Corrosión del hormigón en ambiente marino

Los océanos son y van a seguir siendo un lugar muy importante para el desarrollo de la vida humana en nuestro planeta. El hormigón se presenta como la respuesta más sostenible y eficiente para la construcción de todo tipo de estructuras marinas. Después de muchos años de experiencia, el hormigón se puede considerar la solución con la mejor relación precio y sostenibilidad/durabilidad de todas las probadas hasta fecha de hoy.

Sin embargo, el hormigón en contacto con agua de mar sufre un deterioro complejo que combina efectos químicos y físicos. Los iones que se difunden en el hormigón atacan los productos de hidratación, facilitan la reacción álcali-agregado, la cristalización de sales en la zona de mojado y secado, y la corrosión de armaduras, mientras que también existen procesos puramente físicos como la erosión de las olas y los objetos flotantes. Varios de estos procesos pueden ocurrir en forma simultánea provocando un deterioro progresivo difícil de evitar una vez iniciado y/o de reparar.

La concentración de sales en el agua de mar resulta muy variable de acuerdo a la localización geográfica, sin embargo la constitución y proporción relativa de los compuestos resulta bastante similar. En zonas frías y templadas la concentración resulta inferior a las zonas cálidas, siendo especialmente alta la concentración salina en las costas bajas de alta evaporación.

Importancia del problema

La agresión de las sales marinas sobre el hormigón no es significativa, generalmente no llegan a causar degradación que inhabiliten la estructura, como sí ocurre con la corrosión de las armaduras en el hormigón armado por la acción de los cloruros del agua del mar. En este caso, el hormigón se dilata y se fractura, la sección del acero se reduce y pierde resistencia a la tracción y a la fatiga, generalizándose progresivamente el proceso corrosivo.

En el hormigón armado en contacto con agua de mar, los sulfatos y los cloruros de calcio, magnesio y alcalinos, que se encuentran de forma inseparable, pueden penetrar por porosidad, capilaridad, ósmosis y difusión. Los sulfatos atacan al hormigón formando compuestos expansivos causantes de fisuración. 

La fisuración ocasionada por los sulfatos facilita la penetración de los cloruros y la corrosión de la armadura. Los productos expansivos de la corrosión dan lugar a pérdida de adherencia y la fisuración interna que se suma a la externa producida por los sulfatos, incrementando y acelerando ambas acciones.

Por lo tanto, el ambiente marino es muy agresivo para los materiales de construcción que se usan habitualmente. La presión hidrostática y las temperaturas extremas aceleran los procesos de deterioro en los materiales. Los grandes temporales de olas son capaces de destruir/romper fuertes estructuras.

Tipología estructural

En las estructuras de hormigón armado expuestas al ambiente marino, la duración tanto del periodo de iniciación como del de propagación, y consecuentemente el riesgo de corrosión, está condicionada por el tipo de ambiente marino en el que se encuentra la estructura:

1)   Zona sumergida

El hormigón que se encuentra permanentemente sumergido por debajo de las zonas de marea es capaz de proteger las armaduras, pues debido a la débil concentración de oxígeno en el agua impide la actividad corrosiva del ion cloruro, en el caso de haberse introducido hasta la armadura.

En algunos elementos sumergidos, que sobresalen por encima de las zonas de marea alta (como ocurre en los pilotes) se produce la corrosión en las zonas emergentes por efecto del fenómeno denominado “macropilas”. Esto se debe al estado de humedad permanente del hormigón que facilita la corrosión electrolítica. El mecanismo se inicia en la zona de marea, en una sección de hormigón pobre en cemento (generalmente por segregación), que bajo la acción del ion cloruro actúa como ánodo, y en la zona sumergida se constituye el cátodo, con eventual despasivación del acero, sin corroerse por la falta de oxígeno.

Fenómeno de la "macropila"

La penetración del agua tiene lugar inicialmente por succión capilar y se acelera en razón de la presión hidráulica, por lo que el agua penetra con sustancias disueltas como el cloro y sulfatos.

En estos casos, el comportamiento del hormigón a la corrosión se diferencia según la profundidad en que se encuentra. En las zonas más profundas, la permeabilidad del hormigón disminuye, pues se cierran los poros superficiales.

Material poroso impermeable         Material poroso permeable

Además, el crecimiento de colonias marinas (incrustaciones) puede ser significativo en algunos tipos de estructuras. El daño real del hormigón debido al crecimiento de organismos marinos no es un problema habitual. No obstante, se ha constatado que las algas pueden aumentar la velocidad de degradación del hormigón, debido posiblemente a la acción de los ácidos orgánicos y sulfatos producidos en la descomposición de la vegetación. 

  2)   Zona de carrera de mareas

Comprende los elementos entre los niveles de marea alta y baja, donde el hormigón está permanentemente húmedo, debido a que la inmersión es cíclica en el lapso de un día.

Los poros se encuentran saturados, pues, el tiempo de baja marea es reducido y no se produce la desecación, lo que disminuye el peligro de corrosión, pues el hormigón absorbe agua más rápidamente que la pierde. En esta zona, el agua penetra por succión capilar, transportando sustancias disueltas pero sin difusión de gases. En el hormigón comprendido entre mareas, se pueden producir fisuras que adelanten la corrosión, sea por golpes de impacto o por la acción de las olas.

  3)   Zona de salpicaduras

Se ubica por encima del nivel de la marea alta, propensa a la salpicadura de las olas. Presenta el riego de ciclos alternados de humedificación y secado, de acuerdo a las condiciones de temperatura y humedad del medio, que pueden afectar severamente al hormigón.

En el periodo húmedo, se produce el ingreso del ion cloruro por difusión. En el secado se elimina el agua en exceso, pero el hormigón retiene el cloro, y al repetirse el ciclo sucesivamente, el porcentaje ion cloruro resulta muy elevado. 

En esta zona de abundante oxígeno, la corrosión por cloro puede darse conjuntamente con la corrosión por carbonatación.

 4)    Zona aérea

El hormigón no está en contacto con el agua del mar, pero recibe las sales procedentes de la brisa marina y la niebla salina. Puede comprender muchos kilómetros al interior de la costa dependiendo de las características de los vientos dominantes.

Las construcciones de hormigón ubicadas en el litoral o alrededores, son propensas a la corrosión por cloro en suspensión en la atmósfera en forma de microscópicas gotas de agua de mar. En la niebla la concentración salina de cloruros y sulfatos eventualmente puede ser mayor que en el agua de mar, debido a la gran dispersión de las gotas y la evaporación parcial de agua, es especial cuando la temperatura es alta y la humedad relativa es baja. 

En esta zona la corrosión produce fallas características en el hormigón, como fisuras, grietas y desprendimientos del revestimiento.

Actuaciones posibles
Cualquiera que sea el material de acabado con que se reviste un elemento estructural a flexión (conteniendo hierro) en una situación de ambiente tan desfavorable, debería estar sometido a una labor de inspección y de mantenimiento periódicos. Este criterio no está en la línea con la forma actual de pensar por la que se supone que la duración de los elementos constructivos es ilimitada y de que no necesitan de cuidados posteriores a su puesta en obra.

Las obras públicas no inspeccionadas habitualmente suelen alcanzar unos niveles de deterioro importantes antes de ser denunciadas sus anomalías, ya que ello es realizado por particulares que sólo se sensibilizan cuando el aspecto es realmente ruinoso. Es por ello que en general no sea posible su reparación y deba procederse a la reconstrucción del elemento. Sustituir el hormigón contaminado por cloruros es el método de reparación más empleado. 

Las reparaciones de elementos afectados puntualmente se realizan mediante la retirada del hormigón fisurado, saneo de armaduras (en el caso de que hayan sido afectadas), preparación de la superficie y reconstrucción de la pieza mediante productos de reposición.

Saneo con hidrodemolición

Ahí es donde entraría en funcionamiento la hidrodemolición. La hidrodemolición emplea un chorro de agua a alta presión que penetra en el entramado poroso del hormigón generando una alta tensión interna que, aunque se pierda de forma rápida, provoca en la zona más cercana a la superficie estallidos de pequeñas partículas.

Eliminación de organismos marinos con hidrodemolición

Esta técnica demuestra una de sus principales ventajas, la selectividad, ya que una vez calibrados los equipos, logramos extraer todo el hormigón débil o enfermo. Por tanto, realiza una “preselección” entre el hormigón de escasa resistencia y el fuertemente adherido. Por otra parte, al no tener efecto abrasivo no hay posibilidad de desgaste de las armaduras.

Una vez limpia la superficie, observamos la gran calidad del trabajo obtenido, pues tenemos: una superficie muy rugosa, sin fisuraciones, exenta de partículas sueltas, firme y sana. En resumen, un trabajo rápido y de alta calidad que nos ofrece un soporte excelente para recibir cualquier sistema de reparación.

Aquí os mostramos un vídeo en diferentes estructuras donde hemos intervenido

Si quieres saber más de todas las aplicaciones que tiene esta técnica puedes encontrarlo en www.hidrodemolicion.es
El equipo de HIDRODEMOLICIÓN