Efecto del curado con CO2 en el rendimiento de la película de pasivación de las barras de acero en materiales a base de cemento

Por qué importa una protección del hormigón más ecológica

Las ciudades modernas dependen del hormigón armado, donde las barras de acero ocultas en su interior soportan gran parte de las cargas. Con el tiempo, esas barras pueden oxidarse, poniendo en peligro puentes, edificios y diques. Al mismo tiempo, la industria del cemento es una fuente importante de dióxido de carbono (CO2). Este estudio explora una tecnología llamada curado con CO2 que podría ayudar en ambos frentes a la vez: fija CO2 en el hormigón fresco y, como muestra este trabajo, puede mejorar la protección contra la corrosión del acero en su interior.

Respirar CO2 para fabricar un hormigón más resistente

En lugar de dejar que el hormigón nuevo fragüe solo en aire húmedo o vapor, el curado con CO2 lo expone a una alta concentración de dióxido de carbono durante sus primeras etapas. El gas reacciona con la pasta de cemento para formar minerales carbonatados sólidos que llenan los poros cerca de la superficie. Esta reacción tanto almacena CO2 en el material como crea una capa exterior más densa. Dado que la mayoría de las estructuras de hormigón están reforzadas con barras de acero, los autores centraron su atención en lo que este entorno alterado hace a la delgada capa protectora—llamada película de pasivación—que se forma de forma natural sobre el acero en hormigones altamente alcalinos y evita que se oxide.

Observando cómo el acero se pasiva y luego pierde protección

El equipo moldeó pequeños cilindros de mortero con barras de acero y curó la mitad de ellos con CO2 y la otra mitad en condiciones húmedas estándar. A continuación siguieron la transición del acero desde un estado activo y no protegido hasta uno pasivo y protegido usando varias técnicas electroquímicas que detectan corrientes diminutas en la superficie del acero. Estas mediciones mostraron que en mortero normal el acero tardó unas tres semanas en alcanzar un estado pasivo estable, mientras que en mortero curado con CO2 lo hizo en aproximadamente la mitad de ese tiempo. Los autores relacionan esta aceleración con una concentración de oxígeno temporalmente mayor alrededor del acero, causada por la reacción del CO2 y la densificación de la capa externa del mortero, que empuja el oxígeno disuelto hacia el interior y acelera la formación de la película protectora.

Una piel protectora más delgada pero más resistente

A primera vista, la película de pasivación en los especímenes curados con CO2 podría parecer peor: es ligeramente más delgada—unos 4,06 nanómetros frente a 4,73 nanómetros en el curado estándar. Pero las mismas pruebas mostraron que resiste la transferencia de carga de forma más contundente, lo que significa que es más difícil que se produzcan reacciones corrosivas. La microscopía de la superficie del acero reveló la razón. En el mortero curado con CO2, la película es más uniforme y finamente ordenada, formando un patrón de granos vertical continuo que bloquea las vías para los iones de cloruro y el oxígeno. El análisis químico mediante espectroscopía fotoelectrónica de rayos X mostró además que esta película tiene una mayor proporción de hierro en un estado de oxidación inferior (Fe2+) respecto a Fe3+. Ese balance parece compactar la película y darle una mayor capacidad de autorreparación de pequeños defectos, lo que explica la aparente combinación sorprendente de menor espesor y mejor protección.

Retrasar el daño por sales durante mucho más tiempo

Las estructuras reales suelen estar expuestas a sales procedentes del agua de mar o de los agentes descongelantes, que pueden degradar gradualmente la película de pasivación. Para simular esto, los investigadores sometieron sus especímenes a ciclos repetidos de inmersión en solución salina y secado. El acero en mortero curado de forma estándar perdió su estado protector tras 18 de esos ciclos, con un aumento brusco de las corrientes de corrosión. En contraste, el acero en mortero curado con CO2 se mantuvo pasivo hasta aproximadamente 30 ciclos, lo que significa que el inicio de la corrosión grave se retrasó en torno a dos tercios. Esta mejora proviene de un doble beneficio: la capa exterior carbonatada del mortero ralentiza la llegada de iones cloruro, y la película de pasivación refinada es en sí más estable y menos propensa a defectos bajo ataque.

Qué significa esto para las estructuras del futuro

En conjunto, los hallazgos sugieren que el curado con CO2 hace más que atrapar gas de efecto invernadero en el hormigón; también remodela el escudo microscópico que protege el acero en su interior. Al acelerar la formación de una película de pasivación más densa y químicamente resiliente, y al combinar esto con una estructura porosa superficial más compacta, el hormigón curado con CO2 puede resistir mejor la corrosión inducida por sales a lo largo del tiempo. Para los ingenieros, esto significa que sustituir el curado tradicional con vapor de elementos prefabricados por el curado con CO2 podría alargar la vida útil de puentes, estructuras marinas y otra infraestructura crítica mientras contribuye a la utilización del CO2—ofreciendo una rara situación en la que se gana en durabilidad e impacto climático.

Cita: Guo, B., Shi, L., Chu, J. et al. Effect of CO₂ curing on the performance of the passivation film of steel bars in cement-based materials. npj Mater Degrad 10, 50 (2026). https://doi.org/10.1038/s41529-026-00762-3

Palabras clave: curado con CO2, hormigón armado, corrosión del acero, película de pasivación, ataque por cloruros