Mecanismos de mejora del Cr y los RE en la resistencia a la corrosión de la barra de refuerzo HRB400 en solución de poros de hormigón con cloruros

Por qué importan las armaduras oxidadas

Ocultas en la mayoría de puentes, túneles y edificios costeros hay barras de acero que soportan la carga de forma silenciosa. Cuando esas barras comienzan a oxidarse, el hormigón circundante puede agrietarse, descascarillarse y, en última instancia, fallar—en ocasiones décadas antes de lo previsto. Este estudio explora una nueva forma de hacer que esas barras sean más resistentes a la corrosión provocada por la sal cambiando la composición del acero, en lugar de limitarse a aplicar mejores recubrimientos o mayor espesor de hormigón.

Sal, acero y hormigón que se desmorona

En ambientes marinos y en estructuras expuestas a sales fundentes, los iones cloruro van penetrando gradualmente el hormigón hasta alcanzar el acero de refuerzo. En condiciones normales, el acero está protegido por una película delgada y estable formada en el fluido de poros altamente alcalino del hormigón. Sin embargo, el cloruro socava esta película y desencadena ataques localizados que comienzan como pequeñas picaduras y pueden convertirse en daños graves por óxido. Las contramedidas convencionales se centran en el hormigón o en recubrimientos externos, que mejoran las condiciones alrededor del acero pero no cambian cómo responde el propio acero a un entorno agresivo y salino.

Diseñando un acero más inteligente

Los investigadores examinaron tres versiones de un acero de construcción común conocido como HRB400: el grado estándar, una versión enriquecida con cromo y una tercera versión que contiene tanto cromo como una traza de elementos de tierras raras (cerio y lantano). Se centraron en las inclusiones microscópicas del acero—pequeñas partículas no metálicas residuales del procesamiento que a menudo se convierten en puntos de inicio de la corrosión. En el acero estándar, estas inclusiones son ricas en sulfuro de manganeso y óxidos complejos que se disuelven fácilmente en soluciones ricas en cloruros, abriendo huecos en la interfaz acero–inclusión y creando microambientes donde las picaduras pueden formarse y crecer rápidamente.

Domando los puntos débiles dentro del acero

La adición de cromo y tierras raras transforma tanto la microestructura como las inclusiones. El cromo reduce la cantidad de ciertas fases microestructurales y ayuda a formar una película superficial más protectora. Las tierras raras reorganizan las inclusiones en óxidos de tierras raras y aluminio, a menudo envueltos en una fina capa de sulfuro de manganeso, y reducen significativamente el número de partículas de sulfuro de manganeso expuestas. La microscopía electrónica detallada muestra que, en el acero modificado con tierras raras, las cáscaras sulfídicas se disuelven primero, pero los núcleos de óxido de tierras raras solo se disuelven lentamente. Estas inclusiones más resistentes actúan menos como puertas abiertas al ataque por cloruros y más como barreras que ralentizan el crecimiento de picaduras a su alrededor, incluso cuando los niveles de cloruro son altos.

Midiendo la velocidad de propagación del daño

Para comparar el rendimiento, el equipo sumergió los tres aceros en soluciones simuladas de poros de hormigón que contenían diversas cantidades de sal y utilizó pruebas electroquímicas para seguir la facilidad con la que se producía la corrosión. El acero con cromo y tierras raras mostró consistentemente la mayor resistencia: su película pasiva se rompía a potenciales más altos, presentaba corrientes de corrosión menores y arcos de impedancia más grandes—signos de una barrera más fuerte al movimiento de carga e iones. Tras varios días en solución rica en cloruros, las pruebas de pérdida de masa y los mapas de superficie 3D revelaron que este acero desarrolló las picaduras menos profundas y las zonas dañadas más pequeñas. De hecho, tras siete días la tasa de corrosión del acero con cromo y tierras raras fue aproximadamente un tercio de la del HRB400 convencional, y sus picaduras eran menos agudas y menos penetrantes.

Cómo se mantiene la película protectora

El análisis superficial del óxido y de las capas pasivas confirmó que el cromo y las tierras raras se incorporan a la película exterior, donde forman óxidos estables que tapan defectos y dificultan la penetración del cloruro. Las mediciones eléctricas del comportamiento similar a un semiconductor de la película mostraron que el acero con cromo y tierras raras tenía la menor densidad de portadores de carga, lo que indica una capa de óxido más ordenada y con menos defectos. Incluso a medida que aumentaba la concentración de sal y todos los aceros se volvían más vulnerables, esta aleación modificada mantuvo de forma consistente la barrera más gruesa y protectora y las menores vías para el desplazamiento de iones corrosivos.

Qué significa esto para las estructuras futuras

En términos sencillos, el estudio muestra que ajustar cuidadosamente la composición del acero de refuerzo—añadiendo pequeñas cantidades de cromo y elementos de tierras raras—puede ralentizar significativamente la manera en que la sal ataca de dentro hacia fuera. En lugar de depender exclusivamente de un mejor hormigón o recubrimientos, los ingenieros pueden emplear aceros cuyos puntos débiles internos se rediseñan para que las picaduras aparezcan más tarde y crezcan más despacio. Para puentes, muelles y edificios costeros, tales aceros podrían traducirse en vidas útiles más largas, menos reparaciones y estructuras más seguras en algunos de los entornos más agresivos a los que se enfrenta nuestra infraestructura.

Cita: Zhu, R., Chen, T., Hao, L. et al. Enhancement mechanisms of Cr and RE on the corrosion resistance of HRB400 rebar in chloride-containing concrete pore solution. npj Mater Degrad 10, 36 (2026). https://doi.org/10.1038/s41529-026-00746-3

Palabras clave: durabilidad del hormigón armado, corrosión de la armadura, ataque por cloruros, acero microaleado, aleación con tierras raras