Cumplir el fck no garantiza la vida útil de una estructura de concreto armado. La resistencia a 28 días describe el concreto que salió de la dosificación y del control. El frente de carbonatación también depende del cemento, de la adición, de la exposición, de la humedad y del CO2 del aire. En el modelo de Possan (2010), la resistencia a 28 días entra junto a esas variables.
Cómo el frente llega a la armadura
El dióxido de carbono del aire penetra por los poros del recubrimiento. En presencia de humedad, reacciona con los productos de hidratación del cemento y baja el pH de esa capa. Mientras el concreto alrededor del acero permanece alcalino, la armadura queda protegida por pasivación química. Cuando el frente de carbonatación llega al acero, esa pasivación termina y la corrosión puede empezar.
Possan (2010) describe el mismo recorrido. El frente parte de la superficie y avanza hacia el interior. La distancia que el CO2 tiene que recorrer es el recubrimiento. Al alcanzar la armadura, el acero está despasivado y queda susceptible a la corrosión. En la tesis, ese instante cierra el período de iniciación y es la referencia de la vida útil de diseño. El deterioro visible, cuando ocurre, viene después.
El modelo de Possan
En 2010, Edna Possan defendió, en el Programa de Posgrado en Ingeniería Civil de la UFRGS (PPGEC), la tesis Modelagem da carbonatação e previsão de vida útil de estruturas de concreto em ambiente urbano (Modelado de la carbonatación y predicción de la vida útil de estructuras de concreto en ambiente urbano). La ficha catalográfica registra la dirección de Denise Carpena Coitinho Dal Molin y la codirección de Jairo José de Oliveira Andrade. El texto completo está en Lume, lume.ufrgs.br/handle/10183/28923.
El resumen propone un modelo matemático para estimar la profundidad de carbonatación y predecir la vida útil de diseño de estructuras de concreto en ambiente urbano. Las entradas son variables de obtención relativamente simple. El resumen las agrupa así:
- el concreto: resistencia a la compresión a 28 días, tipo de cemento y contenido de adición, cuando la hay;
- la exposición: ambiente interior o exterior, protegido de la lluvia o no;
- el ambiente: humedad relativa media de la región y contenido de CO2 del aire.
La base de datos nació del conocimiento de especialistas, recogido en un grupo focal. El ajuste consideró las leyes fisicoquímicas del fenómeno y se confrontó con datos experimentales de otros investigadores. El resumen indica que el modelo representa la carbonatación del concreto y tiene potencial de generalización. Puede usarse en una estructura nueva o existente, para la profundidad carbonatada o para la vida útil de diseño, en lectura determinista o probabilística.
En la predicción de la vida útil de diseño, la tesis emplea simulación de Monte Carlo y análisis de confiabilidad, para incorporar la variabilidad del proceso de degradación. La ecuación y los coeficientes están en la tesis.
La resistencia a 28 días es una de las entradas. Cemento, adición, exposición, humedad y CO2 del ambiente entran con ella. Un concreto que cumple el fck especificado todavía necesita ese conjunto para que la estimación del frente tenga sentido.
En la práctica
- Especificar por la clase de agresividad. La NBR 6118 es la norma brasileña de proyecto de estructuras de concreto. Organiza la durabilidad de diseño por la clase de agresividad ambiental. De esa clase salen el recubrimiento y la calidad del concreto que el proyecto declara. Los valores quedan en la edición vigente.
- Ejecutar el recubrimiento especificado. El frente avanza por el concreto que quedó en el elemento. Un espesor menor que el especificado acorta el camino del CO2 hasta el acero.
- Curar la superficie. La tesis cuenta el curado entre los factores de ejecución que alteran la porosidad y la permeabilidad del recubrimiento, y con ellas la facilidad de ingreso del CO2. La superficie es la puerta de entrada. Curarla integra la protección de la armadura, con la clase de agresividad y con el recubrimiento ejecutado.
Referencias
- Possan, E. Modelagem da carbonatação e previsão de vida útil de estruturas de concreto em ambiente urbano. 2010. Tesis (Doctorado en Ingeniería) — Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. Dirección: Denise Carpena Coitinho Dal Molin. Codirección: Jairo José de Oliveira Andrade. lume.ufrgs.br/handle/10183/28923.
- ABNT. NBR 6118 — Proyecto de estructuras de concreto. Consultar la edición vigente. La norma asocia la clase de agresividad ambiental al recubrimiento y a la calidad del concreto. Los valores de tabla permanecen en la norma.