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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 Transparente
Identificación 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($/l) 39,4 50,9 43,0 34,6 26,7
Costo ($/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° Celular
Asentamiento (cm) - 7,0 -
Razón a/c - 0,50 0,65
Resistencia (MPa) 28 días 24,94 4,94
Densidad Seca (kg/m3) 28 días 2220 1020
Absorción Total (%) 7 meses 6,82 36,26
Capacidad 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)
Pintura
Espesor 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 Nada
Cuarteado 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)
Vel
oci
dad
Pu
lso
Ult
rasó
nic
o (
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)
Vel
oci
dad
Pu
lso
Ult
rasó
nic
o (
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)
Vel
oci
dad
Pu
lso
Ult
rasó
nic
o (
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)
Pro
fun
did
ad d
e C
arb
on
atac
ión
(m
m)
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)
Pro
fun
did
ad d
e C
arb
on
atac
ión
(m
m)
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)
Pro
fun
did
ad
de
Car
bo
nat
ació
n (
mm
)
Evaluación de carbonatación
METODOLOGÍAS, ANÁLISIS Y RESULTADOS
CarbonataciónEdad
(meses)
Pinturas
aa ab al sk tr n
Hº 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 Transparente
Ahorro 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