Optimización de la técnica basada en la voltametría mediante escalones de potencial para la medida de la corrosión en armaduras embebidas en hormigón

Abstract

[ES] El hormigón es el material de construcción más utilizado del mundo gracias a sus prestaciones mecánicas, su versatilidad y la alta disponibilidad de las materias primas utilizadas para su fabricación. Otra propiedad que distingue este material del resto es su durabilidad, es decir, su capacidad para mantener sus propiedades físicas y/o mecánicas sin requerir de tareas de mantenimiento. A pesar de esto, existen factores físicos, químicos y biológicos que pueden mermar las propiedades del material repercutiendo en una merma de su vida útil. La corrosión es una de las principales causas de deterioro y fallo prematuro en estructuras de hormigón armado. Se trata de un fenómeno electroquímico que origina la pérdida de sección del acero de las armaduras y una merma en la adherencia acero‐hormigón, además de daños estéticos y mecánicos en los elementos de hormigón armado. Para combatir esta patología, el método de análisis más habitual es la inspección visual. Sin embargo, se limita a elementos accesibles y solo permite detectar el daño cuando está muy avanzado. Otras técnicas son las basadas en medidas cualitativas, pero solo aportan datos sobre la probabilidad o riesgo de existencia de corrosión Debido a esto, en los últimos años se han desarrollado numerosas técnicas de medida y monitorización de la corrosión mediante sensores embebidos para una detección temprana de la corrosión, facilitando posteriores tareas de reparación y previniendo de graves daños estructurales. En este estudio se analiza la técnica de medida de la corrosión de armaduras embebidas en hormigón denominada PSV (Potential Step Voltammetry). Tras un primer análisis, el presente trabajo define una propuesta de mejora de la técnica con la finalidad de optimizar el tiempo de procesado de la medida y aumentar la precisión y fiabilidad del método. Esta técnica desarrollada y validada ha sido definida como PSV‐CA‐SS (Potential Step Voltammetry – Charge Analysis – Six Step). Para llevar a cabo este estudio, se ha realizado una monitorización de la corrosión en armaduras embebidas en diferentes tipos de hormigón, previamente caracterizados, que fueron expuestas a condiciones de agresividad ambiental alta (correspondientes a ambientes de exposición XS2 y XS3). Los resultados obtenidos fueron comparados con otras técnicas de referencia existentes en bibliografía.

[CA] El formigó és el material de construcció més utilitzat del món gràcies a les seues prestacions mecàniques, la seua versatilitat i l'alta disponibilitat de les matèries primeres utilitzades per a la seua fabricació. Una altra propietat que distingeix este material de la resta és la seua durabilitat, és a dir, la seua capacitat per a mantenir les seues propietats físiques i/o mecàniques sense requerir de tasques de manteniment. Malgrat això, existeixen factors físics, químics i biològics que poden minvar les propietats del material, repercutint en un pèrdua de la seua vida útil. La corrosió és una de les principals causes de deterioració i fallada prematura en estructures de formigó armat. Es tracta d'un fenomen electroquímic que origina la pèrdua de secció de l'acer de les armadures i una reducció en l'adherència acer‐formigó, a més de danys estètics i mecànics en els elements de formigó armat. Per a combatre aquesta patologia, el mètode d'anàlisi més habitual és la inspecció visual. No obstant això, es limita a elements accessibles i només permet detectar el mal quan està molt avançat. Altres tècniques són les basades en mesures qualitatives, però només aporten dades sobre la probabilitat o risc d'existència de corrosió A causa d'això, en els últims anys s'han desenvolupat nombroses tècniques de mesura i monitoratge de la corrosió mitjançant sensors embeguts per a una detecció precoç de la corrosió, facilitant posteriors tasques de reparació i prevenint de greus danys estructurals. En aquest estudi s'analitza la tècnica de mesura de la corrosió d'armadures embegudes en formigó denominada PSV (Potential Step Voltammetry). Després d'una primera anàlisi, el present treball defineix una proposta de millora de la tècnica amb la finalitat d'optimitzar el temps de processament de la mesura i augmentar la precisió i fiabilitat del mètode. Aquesta tècnica desenvolupada i validada ha sigut denominada PSV‐CA‐SS (Potential Step Voltammetry – Charge Analysis – Six Step). Per a dur a terme aquest estudi, s'ha realitzat un monitoratge de la corrosió en armadures embegudes en diferents tipus de formigó, prèviament caracteritzats, que van ser exposades a condicions d'agressivitat ambiental alta (corresponents a ambients d'exposició XS2 i XS3). Els resultats obtinguts van ser comparats amb altres tècniques de referència existents en bibliografia.

[EN] Concrete is the most widely used building material in the world thanks to its mechanical performance, its versatility and the high availability of the raw materials used in its manufacture. Another property that distinguishes this material is its durability, i.e. its ability to maintain its physical and/or mechanical properties without requiring maintenance. Despite this, there are physical, chemical and biological factors that can reduce the properties of the material, leading to a reduction in its useful life. Corrosion is one of the main causes of deterioration and premature failure in reinforced concrete structures. It is an electrochemical phenomenon that causes a loss of section of the reinforcing steel and a decrease in the steel‐concrete bond, as well as aesthetic and mechanical damage in the reinforced concrete elements. To combat this pathology, the most common method of analysis is visual inspection. However, this is limited to accessible elements and only allows damage to be detected when it is very advanced. Other techniques are based on qualitative measurements, but they only provide data on the probability or risk of corrosion. Because of this, in recent years numerous techniques have been developed for measuring and monitoring corrosion using embedded sensors for early detection, facilitating subsequent repair work and preventing serious structural damage. This study analyses the technique for measuring the corrosion of reinforcement embedded in concrete called PSV (Potential Step Voltammetry). After an initial analysis, this work defines a proposal to improve the technique in order to optimise the measurement processing time and increase the accuracy and reliability of the method. This technique has been named as PSV‐CA‐SS (Potential Step Voltammetry – Charge Analysis – Six Step). To carry out this study, corrosion monitoring was carried out on rebars embedded in different types of concrete, previously characterised, which were exposed to high environmental aggressiveness (corresponding to XS2 and XS3 exposure environments). The results obtained were compared with other reference techniques available in the literature.