Carbonatación a fondo (3) Ensayo y determinación 1 de 2

Seguimos con el monográfico carbonatación a fondo. En los anteriores artículos estudiamos qué es la carbonatación, cómo se origina y evoluciona, y qué factores son de influencia. Ahora nos toca hablar de cómo se determina la carbonatación del hormigón mediante ensayo y por qué el test de la fenolftaleína no es el mejor proceso de determinación de la carbonatación.

Determinar si un hormigón está o no carbonatado es relativamente sencillo: solo tendremos que medir su Ph. El Ph es una medida estandarizada del grado de acidez o alcalinidad de una determinada sustancia o compuesto. El término Ph viene de la abreviatura de “Potencial de hidrógeno” ya que químicamente, el Ph es una valoración de la concentración de iones hidronio (H3O+).

Existe una escala para las disoluciones acuosas (que mide la concentración molar del ion hidrogeno) que oscila entre el 0 (acido) y el 14 (básico) y donde la actividad neutra se marca en el 7 (agua destilada).

Carbonatación a fondo (3) Ensayo y determinación 1 de 2

Como ya hemos mencionado el hormigón endurecido tiene un Ph medio igual o superior a 12,5 (la reserva alcalina está entre 12,6 y 14), es decir, extremadamente básico. En el proceso de carbonatación el Ph puede caer hasta valores inferiores a 9. Estaríamos todavía en la parte básica de la escala pero con este valor de Ph el acero quedaría desprotegido. Nos interesa por lo tanto conocer si nuestro acero está o no protegido en función del Ph del hormigón que lo rodea.

El ensayo más común para la determinación del valor de Ph del hormigón (mal llamado habitualmente ensayo de carbonatación) es el test de la fenolftaleína. El test consiste en rociar un hormigón recién fracturado (es decir, no expuesto anteriormente al aire) con un solución al 1% de fenolftaleína en hidro-alcohol (70% de alcohol y 30% de agua). Si el color del hormigón impregnado vira a un púrpura intenso se interpreta como no carbonatado y si no cambia de color se supone carbonatado. Ahora veremos por qué este no es el mejor indicador.

En primer lugar, recientes estudios afirman que la fenolftaleína, que forma también parte de algunos medicamentos, puede provocar cáncer. De ahí que estos medicamentos se hayan retirado del mercado en países como USA, Francia, Japón, etc. Por lo tanto, manipular fenolftaleína, que puede ingresar al cuerpo por vías respiratorias o cutáneas, no es en absoluto recomendable.

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Para establecer por qué técnicamente tampoco es aconsejable veamos primero cómo funcionan los indicadores de Ph.

Un indicador de Ph, es un ácido o base orgánica débil, cuyo equilibrio se altera con facilidad al mezclarse con otras soluciones ácidas o básicas, lo que produce un cambio de color (viraje) por algo conocido como protonación o desprotonación. Se conoce y se suele utilizar una serie estandarizada de estos compuestos para un medición rápida, pero no certera, del Ph. Por ejemplo: la fenoltaleina, el amarillo de alizarina, el rojo de metilo o el azul de timol.

Esto no significa que podemos usarlos indistintamente, pues cada compuesto tiene un grado de viraje limitado: aproximadamente 2 (si bien algunos pueden contar con un espectro algo mayor: 3 – 3,4, lo hacen a costa de perder precisión, como el papel de tornasol) Es decir, si quisiésemos medir la acidez de un zumo de cítricos (en torno a 2,5) añadiendo fenolftaleína (mide ph entre 8 y 10) veríamos que no hay ningún cambio visible. No es el indicador de Ph adecuado.

Por ello, en función del conocimiento que tengamos de la sustancia a medir y de los datos que nos resulten interesantes debemos elegir un indicador de Ph capaz de mostrarnos el resultado deseado. He aquí algunos ejemplos de indicadores con su rango de medida y viraje de color:

– Amarillo de alizarina: amarillo 10 – violeta 12.

– Timolftaleína: incoloro 9,4 – 10,6 azul.

– Fenolftaleína: incoloro 8 – 10 púrpura.

– Azul de timol: amarillo 8 – 9,6 azul.

Carbonatación_a_fondo_3_determinacion_01Para entender el funcionamiento pongamos un ejemplo: Si rociamos una porción de hormigón con una solución de azul de timol nos podemos encontrar con cuatro situaciones:

– No se colorea: El Ph es inferior a 8 o superior a 9,6

– Se torna en color verdoso: El Ph se encuentra en el punto de equivalencia (la mezcla del color amarillo y azul origina el verde) es decir muy cercano al punto medio del rango: (8+9,6)/2 = 8,8.

– Se torna en color amarillo: Ph cercano a 8.

– Se torna en color azul: Ph cercano a 9,6.

Hemos comentado que deberíamos elegir el indicador de Ph más adecuado para cada caso, así que volvamos al hormigón para conocer nuestras necesidades.

Nuestra armadura se encuentra en un estado pasivo dentro del hormigón. Este, con su rango altamente alcalino ha creado una finísima capa pasivadora en la superficie del acero (apenas unos nanómetros) que impide que se produzca la corrosión. Incluso cuando hemos introducido en él un acero que comenzaba a corroerse, la corrosión se detiene atrapada bajo esa capa. Cuando el Ph disminuye por debajo de un valor y su reserva alcalina no es capaz de restituirlo, el hormigón no puede mantener la capa pasivadora y deja al acero a la expectativa. Y decimos a la expectativa pues no significa que obligatoriamente tenga que producirse corrosión, sino que no hay protección extra.

Ahora la pregunta es: ¿a qué grado de Ph el hormigón ya no es capaz de mantener la capa pasivadora?

Si tienes la respuesta ya puedes comenzar a mostrar tus dudas sobre el test de la fenolftaleína. Pero no tan deprisa, también hay que matizar ciertas cosas.

Lo veremos en la siguiente entrada de este monográfico.

Referencias bibliográficas de (55) a (60)
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