Compuestos orgánicos como inhibidores de corrosión de estructuras de hormigón armado

Abstract

La corrosión de las armaduras constituye uno de los principales mecanismos de deterioro prematuro en estructuras de hormigón armado expuestas a ambientes con presencia de cloruros, comprometiendo su vida útil y generando elevados costos de mantenimiento. En este contexto, el desarrollo de inhibidores de corrosión de origen natural surge como una alternativa sustentable frente a los inhibidores convencionales, en línea con los principios de la construcción sostenible. El objetivo de esta tesis fue evaluar el potencial inhibidor de extractos vegetales de orégano y yerba mate para su aplicación en hormigón armado, analizando su desempeño desde una perspectiva integral que abarca su caracterización química, su interacción con el acero en medios alcalinos y su comportamiento y compatibilidad en matrices cementíceas. Para ello, se obtuvieron y caracterizaron los extractos mediante ensayos fisicoquímicos y de actividad antioxidante. Posteriormente, se evaluó la compatibilidad con matrices cementíceas mediante la incorporación en pastas, morteros y hormigones, analizando su influencia en el estado fresco, el proceso de hidratación, la microestructura y sus propiedades mecánicas y de transporte. Luego, se evaluó su efecto electroquímico en el proceso de corrosión sobre el acero en solución de poros simulada y embebido en matrices cementíceas. Los resultados evidenciaron que ambos extractos presentan capacidad inhibidora en los tiempos de ensayo estudiados, aunque con mecanismos de acción diferenciados. Se comprobó que el desempeño depende de la dosis incorporada y de la interacción específica con la matriz cementícea, por lo que no es posible generalizar el comportamiento de los extractos vegetales como inhibidores de corrosión del hormigón armado. En conjunto, la investigación demuestra la viabilidad de emplear extractos naturales de orégano y yerba mate como inhibidores de corrosión en hormigón armado, aportando conocimiento sobre los mecanismos involucrados y estableciendo criterios para su aplicación en sistemas cementíceos expuestos a ambientes marinos.

Reinforcement corrosion is one of the main mechanisms of premature deterioration in reinforced concrete structures exposed to chloride-containing environments, compromising their service life and generating high maintenance costs. In this context, the development of natural corrosion inhibitors emerges as a sustainable alternative to conventional inhibitors, aligned with the principles of sustainable construction. This doctoral thesis aims to evaluate the inhibiting potential of plant-based extracts from oregano and yerba mate for application in reinforced concrete, analyzing their performance through an integral approach that includes chemical characterization, interaction with steel in alkaline media, and their compatibility and performance within cementitious matrices. The extracts were obtained and characterized through physicochemical and antioxidant activity tests. Their compatibility with cementitious matrices was assessed by incorporating them into pastes, mortars, and concretes, evaluating their influence on fresh-state properties, hydration process, microstructure, and mechanical and transport properties. Subsequently, their electrochemical effect on the corrosion process was studied both in simulated pore solution and in steel embedded in cementitious matrices. The results demonstrated that both extracts exhibit corrosion-inhibiting capacity within the exposure times studied, although through differentiated mechanisms of action. Performance was shown to depend on the incorporated dosage and on the specific interaction with the cementitious matrix, indicating that the results obtained for these plant-based extracts cannot be extrapolated to the use of any plant material as a corrosion inhibitor for reinforced concrete. Overall, this research demonstrates the feasibility of employing natural extracts as corrosion inhibitors in reinforced concrete, providing insights into the mechanisms involved and establishing criteria for their application in cementitious systems exposed to marine environments.