconocido

Más negativo que –350 mV Más del 90%

Si se emplea un electrodo de plata/cloruro de plata, los rangos de potenciales son: > -75 mV (probabilidad de corrosión menor del 10%); - 75 a – 225 mV (probabilidad desconocida); y < -225 mV (más del 90%)43.

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• Cuando la carbonatación ha llegado a la armadura.

• Para evaluar hormigones en ambiente interior que no han estado sometidos a la humedad frecuentemente, a menos que hayan sido protegidos frente al secado tras su puesta en obra.

• Para comparar la actividad corrosiva en hormigones armados en ambiente exterior con un contenido de oxígeno, de humedad o de ambos muy variable en la armadura.

• Para evaluar la variación de la actividad corrosiva con el tiempo en una estructura rehabilitada en la que la rehabilitación provocó el cambio con el tiempo del contenido de oxígeno o humedad o ambos, en la armadura (por ejemplo, la instalación de una membrana impermeable en un puente contaminado por cloruros).

En todo caso, los resultados de este ensayo deben ser interpretados con precaución; en zonas donde la armadura embebida en el hormigón presenta potenciales de media pila más negativos que –0,35 V, indica corrosión, pero algunos investigadores no han encontrado corrosión con potenciales más negativos y otros han encontrado una corrosión severa con potenciales mucho más positivos. Muchos de los usuarios de este ensayo creen que la media pila se debe siempre a la corrosión que se produce en el momento de la medida; sin embargo, el potencial de media pila a menudo representa la química de la solución en contacto con el acero, que puede no estar relacionada con la corrosión. Es necesario investigar para relacionar el potencial de media pila con la química del sistema141. Por ejemplo, se pueden obtener potenciales muy negativos en hormigones saturados de agua, en los que no hay oxígeno para iniciar o mantener la corrosión130.

La resistividad del hormigón influye sobre los potenciales de media pila medidos en el acero embebido en el hormigón. En los hormigones de baja resistividad, los valores dados en la ASTM C876 son útiles para evaluar el estado de corrosión del acero. En cambio, en los hormigones de alta resistividad no es válido el valor límite de –350 mV, por lo que hay que adaptar este criterio30.

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La carbonatación del recubrimiento también induce un valor del potencial engañoso: en el frente, el pH cambia de 13 a 8, lo que lleva a una gran diferencia de concentración en la mayoría de los iones de la solución de los poros entre las zonas carbonatada y no carbonatada; entre estas dos zonas se crea una “junta de potencial” que podría llevar a un resultado engañoso. Incluso la humectación de la superficie como dice la norma ASTM puede provocar un salto de potencial debido a la generación de una “junta de potencial” entre la capa exterior húmeda y la interior seca del recubrimiento de hormigón. Esta humectación también podría provocar otro problema, como es el aumento de la conductividad eléctrica en la capa superficial del hormigón. El efecto global es un ligero aumento del potencial medido más positivo en las zonas anódicas y más negativo en las catódicas, lo que reduce la exactitud de la medida del potencial como indicador de corrosión130.

“La membrana de potencial” también puede influir: las diferentes concentraciones de iones en la superficie del recubrimiento y en la interfase entre hormigón y armadura puede producir una membrana de potencial, del orden de 20-45 mV, si los iones cloruros se difunden a través de la membrana130.

Las corrientes vagabundas y las variaciones de temperatura influyen en las medidas130.

Las medidas del potencial de media pila no se deben realizar en zonas con hormigón separado en láminas4.