| JP2004338984 | METHOD OF MANUFACTURING ORNAMENT |
| JP08178481 | FREEZER-REFRIGERATOR |
| JP2002173381 | METHOD OF SEALING HONEYCOMB CERAMIC FORMED BODY |
SÁNCHEZ MORENO, Mercedes (Instituto De Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, C/ Serrano Galvache 4, Madrid, E-28033, ES)
ALONSO ALONSO, Mª Cruz (Instituto De Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, C/ Serrano Galvache 4, Madrid, E-28033, ES)
SÁNCHEZ MORENO, Mercedes (Instituto De Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, C/ Serrano Galvache 4, Madrid, E-28033, ES)
| REIVINDICACIONES 1. Dispositivo para eliminar agentes agresivos de un bloque de hormigón arma- do y repasivación de su armadura metálica mediante Ia introducción de inhibidores de Ia corrosión, caracterizado porque comprende las partes siguientes: a) Dos electrodos metálicos externos [1] y [2], en contacto con dos superficies del bloque de hormigón a tratar, y conectados respectivamente como cátodo [1] y ánodo [2], b) La conexión eléctrica del cátodo externo [1], a Ia armadura interna del hormigón [4], c) Dos compartimentos, catolito [6] y anolito [5], que pueden ser un recipiente conteniendo las disoluciones y/o con material poroso (por ejemplo, spontex, o similar) en contacto con los electrodos externos y conteniendo las disoluciones: disolución conductora de inhibidor catióni co o agua en el anolito [5] y disolución de inhibidor aniónico en el catoli to [6], d) Un generador de corriente continua estabilizada, con mandos de ajus te de tensión de trabajo y corriente máxima [7], e) Un relé [8] para Ia conexión de Ia armadura [4] al cátodo exterior [1], f) Aparatos de medida para Ia monitorización y registro de tensión eléctrica y de corriente [9a] generada durante el tratamiento, g) Un analizador de Ia corriente registrada [9b] con temporizador, para determinar el momento de desconexión y finalización del tratamiento, h) Un potenciostato/galvanostato [10] para confirmar a partir de medidas electroquímicas Ia eficacia del tratamiento una vez terminado, i) Electrodo de referencia [11], j) Un registrador de corriente de corrosión y del potencial de corrosión [12]. 2. Dispositivo según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque los electrodos, el ánodo [2] y el cátodo [1], están formados por una malla de titanio activado, eléctricamente conductora, y colocados en contacto con una superficie porosa (spontex o similar), humedecida con el compuesto inhibidor aniónico en contacto con el cátodo, y con agua, o inhibidor catiónico, en el ánodo. 3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el campo eléctrico asociado a una tensión continua aplicada entre los electrodos [1] y [2] guía los iones cloruro hacia Ia superficie del bloque en contacto con [2], mientras que los iones de los inhibidores se introducen en el bloque de hormi- gón hacia Ia armadura [4] conectada al electrodo [1] para pasivarla. 4. Procedimiento para eliminar agentes agresivos de un bloque de hormigón armado y repasivación de su armadura metálica, según las reivindicaciones anteriores, 1 , 2 y 3, caracterizado porque favorece Ia introducción de in- hibidores, y que comprende los pasos de aplicación siguientes: a) polarizar positivamente el ánodo [2] del dispositivo (reivindicación 1 ) con una tensión eléctrica continua de valor determinado. El electrodo ánodo se coloca bajo contacto presionante en Ia superficie externa del bloque de hormigón, b) polarizar negativamente el cátodo [1] del dispositivo y Ia armadura del hormigón [4] (reivindicación 1 ) con una tensión eléctrica continua. El electrodo, previamente bien humedecido con una solución acuosa del compuesto inhibidor, se coloca en contacto presionante con otra superficie del bloque de hormigón. 5. Procedimiento según Ia reivindicación 4, caracterizado porque permite al usuario un continuo control de Ia intensidad de corriente eléctrica y así esta- blecer un criterio para dar por terminado el tratamiento, mediante una simple medida de Ia corriente eléctrica que circula entre ambos electrodos [1] y [2]. 6. Procedimiento según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque comprende el control preciso y continuo, por medio de un potenciostato [10], de Ia eficacia del tratamiento de eliminación de agentes agresivos, a partir de medidas electroquímicas. 7. Procedimiento según las reivindicaciones 4, 5, y 6, caracterizado porque Ia conexión de las armaduras del hormigón a repasivar, al estar éstas conecta- das como cátodo, se facilita Ia regeneración de Ia película pasivante, al ser favorecidas por Ia penetración de productos inhibidores de Ia corrosión en aquellos casos en que los agentes agresivos, como los iones cloruro y Ia car- bonatación, hayan sido los causantes de Ia degradación de las armaduras. 8. Procedimiento según las reivindicaciones 4, 5, 6 y 7, caracterizado porque Ia introducción simultanea de los agentes inhibidores contribuye a recuperar y reforzar Ia película pasivadora sobre Ia armadura, en casos o situaciones en los cuales Ia extracción, del ion, o iones, agresivos, o Ia eliminación de las condiciones agresivas, haya sido parcial. 9. Dispositivo y procedimiento, según las reivindicaciones 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8, caracterizados porque se permite su uso, o aplicación, en bloques de hormigón armado ya corroído con el fin de eliminar Ia causa de ese daño estructural. Así como también, en hormigón no dañado por Ia corrosión y mejorar, entonces, su pasivado ante posibles agentes agresivos de inclusión posterior. |
Sector de Ia técnica
El dispositivo presentado en esta patente pertenece al sector de las técnicas y métodos de protección, reparación y preservación de las estructuras de hormigón armado. Su aplicación práctica se centra en construcciones ya en servicio, edificios antiguos, puentes u otros tipos de estructuras en los cuales hayan aparecido zonas de corrosión en su armadura debido a Ia presencia de agentes agresivos en el interior del hormigón (como cloruros y/o carbonatáción). Se trata, desde luego, de un método para Ia eliminación de los agentes agresivos causantes de Ia corrosión de Ia armadura en estas estructuras, tanto aquellos que hayan penetrado en el hormigón en servicio desde el ambiente exterior, como porque hayan sido añadidos en el momento de su construcción. El método se completa con Ia repasivación de Ia armadura por Ia introducción de inhibidores aniónicos, especialmente nitritos. El procedimiento presentado también es aplicable a los casos en los cuáles no exista aún una corrosión o agente agresivo presente para las armaduras en el hormigón y, tan sólo, se quiera reforzar Ia protección de Ia capa pasiva, con Ia introducción del inhibidor aniónico.
Estado de Ia técnica.
El empleo del hormigón armado como material de construcción ha sido masivo desde hace varias décadas. La naturaleza del hormigón permite Ia protección de las armaduras, no sólo al actuar como barrera física a Ia penetración de los elementos agresivos, sino que además, el contenido acuoso de los poros presenta un carácter fuertemente alcalino que favorece Ia formación de una película pasiva que protege a las armaduras frente a Ia corrosión. Sin embargo, en los últimos años cada vez son más frecuentes las situaciones de pérdida de prestaciones de las estructuras por problemas de corrosión de las armaduras antes de cumplirse el tiempo de vida en servicio para el que han sido diseñadas. Son notables las pérdidas económicas que se producen anualmente como consecuencia de este fenómeno tan natural. Desde luego, Ia característica porosa del hormigón permite Ia entrada de agresivos para las armaduras a través de los poros, como el ion cloruro o el CO2 atmosférico, o bien, del mismo modo, porque se incorporen cloruros al hormigón durante su fabricación. Cuando el agente agresivo se encuentra en el entorno de Ia armadura, puede causar Ia rotura de Ia película pasiva protectora, iniciándose así un proceso de corrosión activa que viene acompañado de pérdidas en Ia sección de las armaduras, e igualmente, Ia generación de óxidos de carácter expansivo que, al final, provocan tensiones en el seno del hormigón, llegando incluso a producir su fisuración o delaminación.
En ocasiones de Ia práctica habitual, cuando una estructura está expuesta a ambientes muy agresivos, es necesario recurrir al empleo de métodos adicionales de protección, como son los inhibidores de corrosión con el fin de au- mentar su resistencia, garantizando, de este modo, que Ia estructura cumpla con el "tiempo de servicio" para el que ha sido diseñada. En los últimos años, se están realizando estudios enfocados a evaluar Ia viabilidad de aplicar inhibidores de corrosión sobre Ia superficie del hormigón. Aprovechando Ia naturaleza porosa del hormigón, el inhibidor se transportará disuelto en el contenido acuoso de los poros, hasta alcanzar Ia armadura incrementando su resistencia a Ia corrosión.
En otras situaciones, por contra, una estructura puede requerir de una reparación que permita recuperar sus prestaciones de diseño, garantizando su vida en servicio. Generalmente, Io que se plantea es una reparación basada en eliminar el hormigón en torno a Ia armadura, que está dañado por los fenómenos de corrosión a los que ésta se haya visto expuesta como consecuencia de Ia presencia del agresivo; se limpian los óxidos de Ia armadura y el hormigón se sustituye por un hormigón nuevo. No obstante, en los últimos años, se está haciendo un importante esfuerzo en el desarrollo de metodologías de reparación que proponen Ia eliminación del agresivo de Ia estructura. Estas técnicas se basan en Ia aplicación de un campo eléctrico entre Ia armadura conectada como cátodo y un ánodo externo. Entre todas ellas destaca Ia extracción electroquímica del cloruro y Ia realcalinización del hormigón. La extracción electroquímica del cloruro se enfoca a Ia eliminación de este ion del interior del hormigón gracias a su transporte favorecido este por Ia atracción electrostática del mismo hacia un ánodo externo. La realcalinización del hormigón busca recuperar el carácter alcalino de Ia fase acuosa del hormigón en torno a Ia armadura, a partir de Ia generación de iones hidroxilo que acompaña a Ia conexión de Ia armadura como cátodo.
A continuación se presentan, por orden cronológico, las memorias de patentes en Ia que se describen los procedimientos, considerados como más representativos, relacionados con Ia extracción por vía electroquímica de productos perjudiciales (especialmente los cloruros) que por diversas circunstancias pueden haberse introducido en el hormigón dañando su armadura, así como, tam- bien, se explica Ia manera de conseguir Ia repasivación de Ia armadura del hormigón por introducción de inhibidores. Como podrá comprobarse, en ningún de ellos se ha tratado el problema (y, consecuentemente, no se propone una solución) de extracción del cloruro y Ia introducción de inhibidores anióni- cos. • 17/04/1985 EP0200428. Removal of chlorides from concrete.
• 11/01/1988 US4865702. Process of electrochemically re-alkalizing rein- forced concrete.
• 16/05/1989 US352266. Process for rehabilitating internally reinforced concrete by removal of chlorides. (véase ES2022031 ). • 18/04/1991 JP3093681. Desalting of re, src structure.
• 27/12/1991 JP5178678. Method for repairing concrete.
• 19/08/1992 CA2076436. Method and apparatus for the removal of chlorides from steel reinforced concrete structures. • 01/09/1992 DE4229072. Restoring reinforced concrete by electrolytic removal of chloride ions - using electrolyte with resistance not negligible compared with that of concrete to reduce decomposition of water caused by varying thickness.
• 07/07/1993 GB2279664. Anode for impressed current re-alkalization and dechlorination of reinforced concrete subjected to carbonation attack or aggressive ion penetration.
• 13/05/1994 US5427819. Corrosión inhibiting repair and rehabilitation treatment process for reinforced concrete structures.
• 24/01/1995 FR2729694. Process for the regeneration and protection of reinforced concrete.
• 15/02/1997 GB2322139. Electrochemical treatment of concrete (véase
WO9835922). • 30/05/1998 EP0962432. Method and apparatus for the removal of ionic impurities from reinforced concrete structures.
• 05/08/1998 ES2151410. Incorporaron of ionic and ionizable materials in a concrete structure consists of application of a water container and of an ionizable solution container to opposite sides of the concrete. • 18/10/2000 US6387244. Cathodic protection of reinforced concrete with impregnated corrosión inhibitor (véase WO0233147).
De Ia lectura de los documentos reseñados, se consigna que Ia mayor parte de las patentes presentadas hasta Ia fecha, están, preferente y únicamente, enfocadas a Ia rehabilitación de estructuras por extracción del ion cloruro o realcalinización del recubrimiento. En efecto, Ia Figura 1 resume, de un modo esquemático, dos tipos distintos de dispositivo empleados en general. En Ia opción A de Ia figura 1 , en contacto con Ia superficie de hormigón a tratar [100] se coloca un dispositivo que contiene un electrodo exterior [104] sumer- gido en una disolución conductora [105]. Este electrodo exterior actúa como ánodo conectado al polo positivo de Ia fuente de tensión [102], mientras que Ia armadura [103] actúa como un cátodo, conectado al polo negativo de Ia fuente de tensión [102]. La opción B de Ia misma figura 1 , contempla Ia posibilidad de conectar dos electrodos externos [104 ' ] y [106] entre los que se sitúa Ia armadura [103 ' ] y, a su vez, ambos electrodos se encuentran inmersos en sendas disoluciones conductoras [107] y [105 ' ]. Una fuente de tensión continua [102 ' ] completa el montaje.
Cuál o cuáles son los electrodos exteriores hace que los diferentes modelos expuestos en los documentos antes referidos, se puedan clasificar en las dos opciones que aparecen a continuación descritas con un mayor detalle.
En Ia opción A de Ia figura 1 : Hay un solo electrodo exterior [104] que actúa como ánodo, inmerso en un electrolito [105], mientras que Ia armadura [103] actúa como cátodo. Esta opción se presenta en los documentos de patentes EP0200428, US35226, JP3093681 , JP5178678, GB2279664, DE4229072. La última invención se centra en el desarrollo de un dispositivo para evitar los problemas del tratamiento asociados a variaciones del espesor del recubrimiento de hormigón a partir de un electrolito de resistencia no despreciable. La patente CA2076436 está enfocada fundamentalmente al desarrollo de un aparato para mantener Ia estructura porosa del hormigón continuamente saturada, aumentando de este modo Ia eficacia del método de eliminación de cloruros de las estructuras de hormigón armado. En Ia invención US6387244 es importante destacar que no se propone un método para Ia extracción electroquímica del ion cloruro, sino una metodología de protección catódica de las armaduras. En otra invención patentada, Ia EP0962432, destaca Ia particularidad de emplear un ánodo de sacrificio, de modo que Ia armadura actúa como cátodo fren- te al ánodo de sacrificio, y el transporte del ion cloruro hacia el exterior del hormigón es forzado por Ia corriente galvánica que se produce por conexión entre ánodo y cátodo. Finalmente, en Ia ES2151410, el procedimiento no se plantea para eliminación del ion cloruro del hormigón sino para Ia introducción en él de especies iónicas o ionizables, (contemplando entre este tipo a los inhibidores catiónicos).
En Ia opción B de Ia figura 1 : Hay dos electrodos exteriores [106] y [104 ' ], que actúan respectivamente como cátodo y como ánodo, inmersos en sendos elec- trolitos [107] y [105 ' ] y en contacto con Ia superficie del hormigón [100 ' ], mientras que, en este planteamiento, Ia armadura [103'] queda despolarizada. Esta opción sólo se propone en Ia patente española ES2151410 aunque sólo se rei- vindica para introducir inhibidores de corrosión de cualquier naturaleza. Si se trata de anión, el inhibidor se sitúa en el compartimento catiónico [107] y, por el contrario, si es un catión en el compartimento anódico [105 ' ], sin contemplar Ia eliminación de agresivo (como cloruros).
Los documentos US4865702 y FR2729694 reivindican, solamente, Ia realcali- nización del hormigón armado. En US4865702 se propone un método de real- calinización electroquímica del hormigón. Sin embargo, en Ia patente FR2729694 Ia propuesta es un método para restaurar el pH del entorno de una armadura embebida en un hormigón, por medio de Ia difusión de una disolu- ción acuosa básica. Esto se lleva a cabo a partir de un electrodo externo (de un material distinto al de Ia armadura), de modo que entre ambas aparece una diferencia de potencial suficiente para provocar Ia migración de Ia disolución hacia el interior del hormigón.
El documento US63887244 propone un tratamiento de protección catódica de una estructura entre un ánodo externo y Ia armadura conectada como cátodo, contemplando Ia aplicación simultánea de un inhibidor de corrosión por flujo electroosmótico a partir de un circuito eléctrico secundario. A efectos de Ia presente patente, en US63887244 se está proponiendo un método de tratamiento diferente, al ser Ia protección catódica un tratamiento de protección permanente en contraste con el carácter temporal de los tratamientos de extracción de cloruros.
Igualmente, en Ia patente CA2076436 se plantea Ia aplicación de un inhibidor de corrosión simultáneo a un tratamiento de extracción de cloruros. Sin embargo en este caso, dada Ia disposición de los electrodos, con Ia armadura actuando como cátodo, no es posible favorecer el transporte de un inhibidor anió- nico, como es el caso propuesto en Ia presente patente. El documento US5427819 explica un procedimiento para Ia reparación de estructuras de hormigón armado basado en Ia eliminación del hormigón contaminado en torno a Ia armadura y posterior saturación de Ia armadura con un in- hibidor de corrosión.
El documento GB2322139 reivindica Ia aplicación de una corriente eléctrica entre un ánodo exterior sumergido en una disolución embebida en un material poroso adherido a Ia superficie del hormigón y un cátodo localizado intérnamente en el hormigón. Esta patente está enfocada al diseño de un dispositivo para Ia reducción de Ia producción de gases de cloro cuando el ion cloruro llega al ánodo procedente del interior del hormigón.
Descripción de Ia invención.
Descripción breve de Ia invención.
En Ia presente patente de invención se describe un procedimiento para Ia eliminación del agente agresivo del hormigón, causante de Ia corrosión de Ia ar- madura, acompañada por Ia regeneración de Ia película pasiva.
El procedimiento está basado en Ia eliminación del agente agresivo para las armaduras por Ia actuación electroquímica del sistema en el seno del hormigón armado, contemplando una introducción simultánea de un compuesto aniónico, preferentemente un nitrito, como inhibidor de corrosión a fin de reforzar Ia re- generación de Ia película pasiva. Para ello se propone un dispositivo, en el que además de dos electrodos externos entre los que se aplica un campo eléctrico, Ia armadura se conecta a su vez al cátodo, según se puede observar en Ia figura 2.
La novedad de esta propuesta reside en el hecho de que Ia conexión de dos electrodos externos [1] y [2] no sólo favorece Ia eliminación del elemento agresivo (como cloruros o carbonatación del hormigón) en el seno del hormigón [3] sino también el transporte del inhibidor aniónico a través del recubrimiento de hormigón [3]. Además, al estar conectada Ia armadura [4] al cátodo externo [1] se evita cualquier riesgo de corrosión de Ia misma durante el tratamiento y además al generarse iones OH " en Ia superficie de Ia armadura se alcaliniza el hormigón del entorno, acción importante en el caso de que el hormigón se encuentre carbonatado.
Al hacer funcionar el sistema de este modo para el caso particular del ion cloruro, este se extrae del hormigón por migración hacia el compartimento [5] que contiene el ánodo externo [2] conectado al polo positivo de Ia fuente de corriente [7]. Simultáneamente, el transporte del inhibidor aniónico (por ejemplo, nitrito calcico), colocado en el compartimento [6] en contacto con el cátodo externo [1], es también acelerado a través del hormigón por el ánodo externo [2]. De esta manera, el anión inhibidor (por ejemplo nitrito), al atravesar el hormigón [3] desde el cátodo externo [1] alcanza a Ia armadura [4], conectada como cátodo interno. Debido a Ia conexión de Ia armadura al cátodo ésta queda protegida de cualquier proceso de oxidación anódica durante del tratamiento. Así el inhibidor aniónico queda disuelto en los poros del hormigón y en el entorno de Ia armadura, de modo que una vez terminada Ia operación, puede éste actuar sobre aquella ejerciendo su acción inhibidora y favoreciendo Ia formación de una nueva película pasiva.
Descripción detallada de Ia invención.
En Ia Figura 2 se describen las partes y componentes esenciales del dispositivo presentado en esta patente de invención. Se diferencia una parte A (recuadro superior) que contiene los dispositivos electrónicos para realizar el tratamiento y una parte inferior, B, correspondiente a los elementos a colocar sobre Ia estructura de hormigón a tratar. Los componentes de ambas partes son:
a) Dos electrodos metálicos externos [1] y [2], en contacto con dos superficies opuestas del bloque de hormigón a tratar, y conectados respectivamente como cátodo [1] y ánodo [2]. b) La conexión eléctrica del cátodo, a Ia armadura interna del hormigón [4]. c) Dos compartimentos, católito [6] y anólito [5], que pueden ser un recipiente conteniendo las disoluciones y/o con material poroso (por ejem- pío, spontex, o similar) en contacto con los electrodos externos y conteniendo las disoluciones: disolución conductora o agua en el anólito [5] y disolución de inhibidor aniónico en el católito [6]. d) Un generador de corriente continua estabilizada, con mandos de ajuste de tensión de trabajo y corriente máxima [7]. e) Relé [8] para Ia conexión de Ia armadura [4] al cátodo exterior [1]. f) Aparatos de medida para Ia monitorización y registro de tensión eléctrica y de corriente [9a] generada durante el tratamiento. g) Un analizador de Ia corriente registrada [9b] con temporizador, para determinar el momento de desconexión y finalización del tratamiento. h) Un potenciostato/galvanostato [10] para confirmar a partir de medidas electro químicas Ia eficacia del tratamiento una vez terminado, i) Electrodo de referencia [11]. j) Un registrador de corriente de corrosión y del potencial de corrosión [12]
Para mayor claridad, en Ia figura 3 se describen en detalle los componentes de Ia parte B del dispositivo inventado, dichos componentes esenciales son:
[3] Hormigón, [4] armadura, [7], generador de corriente, [6] compartimento catódico, [1] cátodo externo, [2] ánodo externo, [5] compartimento anódico.
Tanto el cátodo externo [1] como el ánodo externo [2] que deben cubrir toda Ia superficie a tratar de hormigón, están constituidos por un elemento conductor o metálico, preferiblemente de malla de óxido de titanio activado (TΪO2).
La necesidad de introducir un compuesto inhibidor aniónico, justifica Ia presencia de un compartimento anódico [6] para contener Ia disolución con el inhibidor (católito); asimismo, el sistema exige Ia inclusión de un compartimento ca- tódico[5] con un electrolito conductor (anólito), que incluso puede contener un inhibidor catiónico que también puede penetrar en el bloque de hormigón hacia Ia armadura, durante el tratamiento. En el compartimento catódico es donde se recogerán los cloruros en el caso de Ia extracción de los mismos. Ambos com- partimentos, [5] y [6], contribuyen a favorecer el contacto entre los electrodos externos y Ia superficie del hormigón, así como para alojar los electrolitos del anolito y del catolito, se coloca un material poroso, como por ejemplo spontex, o similar.
La disposición de Ia interfase descrita, electrodos/compartimentos/compuestos inhibidores, constituyen una parte esencial de Ia invención, que se completa con Ia conexión de los electrodos con Ia armadura: cátodo externo conectado con armadura y ambos conectados al ánodo externo. Es conocido que una armadura se corroe como consecuencia de Ia presencia de agentes agresivos (como cloruros o carbonatación) en el hormigón que Ia rodea, bien porque procedan del ambiente exterior (ambiente marino, sales de deshielo, reacción con el CO2 atmosférico) o porque hayan sido incorporados desde el amasado. A partir de medidas electroquímicas, como el potencial de corrosión (E CO rr) y/o Ia resistencia a Ia polarización (R P ), parámetro directamente relacionado con Ia velocidad de corrosión de las armaduras, es posible detectar este fenómeno. En Ia norma ASTM C-876-91 se recogen los criterios que asocian los valores del potencial de corrosión (E CO rr) de Ia armadura al riesgo de corrosión. En cuanto a los criterios de pasividad a partir de Ia velocidad de corrosión, empleados aquí como referencia, se recogen en el Informe final de Ia acción COST 521 , Corrosión of steel in reinforced concrete structures, Edt. Cigna R., Andrade, C, Nurnberger, U., Polder, R., Weydert R. and Seitz E., European communities, (2003) 82-11.
De este modo, una vez se ha detectado que una armadura está sufriendo un proceso de corrosión activa, en muchas ocasiones es necesario reparar Ia estructura en Ia que se encuentra. Entre los múltiples métodos de reparación que existen, en los últimos años están jugando un papel importante los métodos de reparación electroquímica de las estructuras, basados en Ia eliminación del agente agresivo de Ia estructura, según se ha descrito en cualquiera de los procedimientos de Ia opción A referidos en el apartado estado de Ia técnica.
El procedimiento que se describe continuación (esquematizado en Ia figura 3) contempla no solo Ia eliminación del agente agresivo, que en el caso del ion cloruro migrará desde el interior del hormigón hacia el anolito [5] (disolución conteniendo el ánodo exterior [2]), si no que al mismo tiempo, se introduce un inhibidor aniónico desde el catolito [6] (disolución conteniendo el cátodo exte- rior [1]) hacia el anolito [5], pasando por el hormigón [3] en contacto con Ia armadura [4] conectada a su vez al cátodo [1], todos ellos conectados al generador o fuente de corriente [7].
Adicionalmente, Ia conexión de Ia armadura como cátodo favorece Ia reacción de reducción de los óxidos de hierro que sobre ella existieran previamente durante su corrosión activa, así como su inmunidad frente a Ia corrosión:
FeO x + XH 2 O + 2xe " → Fe + 2xOH "
La conexión de Ia armadura como cátodo está acompañada también de un proceso de generación de iones hidroxilo que contribuirán a mantener el elevado pH del hormigón cerca de Ia armadura y por tanto se verá favorecida Ia regeneración de Ia película pasiva.
Como ya se ha apuntado en líneas arriba, el problema técnico que se trata de resolver es evitar que el proceso de corrosión de Ia armadura aparezca, o se reproduzca, para Io cual se puede plantear Ia posibilidad de introducir un inhibidor de Ia corrosión. Si éste es catiónico no debe haber dificultad en realizar ambas operaciones simultáneamente, introduciendo en el compartimento anó- dico el inhibidor y favoreciendo su transporte hacia Ia armadura conectada como cátodo, de modo que no se está contemplando Ia posibilidad de utilizar inhibidores aniónicos, como los nitritos, inhibidor que hasta Ia actualidad ha demostrado ser el inhibidor más eficaz. Este efecto inhibidor de los nitritos está explicado en Ia patente US5427819 ya citada, en Ia que se incluye como mecanismo de actuación del nitrito Ia reacción con los iones Fe ++ en Ia superficie del acero de Ia armadura de acuerdo con el siguiente proceso:
2 Fe ++ + 2 OH " +2 NO 2 " →.2 NOt + Fe 2 O 3 + H 2 O
En Ia citada patente se plantea Ia aplicación superficial de inhibidores de corrosión únicamente después del tratamiento de reparación por eliminación del hormigón dañado.
Se ha comprobado experimentalmente que Ia opción B de Ia figura 1 , antes comentada, al dejar Ia armadura sin conectar al generador de corriente, no es muy apropiada para realizar ambas operaciones simultáneamente, posiblemente debido a que, al estar Ia armadura en medio de un campo eléctrico, ésta se polariza a un potencial intermedio actuando, en cierto modo como ánodo, y evitando así Ia deseable pasivación de Ia armadura.
Se ha comprobado, así mismo, que estas dificultades pueden resolverse simplemente conectando Ia armadura al cátodo exterior como se indica en Ia figura 3. De esta manera, dado que el hormigón armado está constituido por barras, conectadas eléctricamente entre si, Io que permite que el campo eléctrico pase entre ellas. En Ia figura 4 se muestra Ia dirección y sentido del transporte de cloruro, OH " e inhibidor aniónico dentro de Ia probeta de hormigón. Como se indica en Ia figura 4, Ia línea llena indica que se está favoreciendo Ia introduc- ción de los nitritos en el hormigón y Ia salida de los cloruros del mismo, mientras que Ia armadura, actuando como cátodo, da lugar a un segundo campo (línea de puntos) que permite Ia reducción del óxido y generación de OH " , al tiempo que el ion cloruro es electrostáticamente repelido por Ia superficie de Ia armadura, además de Ia llegada del inhibidor aniónico.
En concreto, en Ia figura 4 se presentan como círculos el corte transversal de las armaduras [4]; al estar todas ellas en contacto entre sí, basta que Ia conexión eléctrica entre el cátodo externo [6] y Ia armadura [4] se haga sobre una de ellas. En esta figura se representan las líneas del campo eléctrico aplicado; en línea llena las líneas de campo eléctrico que van del cátodo exterior [6] al ánodo exterior [5] y que transportan el inhibidor aniónico hacia Ia masa del hormigón [3]) y, también, se ven las líneas de puntos que van de las armaduras [4] al ánodo externo [5]. Naturalmente entre cátodo externo y armadura no aparecen estas líneas de campo discontinuas ya que ambos electrodos están al mismo potencial.
Es importante destacar que el procedimiento propuesto en Ia presente invención para Ia eliminación del agente agresivo y/o extracción del ion cloruro, al contemplar Ia conexión de Ia armadura como cátodo, favorecerá a su vez Ia regeneración de Ia película pasiva en situaciones en las que además de Ia presencia de cloruros exista un problema de carbonatación en las cercanías de Ia armadura. A su vez, Ia introducción simultánea del inhibidor aniónico va a contribuir a recuperar y reforzar Ia película pasiva sobre Ia armadura en situaciones en las que Ia extracción del ion agresivo (por ejemplo, el cloruro) haya sido parcial.
Procedimiento de control de funcionamiento del dispositivo durante el tratamiento.
Durante el tratamiento al aplicar el campo eléctrico desde el generador de corriente [7] en Ia figura 2, se detecta un incremento brusco de Ia corriente pasada por el sistema, registrada por [9a] y analizada por [9b], de forma que al producirse una caída brusca de corriente el temporizador de [9b] salta y se desconecta el generador de corriente [7] y salta el relé en [8]. En Ia figura 5 se muestra Ia medida de Ia densidad de corriente pasada durante Ia conexión del tratamiento llevado a cabo por aplicación de un voltaje de 12 V DC entre ánodo y cátodo mantenida durante 5 días. Esta gráfica prueba Ia posibilidad de disponer un sistema de control cuando se mide en modo continuo Ia intensidad que pasa a través de las armaduras durante el tratamiento. De esta forma, cuando se detecta una caída de este parámetro (superior al 70 %) se desconecta el sistema y finaliza el tratamiento. El análisis del contenido de los poros del hormigón en las proximidades de Ia armadura después del tratamiento ha mostrado que cuando tiene lugar esta caída de intensidad, se ha alcanzado una eficacia en Ia extracción de cloruros por encima del 75% y que el ion nitrito ha llegado a Ia armadura, estando presente en una concentración 0.1 M.
Criterio para determinar cuando el tratamiento ha terminado satisfactoriamente por medio de Ia medida de Ia densidad de corriente de corrosión de Ia armadura.
Cuando se termina el tratamiento, el inhibidor queda disuelto en los poros del hormigón y favorece Ia regeneración de Ia película pasiva al ejercer su capacidad protectora sobre los procesos de pasivación de Ia armadura. La figura 6 indica como debe tener lugar Ia conexión para Ia comprobación de Ia eficacia del tratamiento. El dispositivo (una vez desconectada Ia corriente del generador [7] y abierto el relé [8] de Ia figura 2) para comprobar Ia eficacia del tratamiento se conecta internamente, como se indica en Ia figura 6, cerrando un circuito de tres electrodos entre los que se mide el potencial y Ia densidad de corrosión de Ia armadura con el potenciostato/galvanostato [10]: electrodo de trabajo (armadura [4]), electrodo auxiliar (el cátodo externo [2] introducido en el compartimento [5]) y electrodo de referencia [11] directamente en contacto con Ia disolución del compartimento [5], para las medidas de potencial de corrosión y densidad de corrosión de Ia armadura.
En Ia figura 7 se puede observar Ia respuesta electroquímica de Ia armadura tras Ia desconexión del tratamiento en medidas de densidad de corriente de corrosión y del potencial de corrosión. En el Informe final de Ia acción COST 521 , Corrosión of steel in reinforced concrete structures, Edt. Cigna R., Andra- de, C, Nurnberger, U., Polder, R., Weydert R. and Seitz E., European commu- nities, (2003) 82-111 , los valores por debajo de 0.1 microA cm "2 se consideran despreciables en cuanto a pérdida de acero por corrosión de Ia armadura. De este modo se confirma que pasados 10 días desde el tratamiento, Ia situación de pasivación de Ia armadura se ha recuperado, encontrándose ésta protegida frente a Ia corrosión, situación que se ha mantenido durante más de 3 meses desde el tratamiento.
Procedimiento para llevar a Ia práctica el objeto de esta invención
A continuación se describe con detalle una de las posibles maneras de llevar a cabo el procedimiento objeto de Ia presente invención. El dispositivo propuesto (que ha sido el empleado en los ensayos del ejemplo que se expondrá a continuación), se esquematiza en Ia Figura 2 de Ia que pasamos a describir sus elementos fundamentales:
Partiendo de una fuente de corriente continua conectada a Ia corriente de Ia red de 220/380 V (salvo que se desee que Ia unidad sea autónoma, caso en el que será necesario utilizar baterías) se alimenta un rectificador capaz de dar una tensión estabilizada de hasta 12 V de corriente continua regulable mediante el correspondiente potenciómetro. En elementos de gran tamaño puede contemplarse Ia necesidad de aumentar esta tensión en función del espesor del bloque de hormigón a tratar. A efectos de evitar cortocircuitos, mediante otro potenciómetro se fija Ia corriente máxima que puede obtenerse del dispositivo. Los valores de Ia tensión aplicada así como Ia corriente consumida podrán verse en los correspondientes instrumentos situados en el panel de control del dispositivo en el cual se sitúan tres bornes (con las correspondientes identificaciones) para Ia conexión a los electrodos exteriores y a un punto de Ia armadura.
Tras situar el material poroso impregnado con electrolito del catolito y del anoli- to en las paredes exteriores de Ia estructura a tratar y conectar los electrodos a los bornes correspondientes, se pulsa el interruptor de arranque, con Io que se cierra Ia conexión [8] de Ia figura 2 que conecta Ia armadura con el borne nega- tivo al que se conecta el cátodo exterior. Se ajustan los parámetros de tensión y corriente y comienza a realizarse el proceso. Las soluciones con las que está impregnado el material poroso (spontex o similar), con Ia disolución de inhibidor aniónico, Ia que contiene el cátodo exterior, y con agua o disolución conductora con inhibidor catiónico, Ia que contiene el ánodo exterior, se reponen periódicamente mediante un sistema de goteo o cualquier otro adaptable a las condiciones físicas.
Un sistema eléctrico apropiado, analiza de forma continua Ia intensidad de Ia corriente que atraviesa Ia masa de hormigón a tratar y determina el momento en que Ia intensidad cae de forma casi instantánea (véase Ia figura 5) a más del 70 %. Mediante un temporizador se mantendrá Ia corriente durante un tiempo que se fijará previamente (en principio 24 horas).
Transcurrido este tiempo el sistema acaba su cometido y se desconecta de Ia fuente de corriente. Sin embargo, como es conveniente confirmar el estado de corrosión de Ia armadura y Ia eficacia del tratamiento, es importante tomar medidas de potencial de Ia corrosión y de Ia densidad de corriente de corrosión de Ia armadura tras Ia desconexión del tratamiento. Esta comprobación puede hacerse independientemente o bien incluyendo en el equipo una unidad co- mercial Ia cual puede conectarse como se indica en el esquema de Ia Figura 6. En este caso, cuando termina el proceso y se desconecta Ia fuente de tensión, se abre el interruptor [8] y se manda Ia tensión de red al potenciostato [10] el cual, en función de Ia curva corriente-tiempo (figura 7), permitirá obtener Ia medida de Ia resistencia a Ia polarización (R P ) en Ia armadura, directamente rela- donada con Ia densidad de corriente y el potencial de corrosión, conectando para ello los electrodos [2] y [11] a Ia armadura [4] , para conocer si el proceso ha terminado correctamente. Si pasado un tiempo superior a 15 días no se han alcanzado valores de densidad de corrosión inferiores a 0.2 microA-cm "2 o potenciales de corrosión > -250 mV (ESC) será necesario repetir el proceso. Da- da Ia duración de Ia confirmación de Ia eficacia del tratamiento (un mínimo de unos 90 días) el dispositivo puede disponer de un sistema de alarma y/o de repetición del ciclo. Descripción detallada de las figuras.
Figura 1. Esquema de los dispositivos según las dos opciones de colocación de los electrodos de acuerdo con los documentos analizados en el apartado del estado de Ia técnica: Opción A y Opción B.
Figura 2. Descripción de componentes electrónicos en el montaje para llevar a cabo Ia presente invención: A) Descripción de los componentes electrónicos para llevar a cabo el procedimiento, B) componentes para colocar sobre Ia estructura.
Figura 3. Esquema simplificado de Ia manera de llevar a cabo Ia presente invención en el dispositivo B. Dirección del flujo de líneas de corriente
Figura 4. Esquema de un corte transversal (vista cenital) perpendicular a un bloque de hormigón armado.
Figura 5. Diagrama densidad de corriente-tiempo en el transcurso del trata- miento descrito en Ia presente invención.
Figura 6- Esquema del circuito potenciostático para confirmación de Ia eficacia del tratamiento.
Figura 7. Evolución temporal de Ia densidad de corriente de corrosión de Ia armadura tras el tratamiento de eliminación de agresivos (como cloruros) con introducción simultánea de inhibidor aniónico (como nitrito) en el hormigón.
Ejemplo de realización de esta invención.
Para demostrar Ia aplicación industrial de esta invención se realizó una prueba que consistió en Ia pasivación de una probeta de mortero armado, de 8x5.5x2 cm, fabricado con cemento portland y arena silícea en proporción 1/3 y agua/cemento= 0,5 añadiendo 1 % de cloruro en peso de cemento. El procedimiento de pasivado de Ia probeta se describe a continuación.
Paso 1. Preparación de las probetas
Se partió de una muestra de mortero contaminada con cloruro desde el inicio, para ello, el cloruro se añadió durante el amasado del bloque. Las probetas de mortero se mantuvieron en ambiente controlado de humedad (> 95 % HR) y temperatura (20 ± 2 0 C) y periódicamente se tomaron medidas de potencial y densidad de corriente de corrosión a partir de un potenciostato dotado de un sistema de compensación de Ia caída óhmica (en este ejemplo AMEL 551 ). Las probetas de mortero con cloruro se mantuvieron un tiempo con elevados valores de intensidad de corrosión (> 0.2 microA cm " 2) y posteriormente se llevó a cabo un tratamiento de reparación. Como compartimentos anódico y catódico se emplearon mantas de spontex.
Paso 2.Tratamiento de Ia probeta corroída
Una vez registradas densidades de corriente de corrosión indicativas de un proceso de corrosión activa para garantizar una corrosión sobre Ia armadura, se montó el dispositivo para el tratamiento de extracción electroquímica de cloruros simultánea a Ia incorporación del inhibidor aniónico según se ha descrito en Ia presente invención. En este caso se empleó nitrito calcico, Ca(NÜ2)2 0,5 M.
La figura 5, corresponde a Ia identificación del buen funcionamiento de Ia etapa del tratamiento con el campo eléctrico, durante Ia extracción del cloruro e introducción del inhibidor. Se aprecia claramente como durante el tratamiento se registran elevados valores de corriente que pasa por el sistema, superiores a 10mAcm "2 indicativos del buen funcionamiento del procedimiento, así como una caída brusca de Ia corriente cuando el final del tratamiento había tenido lugar, aunque en este caso se mantuvo un tiempo extra conectado con el fin de conocer si el cambio era permanente. Paso 3. Evaluación de Ia eficacia del tratamiento y análisis de Ia muestra Según se ha descrito en Ia invención, tras detectar una caída de Ia intensidad registrada durante Ia conexión del tratamiento éste se desconectó y se toma- ron medidas periódicas del potencial de corrosión y de Ia densidad de corriente de corrosión de Ia armadura para evaluar Ia eficacia del tratamiento y confirmar que Ia armadura tras el mismo recuperaba nuevamente una situación de pasividad.
Al final del ensayo, Ia probeta de hormigón se rompió con el fin de hacer Ia evaluación visual del estado superficial de Ia armadura. Se pudo hacer análisis del contenido de cloruro y de nitrito de los poros del hormigón para evaluar Ia eficacia de extracción de cloruros y de Ia introducción del inhibidor.
Los resultados de esta prueba se describen gráficamente en Ia Figura 7.
En cuanto a Ia figura 7, La determinación de Ia densidad de corriente de corrosión a Io largo del tiempo en Ia armadura tras el tratamiento que va descendiendo con el tiempo hasta alcanzar valores inferiores a 0,1 microAcm "2 que se mantuvieran constantes en el tiempo e indicando que Ia repasivación de Ia ar- madura se había logrado.