Abstract

El inhibidor de nitrito es un tipo de aditivo inhibidor de la corrosión más eficaz utilizado en el hormigón armado. Este artículo expone el mecanismo de inhibición y la propiedad física del nitrito en el hormigón. Además, se resumen los avances recientes y las condiciones de aplicación en el país y en el extranjero. Además, se proponen los métodos correspondientes para detectar la concentración de iones de nitrito. Además, se presentó la práctica de inhibición de la protección contra la corrosión de las barras de refuerzo en el hormigón. Se obtuvo la eficacia inhibidora a largo plazo del ion nitrito en el hormigón cuando las proporciones n()/n(Cl-) estaban por encima de los valores umbral en el hormigón. Finalmente se confirma que la relación molar crítica de n()/n(Cl-) aumentó con la concentración diferencial de iones nitrito, el cátodo más alto y la relación de área del ánodo en la barra de acero.

1. Introducción

Típicamente, los iones hidróxido contenidos en la solución de los poros del hormigón hacen que el pH del mismo sea superior a 12,0. En el ambiente alcalino, la superficie de la barra de acero es fácil de formar una película de pasivación de 20Å a 60Å de espesor, que actúa como barrera contra la intrusión de especies agresivas, proporcionando protección química y física a la barra de refuerzo embebida . La sal de cloruro y la carbonatación pueden destruir fácilmente la película de pasivación y provocar la corrosión de las barras de acero. Por lo tanto, para abordar el problema de la corrosión del acero en el hormigón, se ha utilizado con frecuencia la adición de inhibidores de la corrosión en el hormigón, que se considera un método eficaz y económico para evitar o retrasar la corrosión de las estructuras de hormigón armado.

El hormigón mezclado con inhibidor de la corrosión de nitrito se utiliza para proteger el acero en el hormigón. Hay muchos informes sobre el uso de este método en el país y en el extranjero . El nitrito es el mejor inhibidor de la corrosión. Es el que se utiliza más ampliamente y en mayores cantidades. El inhibidor de corrosión de nitrito puede retrasar el tiempo de fallo de la película de pasivación y ralentizar la velocidad de corrosión de la barra de acero en el hormigón. Después de medir el potencial en las estructuras de hormigón armado, incorporando docenas de inhibidores de corrosión de barras de acero como fosfato, óxido de zinc, gluconato y nitrito comúnmente utilizados en ingeniería, González et al. consideraron que el nitrito de calcio tiene la mejor resistencia a la corrosión. Berke et al. también coincidieron en que el aditivo inhibidor de la corrosión más utilizado es el nitrito de calcio, debido a sus excelentes propiedades inhibidoras y a su efecto benigno sobre las propiedades del hormigón. El inhibidor de corrosión con nitrito como componente principal se ha utilizado en miles de edificios de aparcamientos, plataformas marítimas y carreteras en Japón, Europa y otros países. La «Norma técnica china para el uso de inhibidores de la corrosión del hormigón armado» (YB/T9231-98) también se basa en el nitrito de calcio. El inhibidor de tipo RI-1 desarrollado por el Instituto Nacional de Investigación Metalúrgica de la Construcción se ha utilizado en cientos de proyectos en todo el mundo. En general, puede verse que los inhibidores de corrosión utilizados en proyectos de hormigón armado siguen dominados por componentes de nitrito.

2. Mecanismo del inhibidor de corrosión de nitrito

Como inhibidor de corrosión de barras de acero de tipo anódico, el nitrito forma una densa película de pasivación oxidando los átomos de hierro en la superficie de la barra de acero, inhibiendo la reacción anódica de la superficie de la barra de acero. El mecanismo de la inhibición de la corrosión en el hormigón armado es que la reacción electroquímica entre y Fe2+ forma una película de pasivación de Fe2O3 en la superficie del acero que puede ralentizar la corrosión del acero evitando la pérdida de electrones después de que los átomos de hierro sigan disolviéndose.

Cuando el hormigón contiene una alta concentración de , se producen las reacciones químicas de (1)(2) para suprimir la reacción de corrosión y proteger las barras de acero. Cuando la concentración de iones nitrito es baja, la superficie de la barra de acero es incapaz de formar una película de pasivación suficiente, por lo que el efecto inhibidor de la oxidación se debilita o desaparece. El nitrito es un tipo de película de pasivación anódica, que puede inhibir los puntos de micro-corrosión en la película de pasivación en picaduras estables. Además, el nitrito no cambia las estructuras cristalinas ni las propiedades electrónicas de la película de pasivación; es decir, la película de pasivación sigue siendo un semiconductor amorfo de tipo n. La película de fase acelera la tasa de crecimiento de la película, aumenta el contenido superficial de γ-FeOOH de la película de pasivación, mejora la superficie de la película de pasivación, la hace más plana, y tiene un efecto inhibidor significativo sobre la corrosión de las macroceldas.

3. Características generales del inhibidor de corrosión de nitrito

Las especies de nitrito tienen un gran impacto en el tiempo de fraguado de la pasta de cemento, por lo tanto, limita la aplicación de algunos inhibidores de corrosión de nitrito en la ingeniería del hormigón. Los resultados muestran que la pasta de cemento con una relación agua-cemento de 0,3 producirá un fraguado rápido cuando el contenido de nitrito de calcio o nitrito de magnesio sea del 4%; el fraguado rápido se producirá cuando la cantidad de nitrito de potasio sea del 2%; el nitrito de litio, el nitrito de sodio y el nitrito de bismuto pueden alcanzar el 10% . Por otra parte, el nitrito de sodio acelera la aparición de la reacción álcali-agregado al aumentar el contenido de álcali en la solución de los poros del hormigón; el nitrito de litio no sólo tiene una buena resistencia a la oxidación, sino que también inhibe la aparición de la reacción álcali-agregado . El nitrito de calcio tiene un precio bajo y un excelente efecto de resistencia a la oxidación y tiene un cierto efecto de resistencia temprana, pero acorta el tiempo de fraguado y aumenta la deformación por contracción. .

4. Inhibición de la corrosión del inhibidor de corrosión de nitrito

4.1. Inhibición de la corrosión en el hormigón que contiene cloruros

Recientemente, los inhibidores de la corrosión de nitrito se utilizan a menudo en el hormigón que contiene cloruros. «La Especificación Técnica para la Aplicación del Aditivo del Hormigón» (GB50119-2013) estipula que sólo cuando la relación molar entre el nitrito y el cloruro es superior a una determinada proporción se puede garantizar el efecto de la inhibición de la corrosión de las barras de acero. Los siguientes factores afectarán a la relación molar crítica de n()/n(Cl-), como las especies de cloruro y nitrito en el hormigón, las condiciones y el período de curado, el entorno de corrosión y los métodos de evaluación. Liu et al llevan a cabo una prueba de corrosión acelerada del acero del hormigón armado que contiene varias cantidades de cloruro de calcio y nitrito de calcio y determinan la relación molar crítica de n()/n(Cl-) mediante observaciones visuales, polarización anódica, potenciales de media celda, pérdida de masa y área corroída. En las figuras 1 y 2 se observa que cuando la concentración de iones cloruro es constante, el efecto de corrosión de las barras de acero es más evidente con el aumento de n()/n(Cl-); cuanto mayor es la concentración de iones cloruro en el hormigón, más grave es la corrosión del acero. El efecto inhibidor del nitrito de la corrosión de las armaduras no es evidente y a veces acelera la corrosión de las macroceldas cuando el valor crítico de n()/n(Cl-) en el hormigón armado es inferior a 0,4. Sin embargo, cuando la relación molar alcanza 0,8, la erosión de la fosa se elimina básicamente, pero no es suficiente para inhibir completamente la corrosión de la barra de acero; cuando la relación molar de n()/n(Cl-) es superior a 1,2, la corrosión de la barra de acero puede suprimirse completamente.

(a)

(b)

(c)

(d)

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Figura 1

Figura 2

Mientras tanto, Berke et al. presentaron una metodología para predecir un umbral aumentado para la corrosión inducida por el cloruro, que luego puede utilizarse con modelos que abordan la cuestión de la entrada de cloruro en el hormigón con el tiempo, para predecir la extensión de la vida útil mediante el uso de nitrito de calcio. Y encontró que el nitrito de calcio no aumenta las tasas de corrosión después de superar los valores de protección contra el cloruro y, por el contrario, a menudo las reduce.

4.2. Inhibición de la corrosión en el hormigón con erosión por sal de cloruro

Cuando los iones de cloruro penetran en el hormigón debido a la sal de deshielo, la brisa marina, las olas, etc., la preincorporación de nitrito también puede proteger eficazmente las barras de acero. El espécimen de hormigón que contiene nitrito de calcio se sumerge en una solución acuosa de cloruro de sodio al 3% con el entorno de circulación de alta temperatura y alta humedad (60°C, 90%), baja temperatura y baja humedad (20°C, 40%). La figura 3 muestra los resultados de la medición de la concentración de iones de cloruro en el hormigón y el potencial de la barra de acero. Según la figura 3, el nitrito de calcio puede ralentizar eficazmente el descenso del potencial y reducir el grado de corrosión. La tabla 1 muestra que cuanto mayor es la cantidad de incorporación de nitrito de calcio, mayor es la concentración de NaCl asociada a la corrosión inicial. Ser visto, cuando la sal de cloruro se infiltra en el hormigón desde el ambiente externo, el inhibidor de la corrosión de nitrito preincorporación puede prolongar el tiempo de inicio de la corrosión de la barra de acero y prolongar la vida de la estructura de hormigón armado .

Parámetro Ca(NO2)2/L/m3 0 10 20 30 Tiempo/d 70 125 190 235 Concentración de NaCl/% 0.14 0,26 0,38 0,46

Tabla 1

Corrosión inicial en relación con la concentración de NaCl.

Figura 3