ADHESIÓN DE LAS BARRAS GALVANIZADAS EN EL CONCRETO "La adhesión de las barras galvanizadas en el concreto es, en muchos casos, mayor que la de las barras sin revestimiento. Esos permiten utilizar las mismas especificaciones de proyecto en el concreto armado que se aplican en el caso de las barras sin protección. Estudios comprueban que la corrosión de las mallas y barras de estructura es uno de los principales factores para la deterioración de las vigas hechas de concreto armado, comprometiendo incluso la capacidad estructural de la obra." Los costos de mantenimiento debidos a la corrosión de las estructuras de concreto armado en obras brasileras alcanzan valores anuales de centenas de millones de dólares. Su ocurrencia es debida a la penetración de contaminantes en el concreto, que llegan rápidamente a la estructura interna de acero, aumentada por las reacciones químicas normales entre el acero y el concreto a lo largo del tiempo. El concreto es un material poroso constituido de pequeños poros y capilares, a través de los cuales los elementos corrosivos, los iones cloruro, el oxígeno, el dióxido de carbono y otros gases, se infiltran en la matriz de concreto alcanzando las barras. Para cada mezcla de concreto, en algunos niveles críticos de elementos corrosivos, el acero pierde el pasivado y la corrosión se inicia. Estudios comprueban que la corrosión de las mallas y barras de estructuras es uno de los principales factores para la deterioración de las vigas hechas de concreto armado, comprometiendo, incluso, la capacidad estructural de la obre. Los problemas más comunes aparecen en forma de manchas, grietas, desprendimiento de placas de concreto y hasta la exposición de la barra interna al ambiente, por ejemplo, muy común en los postes de iluminación pública, visibles en las áreas urbanas. Tales efectos requieren un mantenimiento continuo y muy costoso durante la vida útil de estas estructuras. La utilización de barras galvanizadas por inmersión en caliente surge como una alternativa excelente en la prevención de estos problemas, cuya práctica ya es ampliamente difundida y utilizada en la mayoría de los países de Europa, en los Estados Unidos y en Canadá, donde la cultura de utilización del galvanizado, en general, ya está enraizada en la población, haciendo con que en las decisiones de los grandes proyectos, el “costo beneficio” sea el factor más importante para la elección de los materiales a ser especificados en las obras civiles e industriales de esos países. En la galvanización por inmersión en caliente el cinc reacciona con el hierro del acero, penetrando en su red cristalina en alta temperatura, por el proceso metalúrgico de difusión, formando, así, subcapas de hierro cinc, llamadas de “capas intermedias”, que se forman en la interfaz acero/cinc. Una capa externa de cinc puro (la faz eta) se forma por solidificación del cinc fundido, que se adhiere a la superficie externa de la barra, cuando el mismo es retirado del baño de cinc. Tales subcapas constituyen un verdadero ejército contra la corrosión, ofreciendo una doble protección al acero, de manera independiente y complementaria: Protección física/barrera mecánica: aislamiento entre el acero y el concreto; Protección catódica: corrosión solamente del cinc a una tasa de hasta un décimo del acero. Además de eso, las capas de la liga hierro/cinc del revestimiento son más duras que el acero subyacente y, combinadas con una capa externa menos rígida de cinc puro, producen un revestimiento extremamente durable, resistente a la abrasión. ¿Cómo el cinc protege las barras galvanizadas en el concreto? La protección contra la corrosión ofrecida por la galvanización a las barras del concreto armado se debe a una combinación de varios efectos benéficos. De importancia primordial es el límite de cloruros que determina el inicio de la corrosión, que es sustancialmente más alto (2 – 4 veces) en el caso del acero galvanizado, en comparación al acero sin revestimiento. Además de eso, el cinc tiene un límite de pH de pasivado muy mayor que el acero, lo que hace con que las barras galvanizadas resistan mejor a los efectos de reducción del pH producido por la carbonatación, a medida que el concreto envejece. Incluso cuando se inicia la corrosión del revestimiento de cinc, su velocidad es considerablemente menor que la del acero no revestido. ¿Por qué las barras galvanizadas mantienen la integridad del concreto? Los productos resultantes de la corrosión del cinc son compuestos minerales más polvorientos y menos voluminosos que los productos resultantes de la corrosión del hierro y son capaces de migrar de la superficie de la barra galvanizada para la matriz del concreto adyacente. Como resultado, la corrosión del revestimiento de cinc provoca muy pocas rupturas físicas en el concreto a su alrededor. También hay evidencias que sugieren que la difusión de los productos resultantes de la corrosión del cinc ayuda a llenar los espacios porosos en la interfaz concreto/barra, dejando esa área menos permeable y ayudando a reducir el transporte de sustancias agresivas (como los cloruros) a través de esta interfaz, que da acceso al revestimiento de cinc. Las reacciones entre el cinc y el concreto y la difusión de los productos de la corrosión resultantes también explican porque las barras galvanizadas tienen una adhesión tan buena en el concreto. ¿Cuáles son las ventajas que las barras galvanizadas ofrecen sobre las barras convencionales sin protección? El cinc posee un límite de concentración de cloruros más alto para corrosión que el acero descubierto. Eso retarda significativamente el inicio de la corrosión a partir de la infiltración de cloruros en la superficie de las barras galvanizadas. La velocidad de corrosión del cinc en el concreto es menor que la del acero, y los productos de corrosión que el cinc forma no provocan tensiones internas tan  prejudiciales como las que el acero produce cuando sufre corrosión dentro del concreto. Los revestimientos de cinc proporcionan una protección de sacrificio al acero, lo que significa que si ocurre alguna imperfección o rajadura en el revestimiento, exponiendo el acero, la corrosión se concentrará preferencialmente en la capa de cinc circundante, proporcionando, así, una protección electroquímica al acero expuesto. De esta forma, el revestimiento galvanizado no puede ser debilitado por los productos resultantes de la corrosión del hierro, como ocurre en el caso de otros revestimientos tipo “barrera”, como, por ejemplo, el epoxi. La mayor resistencia a la corrosión de las barras galvanizadas permite una mayor tolerancia a la diversidad de aplicaciones del concreto. El revestimiento de cinc provee, también, protección contra la corrosión de las barras antes de ser embutidas en el concreto. De una forma general, las barras galvanizadas pueden ser tratadas de la misma manera que las barras sin revestimiento y no exigen precauciones especiales para proteger el revestimiento durante el manoseo, transporte e instalación en la obra. La adhesión de las barras galvanizadas al concreto no es menor que la de las barras sin revestimiento y, en muchos casos, es todavía mayor. Eso permite utilizar las mismas especificaciones de proyecto en el concreto armado (tamaño de barras, largura de las sobre posiciones, etc.), que se aplican en el caso de las barras sin protección. Esas características de las barras galvanizadas reducen sensiblemente el riesgo de que sean afectadas por la corrosión, que es responsable, como ya mencionamos, por el aparecimiento de manchas de óxido, de grietas y de fragmentación del concreto. Por lo tanto, el uso de barras galvanizadas prolonga los intervalos de mantenimiento de las estructuras de concreto y reduce sustancialmente el costo de mantenimiento como un todo. Micrografía de la zona intersticial entre el acero galvanizado (faz blanca, izquierda) y matriz del concreto. La faz de productos de corrosión del cinc (gris) puede ser vista migrando dentro de la matriz. Las partículas grises grandes corresponden a la arena fina (ampliado 100x). ESTUDIOS DE CAMPO DE LAS INSTALACIONES CON BARRAS GALVANIZADAS La experiencia práctica y las investigaciones durante muchos años demostraron claramente las ventajas de la galvanización para la protección contra la corrosión del refuerzo en acero en muchos tipos de ambientes, incluyendo situaciones de exposición a una alta concentración de cloruros. La galvanización ha demostrado retardar el inicio de la corrosión en las armaduras de acero y reduce el riesgo de daños físicos en las estructuras de concreto, causados por delaminación, grietas y fragmentación. Entre centenas de ejemplos mundiales, citaremos apenas dos casos para ilustrar la importancia de lo que dijimos: - Pisos de puentes en los Estados Unidos: Las inspecciones periódicas realizadas en muchos pisos de puentes en los Estados Unidos, incluyendo la retirada de muestras de secciones de las barras galvanizadas, demostraron que los mismos sufrieron solamente corrosión superficial, y que los pisos estaban en buenas condiciones y sin grietas. En muchos casos, los pisos de los puentes examinados tenían más de treinta años y contenían niveles ce cloruros relativamente altos, más allá del valor límite establecido por el Comité 201 del Instituto americano del Concreto para la corrosión en barras de acero no tratadas. Más detalles de esos informes pueden ser obtenidos en el site www.galvanizedrebar.com. - La experiencia de las Bermudas Desempeño similar de las barras galvanizadas fue obtenido en las Islas Bermudas, lo que confirma la durabilidad a largo plazo del concreto armado con barras galvanizadas en ambientes marítimos. Hace más de 50 años, todos los muelles, quiebra mares, pisos y puentes, sub estructuras y otras infraestructuras en las Bermudas son regularmente construidos con barras galvanizadas. En 1995, una inspección con la retirada de material del interior de la Puente Longbird, que en la ocasión tenía 42 años, reveló que las barras galvanizadas todavía tenían el espesor del revestimiento de cinc más allá de los valores de la nueva especificación para revestimiento galvanizado por inmersión en caliente, incluso con niveles de cloruros altos. Además de eso, un examen detallado de las muestras del concreto de esas estructuras reveló que los productos resultantes de la corrosión del cinc migraron para una distancia considerable a partir de la interfaz cinc/concreto, para el interior de la matriz del concreto circundante, sin producir ningún efecto visible en el concreto. ASPECTOS ECONÓMICOS DE LAS BARRAS GALVANIZADAS La galvanización por inmersión en caliente es un revestimiento pequeño, pero muy importante. Es usada exhaustivamente en todo el mundo, todos los años, para proteger millones de toneladas de acero contra la corrosión, siendo un servicio ampliamente disponible, con un costo muy competitivo en relación a otros sistemas de protección del acero. Cuando comparado al costo total de la construcción o de la edificación, y a los enormes costos potenciales asociado al mantenimiento prematuro del concreto damnificado o a fallas de la estructura, el costo adicional pago por las barras galvanizadas es muy pequeño y plenamente justificado. Fuente: “Vergalhão Galvanizado – Durabilidade e segurança para sua obra” – ICZ Eng. Paulo Silva Sobrinho. << Boletin Acabados Superficiales - Edición de marzo 2012 Paulo Silva Sobrinho Coordinador Técnico del ICZ – Instituto de Metais Não Ferrosos