Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales. 2017

Directores: Dr. Gustavo Sergio DUFFÓ. CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina
Dra. Silvia Beatriz FARINA. CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina

Lugar de realización: División Corrosión Aplicada - Departamento Corrosión - Gerencia Materiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina

Fecha Defensa: 23/02/2018

Jurado: Mag. Esteban Alejandro ARVA. CNEA - Argentina
Mag. Abraham Alexis BECERRA ARANEDA. CNEA, UNSAM - Argentina
Dra. María Beatriz VALCARCE. INTEMA, UNMdP, CONICET - Argentina

En el contexto del Programa Nacional de Gestión de Residuos Radiactivos, llevado a cabo por la Comisión Nacional de Energía Atómica, está previsto que el repositorio de residuos radiactivos de nivel bajo se construya de hormigón armado y, dado que es una estructura con altos requerimientos de vida útil, se deben tener en cuenta todas las situaciones que puedan ocasionar la degradación del mismo. En particular, la degradación por corrosión de las barras de refuerzo del hormigón en presencia de sulfatos, así como el efecto combinado de cloruros y sulfatos, son fenómenos de los cuales se tiene escasa información. Es por esto, que el objetivo principal del presente trabajo es determinar el efecto que tiene el ion sulfato sobre la degradación de las barras de refuerzo en las estructuras de hormigón armado (en diferentes ambientes de exposición).

A tal efecto, se utilizaron barras de acero embebidas en probetas de mortero con adición de sulfato, cloruro y una mezcla de ambos. En la fabricación de las probetas se utilizaron dos tipos de cemento distintos (Pórtland normal y resistente al sulfato) y se expusieron las probetas a distintas condiciones medioambientales (ambiente de laboratorio, ambiente con alta humedad relativa y sumergidas en solución de sulfato). Se midieron a lo largo del tiempo ciertos parámetros indicadores del proceso corrosivo.

Se encontró que la presencia de iones sulfato puede provocar la despasivación del acero de refuerzo del hormigón armado, desencadenando la corrosión del mismo. Además, se encontró que la susceptibilidad al ataque corrosivo debido a la presencia conjunta de iones sulfato y cloruro es mayor respecto al efecto del cloruro. A su vez, se encontró que el ataque corrosivo fue más intenso sobre el cemento resistente al sulfato que sobre un cemento tipo Pórtland normal.

En base a esto, la selección del lugar de instalación del repositorio de residuos radiactivos de nivel bajo es sumamente importante, ya que la preservación y conservación de la estructura en búsqueda de cumplimentar con la durabilidad para la que fue diseñada, será también, entre muchos otros aspectos, función de la concentración de sulfatos.

English version:

The National Radioactive Waste Management Program, carried out by the National Atomic Energy Commission, is responsible of the final disposal of radioactive waste. Particularly, it is planned that the low level radioactive waste repository will be constructed of reinforced concrete and, due to the long service life required probable all modes of degradation must be taken into account. In particular, corrosion of concrete reinforcement bars in the presence sulphate, as well as the combined effect of chlorides and sulphates, are phenomena that have not received much attention in literature. This is why the main objective of this work is to determine the effect of sulphate on the degradation of reinforcement bars in reinforced concrete structures (in different exposure environments).

Steel bars embedded in mortar specimens with the addition of sulphate, chloride and a mixture of both were used. Two different types of cement were used in the manufacture of the specimens (normal Portland and sulphate resistant cements) and the samples were exposed to different environmental conditions (laboratory environment, a high relative humidity environment and immersed in sulphate solution). Several parameters indicating the corrosive process were measured along time.

It was found that the presence of sulphate ions can cause the depassivation of reinforcing steel bars. In addition, it was found that the susceptibility to corrosive attack due to the presence of sulphate and chloride ions increased with respect to the chloride effects. At the same time, the corrosion was higher when the sulphate resistant cement was used instead of the normal Portland cement.

Based on these results, the selection of the site of construction of the low level radioactive waste repository is crucial to comply with the durability requirements of the facility, because, among many other aspects, the durability of the structure will also be function of the sulfate concentration in the soil and underground waters of the site.