Effectiveness and Durability of Different Paints as Anti-Carbonation Barriers Applied to

Concrete Structures Efectividad y Durabilidad de

Diferentes Pinturas como Barreras Anti-Carbonatación aplicadas a Estructuras de

HormigónCABAÑA, Guillermo; YORIS, Adrian; GRETHER, Rudy; DEFAGOT, Carlos; ULIBARRIE, Néstor. Centro de Investigación y Desarrollo para la Construcción y la Vivienda (CECOVI)

Facultad Regional Santa Fe – Universidad Tecnológica Nacional

7 y 8 de Noviembre de 2013

Corrosión en el hormigón armado: uno de los principales factores que afectan la durabilidad de las estructuras.

Capacidad que disminuye paulatinamente debido a la carbonatación (pH de 13 a menos de 9).

La corrosión inducida por la carbonatación es una de las principales causas de deterioro en el Centro-Norte de la República Argentina

INTRODUCCIÓN

CO2

Frente de Carbonatación

El hormigón confiere al acero una protección físico-química.

Alternativas para atenuar los efectos de la corrosión:

Uso de Aceros galvanizados

Uso de Armaduras revestidas con epoxi

Aplicación de pinturas en la superficie del hormigón

Mejorar la calidad del Hormigón de Recubrimiento

(permeabilidad – espesor)

INTRODUCCIÓN

xc = k * t1/2

Se evaluaron 5 tipo de pinturas

Se utilizaron 2 tipos de Hormigones

Hormigón celular de espuma

Hormigón normal a/c = 0,5

Pintura Acrílica A Acrílica B Alquidálica Especial TransparenteIdentificación aa Ab al sk tr

Descripción Impermeabilizante para exteriores Látex exterior Esmalte

sintético

Revestimiento elástico

impermeable p/ext.

Recubrimiento acrílico

Color Blanco Blanco Blanco Blanco TransparenteRendimiento

(s/fabricante)8-10 m2 por kg por

mano12-14 m2 por lt

por mano12-15 m2 por lt

por mano0,15 lts por m2 por

mano10-15 m2 por lt

por mano

Dilución Agua (10% en primera mano)

Agua (5% en primera mano)

Agua-rras (sin especificación)

Agua (1:1 en primer mano)

Agua (30% en primera mano)

Terminación Semi mate Mate - - -

Detalles Caucho elastomérico - - - Antihongo

Costo($/l) 39,4 50,9 43,0 34,6 26,7Costo ($/m2) 4,4 3,9 3,2 5,2 2,1

MATERIALES

Características de los hormigones

Se evaluaron en 2 condiciones de exposición en un ambiente urbano:

protegido de la intemperie (interior)

a la intemperie (exterior)

Característica Edad H° Normal H° CelularAsentamiento (cm) - 7,0 -Razón a/c - 0,50 0,65Resistencia (MPa) 28 días 24,94 4,94Densidad Seca (kg/m3) 28 días 2220 1020Absorción Total (%) 7 meses 6,82 36,26Capacidad de Succión Capilar (g/cm2) 90 días 4414,1 15114,7

Velocidad de Succión Capilar (g/m2*s½) 90 días 5,23 60,87

MATERIALES

Elaboración y pintado de las probetas

Las pinturas fueron aplicadas en tres manos mediante pincel, cuando las probetas tenían las siguientes edades: Probetas de hormigón normal: 90 días. Probetas de hormigón celular: 60 días.

MATERIALES

Ciudad de Santa Fe

Invierno

VeranoTemperatura media: 26° C

Humedad relativa: 55 %

Humedad relativa. 65 %

Temperatura media: 12° C

Zona poco industrial

Concentraciones promedio de contaminantes (mg/m3) período 2006-2008

Ambiente de exposición

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

El régimen de precipitaciones varía entre 900 mm y 1000mm anuales

Esto ubica a esta ciudad en un ambiente de clasificación A2 - A3 según el Reglamento CIRSOC

CO HCNM NO2 O3 PM10 SO2

0,809 0,695 0,491 0,076 0,018 0,056

Espesor de las películas de pintura Envejecimiento natural de las películas de pintura Permeabilidad al aire de los hormigones pintados Permeabilidad al aire de los hormigones pintados. Evaluación con ultrasonido Ensayo de carbonatación. Evaluación de costo

Determinaciones

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Se utilizó un reloj comparador analógico milesimal

(graduación: 0,001 mm)

PinturaEspesor de pintura

Lectura 1(mm)

Lectura 2(mm)

Lectura 3(mm)

Promedio(mm)

aa 0,035 0,036 0,042 0,038ab 0,080 0,102 0,113 0,098al 0,064 0,060 0,057 0,060sk 0,058 0,066 0,065 0,063tr 0,014 0,021 0,020 0,018

Espesor de las películas de pintura

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Aspecto Calificación Tizado No se aprecia Poco Mucho Brillo Muy brillante Brillante Poco brillante Semi-mate Mate Ampollado Nada Muy poco Poco Regular Mucho Excesivo Cuarteado y Agrietado Nada Muy poco Poco Regular Mucho Excesivo Desprendimiento No Si

Aspecto general de la pintura que puede ser: Excelente, Muy bueno, Bueno, Regular o Malo

El ensayo se realizó a los 2, 4, 9, 16 y 20 meses de exposición sobre 4 probetas de cada pintura: probetas de Hº normal y H° celular expuestas a la intemperie -exterior- y

protegidas de la intemperie -interior-.

Envejecimiento natural de las películas de pintura

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Parámetros evaluados en envejecimiento de pinturas (20 meses de exposición)

Envejecimiento natural de las películas de pintura

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

AspectosPinturas

aa ab al sk trTizado No No No No No

Brillo Semi mate Mate Poco brillante Semi mate Poco brillante

Arrugado No No No No NoAmpollado Nada Nada Muy poco Nada NadaCuarteado y agrietado Nada Poco Nada Nada Nada

Desprendimiento No No Si No NoAspecto general Excelente Bueno Malo Excelente Excelente

Aspecto general de las pinturas aplicadas (20 meses de exposición)

Envejecimiento natural de las películas de pintura

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

aa

ab

al

sk

tr

Se evaluó la permeabilidad en rodajas de hormigón de 5cm de espesor pintadas en todo su perímetro y en una rodaja sin pintar.

Permeabilidad al aire de los hormigones pintados

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Permeabilímetro Permea-TORR

Permeabilidad al aire de los hormigones pintados

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

IdentificaciónkT1

(10-16m2)

kT2

(10-16m2)

kT3

(10-16m2)

kTprom

(10-16m2)

Esp. Pintura(mm)

n 0,63 0,53 0,55 0,57 -aa 0,48 0,40 0,64 0,51 0,038ab 0,71 0,45 0,48 0,55 0,098al 0,60 0,35 0,52 0,49 0,060sk 0,42 0,60 0,30 0,44 0,063

Resultados del ensayo de permeabilidad al aire

Permeabilidad al airekT [10-16 m2]

Calidad del Hormigón

< 0,01 Excelente0,01 - 0,1 Muy buena0,1 - 1,0 Media1,0 - 10 Pobre

> 10 Muy pobre

Criterios de clasificación para ensayo de permeabilidad al aire

Evaluación con ultrasonido

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Se llevó a cabo cada 4 meses en las probetas de H° normal (con exposición a la intemperie -exterior-) y cada 2 meses en las de H° celular (con exposición a la intemperie -exterior- y protegidas de la intemperie -interior-),

Evaluación con ultrasonido

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Parámetros ultrasónicos para H° normal pintado y sin pintar (exterior)

2 4 6 8 10 12 14 16 183600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

4400

4500

aa

ab

al

sk

tr

n

Li-near (n)

Tiempo (meses)

Velo

cida

d Pu

lso

Ultra

sóni

co (m

/s)

Evaluación con ultrasonido

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Parámetros ultrasónicos para H° celular pintado y sin pintar (exterior)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 91800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

aa

ab

al

sk

tr

n

Linear (n)

Tiempo (meses)

Velo

cida

d Pu

lso

Ultra

sóni

co (m

/s)

Evaluación con ultrasonido

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Parámetros ultrasónicos para H° celular pintado y sin pintar (interior)

0 1 2 3 4 5 61800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

aa

ab

al

sk

tr

n

Linear (n)

Tiempo (meses)

Velo

cida

d Pu

lso

Ultra

sóni

co (m

/s)

Evaluación de carbonatación Se llevó a cabo cada 4 meses en las probetas de H° normal (con exposición a la intemperie -exterior-) y cada 2 meses en las de H° celular (con exposición a la intemperie -exterior- y protegidas de la intemperie -interior-),

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Carbonatación en probetas de H° de peso normal sin pintar (20 meses de exposición)

Carbonatación en probetas de H° celular sin pintar (10 meses de exposición)

Evaluación de carbonatación

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Avance de la carbonatación en H° normal pintado y sin pintar (exterior)

4 6 8 10 12 14 16 18 20 220

1

2

3

4

5

6

7

8

aaLinear (aa)abLinear (ab)alLinear (al)sk

Tiempo (meses)

Prof

undi

dad

de C

arbo

nata

ción

(mm

)

Evaluación de carbonatación

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Avance de la carbonatación en H° celular pintado y sin pintar (exterior)

2 4 6 8 10 12 14 16 180

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

aa

Logarithmic (aa)

ab

Tiempo (meses)

Prof

undi

dad

de C

arbo

nata

ción

(mm

)

Evaluación de carbonatación

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Avance de la carbonatación en H° celular pintado y sin pintar (interior)

2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20aa

Logari-thmic (aa)

ab

Linear (ab)

al

Tiempo (meses)

Prof

undi

dad

de

Carb

onat

ació

n (m

m)

Evaluación de carbonatación

METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS

Carbonatación Edad (meses)

Pinturas

aa ab al sk tr nHº Normal Exterior 20 27% 86% 32% 37% 78% 100%

Hº Celular exterior 16 0% 82% 48% 0% 39% 100%

Hº Celular interior 10 0% 83% 50% 0% 17% 100%

Evaluación de costos

Pintura Acrílica A Acrílica B Alquidálica Especial TransparenteAhorro 16% 25% 39% 1 59%

Considerando los ensayos de permeabilidad: Los hormigones recubiertos con pinturas alquidálica, acrílica A y especial presentan

menor permeabilidad. Considerando los ensayos de carbonatación: Los hormigones recubiertos con pinturas alquidálica, acrílica A y especial presentan

menor avance del frente. Considerando los ensayos de envejecimiento: La pintura alquidálica presenta un comportamiento general “malo”.Todas las pinturas alternativas presentan un ahorro económico, en mayor o menor

medida, respecto a la pintura especial. La aplicación de pinturas convencionales es factible como barreras que

disminuyen el avance del frente de carbonatación. En base a los resultados obtenidos, es necesario poder contar con datos que se

prolonguen en el tiempo para conocer mejor las características de estas pinturas.

CONCLUSIONES

La concreción del ensayo de permeabilidad al aire en el hormigón endurecido pintado fue posible gracias a la colaboración del Centro de Investigación y Desarrollo en Construcciones del Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI – Construcciones).

La elaboración del hormigón celular fue posible gracias a la colaboración de la empresa Sika Argentina por habernos brindado una muestra del “agente espumante”.

AGRADECIMIENTOS