CORROSIÓN EN LOS PUENTES DE LA RED VIAL DE COLOMBIA

1. VII Jornada de Ing. Mecánica y VI de Ing. Mecatrónica 2013 CORROSIÓN EN LOS PUENTES DE LA RED VIAL DE COLOMBIA Métodos preventivos y correctivos Autor: Daniel José Castilla Puello

2. INTRODUCCIÓN La corrosión es una de las principales causas de falla en puentes de acero reforzado en hormigón en Colombia, donde este problema no se ha tenido muy en cuenta aunque se registra como una de las principales causas de daño en un estudio realizado por INVIAS en el año 2002. Esta presentación se centra en la descripción de los daños a causa de corrosión en apoyos y acero reforzado en hormigón del puente atirantado situado en Gambote (departamento de Bolívar).

3. OBJETIVOS 1. OBJETIVO GENERAL: Proponer alternativas para mejorar la calidad de los puentes en Colombia y generar conocimiento en las personas a cargo de la construcción de puentes. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Identificar las causas de desprendimiento del concreto en puentes • Proponer alternativas para prevenir la corrosión en puentes de acero • Proponer alternativas para minimizar los daños a causa de corrosión en puentes.

4. CORROSION EN ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN El hormigón le brinda al hierro protección física (lo separa del medio ambiente) y química (medio alcalino, formando un oxido protector). Cuando penetran sustancias agresivas se destruye la película protectora: • El acero disminuye su sección o se convierte completamente en oxido. • El hormigón se fisura por la presión del oxido expansivo • La adherencia armadura-hormigón desaparece Sin la presencia simultanea de oxigeno y humedad en el concreto no es termodinámicamente posible la corrosión y sin una cantidad mínima critica, tampoco es factible que se desarrolle con una velocidad apreciable Puentes de Hormigón reforzado

5. Principales causas de grietas y desprendimiento del concreto 1. Carbonatación Consiste en la acidificación del hormigón (bajando el pH) que ocurre cuando el dióxido de carbono atmosférico reacciona con la humedad dentro de los poros del concreto y convierte el hidróxido de calcio con alto pH a carbonato de calcio, que tiene un pH más neutral. Ca (OH)2 + CO2 Ca CO3 + H2O 2. Cloruros (sales) Acelerador de aditivo (CaCl2) Agua o arena contaminada con sal.

6. PUENTES DE LA RED VIAL DE COLOMBIA La mayor parte de los puentes pertenecientes a la red vial de Colombia son de concreto reforzado, correspondiendo al 63% de los puentes. Figura: Distribución de los materiales (Muñoz, Valbuena, y Hernández, 2004)

7. PUENTES DE LA RED VIAL DE COLOMBIA Daños en los apoyos, losa, vigas, largueros y diafragmas Evaluación del estado de los apoyos, losa y vigas, largueros y diafragmas de los puentes metálicos de la Red Vial Nacional. Desprendimiento de concreto en acero de refuerzo.Puente de Gambote (Bolívar) Corrosión en el apoyo. Puente de Gambote (Bolívar) Corrosión en el apoyo. Puente la Unión (Norte de Santander). Corrosión generalizada. PuenteAcaecito(Putumayo).

8. PUENTES DE LA RED VIAL DE COLOMBIA Evaluación del estado de los elementos de arco, cables, pendolones y elementos de armadura.

9. PUENTES DE LA RED VIAL DE COLOMBIA Puente de Gambote (Bolívar) El puente de Gambote es una de las más importantes infraestructuras para el departamento, se ubica en el corregimiento de Gambote a 27 km aproximadamente de la costa. Se encuentra en grave deterioro a causa de la corrosión. El año pasado se firmo un acta de inicio para construir un nuevo puente de Gambote con un presupuesto de 110 mil millones de pesos Puente actual de Gambote

10. Protección catódica del acero en el concreto Sistema galvánico Los metales se pueden clasificar de acuerdo con su nobleza, es decir, en función de su capacidad de ceder electrones. Cuanto más noble es un metal, es más difícil la transferencia de electrones y que ocurra la oxidación. A continuación se muestra una lista de metales ordenados desde el más noble.

11. Protección catódica del acero en el concreto Métodos Preventivos Ánodo interno: GSC Súper ánodo Son colocados en el interior del concreto, en contacto directo con el armazón de acero. Estos sirven para prevenir la corrosión en las estructuras. • GSC 10/10: largo 10cm - duración 10 años - 230 gramos de zinc • GSC 10/20: largo 10cm - duración 20 años -320 gramos de zinc • GSC 30/10: largo 30cm - duración 10 años -450 gramos de zinc • GSC 30/20: largo 10cm - duración 20 años -570 gramos de zinc.

12. Métodos Preventivos Se recomienda limitar la corrosión mediante las siguientes opciones: 1. utilizar concreto de buena calidad con aire incorporado y con relación Agua/cemento de 0.4 o menor 2. Utilizar un recubrimiento mínimo de hormigón de 4 cm y como mínimo 2 cm mayor que el tamaño máximo nominal del agregado grueso. 3. Asegúrese de que el concreto sea curado adecuadamente.

13. Protección catódica del acero en el concreto METODOS PARA COTNROLAR LA CORROSIÓN Ánodo externo: ánodo laminar de zinc (ZLA). La lámina de zinc se aplica directo sobre la estructura de hormigón, siempre y cuando esté en buenas condiciones. La lámina de zinc debe estar conectada eléctricamente al acero mediante un cable, para que los electrones puedan fluir desde el zinc (ánodo) hacia las barras de hierro (cátodo). Este producto ha sido desarrollado específicamente para la protección catódica del acero en hormigón armado

14. Protección catódica del acero en el concreto METODOS PARA COTNROLAR LA CORROSIÓN Rollanodo Son láminas de zinc enrolladas para insertarse en agujeros hechos en el hormigón, que luego se rellenan con pasta activadora ZAP, para brindar una precisa y fácil instalación de ánodos en el hormigón solido, donde las varillas de refuerzo están corroídas.

15. EVALUACIÓN DE LOS PROBLEMAS DE CORROSIÓN DETECTADOS EN EL PUENTE DE GAMBOTE. El puente de Gambote ubicado en el departamento de Bolívar presenta deterioro a causa de la corrosión. Entre los problemas que se observaron se encuentra: • Corrosión en los apoyos vigas, losa y largueros del puente • Corrosión en elementos de armadura y cables. • Infiltración • Daño del concreto y acero expuesto Corrosion en el puente de Gambote

16. EVALUACIÓN DE LOS PROBLEMAS DE CORROSIÓN DETECTADOS EN EL PUENTE DE GAMBOTE. Alternativas para el control de la corrosión Se recomienda la aplicación del ZLA en la estructura para minimizar los daños causados por corrosión, recubriendo el concreto con este producto, estableciendo una conexión eléctrica entre el ZLA y las barras de acero. Hacer orificios en el hormigón para insertar láminas de zinc enrolladas conocidas comercialmente como rollanodo Alternativas Preventivas Incluir en la fase de construcción ánodos de sacrificio internos: GSC superanodos en el interior del concreto, en contacto directo con el armazón de acero. Para lograr la prevención de la corrosión de manera sencilla en la estructura nueva y así garantizar una durabilidad de la estructura mucho mayor que aquella prevista para el proyecto original.

17. RECOMENDACIONES Se recomienda que este trabajo se tenga en cuenta en la construcción de puentes y en la reparación para garantizar la eficiencia de estas estructuras.

18. CONCLUSIONES • El fenómeno de la corrosión ha sido una de las principales causas de falla en los componentes de puentes en la red vial de Colombia, por lo que en las nuevas construcciones este problema debe tenerse en cuenta para garantizar la vida de la estructura. • Para una nueva construcción aparte de protección catódica en este diseño se debe tener en cuenta la calidad del hormigón, ya que por medio de este penetran sustancias despasivantes. • Mediante la protección catódica del concreto en los puentes el gobierno puede ahorrarse gastos de mantenimiento.