Carbonatación del hormigón: qué es, cómo detectarla y cómo repararla en edificios
La carbonatació del formigó és un procés de deteriorament que es produeix quan el diòxid de carboni (CO₂) de l’aire penetra progressivament des de la superfície i redueix l’alcalinitat del formigó. Quan aquest procés arriba a les armadures, l’acer pot perdre la protecció natural que li proporciona aquest medi alcalí i quedar exposat a la corrosió si hi ha humitat i oxigen. A més, pot avançar durant anys sense generar símptomes evidents, de manera que l’aparició d’esquerdes seguint les armadures, taques d’òxid, despreniments o acer exposat pot indicar que el deteriorament ja es troba en una fase avançada.
Per aquest motiu, detectar la profunditat assolida per la carbonatació és clau per valorar l’estat de l’estructura i decidir quina intervenció necessita. Per fer-ho existeixen mètodes específics, com l’assaig amb fenolftaleïna contemplat a la norma EN 14630. En aquest article explicarem què és la carbonatació del formigó, per què es produeix, quins edificis presenten més risc i com es diagnostica, a més de diferenciar-la d’altres patologies com l’aluminosi i analitzar les solucions i sistemes de reparació adequats segons el grau d’afectació.
Què és la carbonatació del formigó
La carbonatació del formigó és un procés fisicoquímic natural que es produeix quan el CO₂ present a l’aire penetra a través dels porus del formigó i reacciona amb els components alcalins de la pasta de ciment. Com a conseqüència, el material perd progressivament part de la seva alcalinitat i pot deixar de proporcionar a les armadures l’entorn que les protegeix davant la corrosió.
Aquest fenomen comença a la superfície exposada i avança cap a l’interior del formigó. La seva importància en una estructura de formigó armat depèn, per tant, de fins on hagi avançat la carbonatació i de si ha arribat o no a l’acer, aspectes que veurem a continuació.
El pH del formigó i la seva funció protectora sobre les armadures
El formigó acabat d’endurir presenta un medi molt alcalí, amb un pH aproximat d’entre 12,5 i 13,8. Aquesta alcalinitat afavoreix la formació sobre les armadures d’acer d’una fina capa passiva d’òxids que les protegeix davant la corrosió. Mentre aquesta pel·lícula es manté estable, la velocitat de corrosió de l’acer és pràcticament menyspreable.
Quan el pH disminueix, aquesta protecció es pot perdre. La Concrete Society situa la pèrdua de passivitat al voltant d’un pH d’11, tot i que el valor exacte depèn de les condicions del formigó i de l’acer. Si, a més, hi ha humitat i oxigen, es pot iniciar la corrosió de l’armadura.
Per això, el recobriment de formigó no només separa físicament l’acer de l’exterior: també ha de mantenir al seu voltant un entorn prou alcalí. La carbonatació suposa un risc precisament perquè redueix progressivament aquesta alcalinitat i pot acabar eliminant la protecció natural de les armadures.
Com el CO₂ atmosfèric redueix l’alcalinitat del formigó
El diòxid de carboni (CO₂) de l’aire penetra lentament en el formigó a través dels seus porus i, en presència d’humitat, reacciona amb compostos alcalins de la pasta de ciment, especialment amb l’hidròxid de calci. Aquesta reacció forma carbonat càlcic i aigua:
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O
En consumir-se aquests compostos alcalins, el pH disminueix progressivament: pot passar de valors superiors a 12,5 en un formigó no carbonatat fins a aproximadament 8-9 en una zona carbonatada. Si aquesta pèrdua d’alcalinitat arriba a les armadures, pot desestabilitzar la capa passiva que protegeix l’acer i permetre l’inici de la corrosió.
Per tant, el CO₂ no deteriora directament l’acer: el risc apareix quan aquesta transformació química avança fins a la profunditat de les armadures. La frontera entre el formigó ja carbonatat i el que encara conserva la seva alcalinitat s’anomena front de carbonatació.
Què és el front de carbonatació i com avança
El front de carbonatació és la zona que marca fins on ha avançat aquest procés des de la superfície del formigó. A un costat queda el formigó ja carbonatat, amb un pH reduït; a l’altre, el formigó que encara conserva una alcalinitat suficient per mantenir protegides les armadures. La seva posició permet determinar la profunditat de carbonatació i valorar quant falta perquè arribi a l’acer.
Aquest front avança cap a l’interior a mesura que el CO₂ penetra per la xarxa de porus, però no ho fa a una velocitat constant. De manera simplificada, la seva profunditat sol seguir una relació del tipus x = k√t, on x és la profunditat assolida, t el temps d’exposició i k un coeficient que depèn de factors com la porositat i composició del formigó, la humitat, el curat i les condicions ambientals. Això significa que l’avanç tendeix a alentir-se amb el temps.
La dada decisiva és la relació entre la profunditat de carbonatació i el gruix de formigó que recobreix les armadures. Com menor sigui aquest recobriment, menor serà la distància que haurà de recórrer el front per arribar a l’acer. Quan ambdues profunditats coincideixen, es pot produir la despassivació de l’armadura i, si hi ha humitat i oxigen, iniciar-se la corrosió. Per això, determinar on es troba el front permet avaluar el grau d’afectació i anticipar-se al deteriorament abans que apareguin danys visibles.
Per què es produeix la carbonatació: factors que acceleren el procés
La velocitat de carbonatació depèn tant de les característiques del mateix formigó com de les condicions a les quals està exposat. Un material més porós i permeable facilita l’entrada del CO₂, mentre que factors com el gruix de recobriment de les armadures, la humitat ambiental, el tipus de ciment o la qualitat del curat poden accelerar o alentir l’avanç del front de carbonatació.
Per això, dues estructures de la mateixa antiguitat poden presentar nivells d’afectació molt diferents. A continuació veurem quins factors tenen més influència i per què alguns edificis resulten especialment vulnerables.
La relació aigua/ciment i la porositat del formigó
La relació aigua/ciment expressa la quantitat d’aigua utilitzada respecte al ciment de la mescla i condiciona directament l’estructura interna del formigó. En termes generals, com més gran és aquesta relació, més gran és la porositat capil·lar i la permeabilitat del material un cop endurit, fet que facilita la penetració del CO₂ i l’avanç de la carbonatació.
Per contra, un formigó ben dosificat, compacte i amb una relació aigua/ciment reduïda presenta una xarxa de porus menys connectada que dificulta la difusió del CO₂. Per això, un formigó més porós ofereix menys resistència a l’avanç del front de carbonatació, mentre que un de més dens pot retardar-lo considerablement.
Aquesta relació no actua de manera aïllada: el curat, la compactació, la fissuració i el tipus de ciment també condicionen la porositat i, amb ella, la facilitat amb què el CO₂ penetra en el formigó.
El recobriment de les armadures: la distància de seguretat
El recobriment de les armadures és el gruix de formigó que separa l’acer de la superfície exterior i, per tant, la distància que ha de recórrer el front de carbonatació abans d’arribar-hi. Com més gran i més compacte sigui aquest recobriment, més gran serà, en principi, la protecció davant la pèrdua de passivitat de l’acer.
Actualment, el recobriment mínim es determina segons factors com l’exposició ambiental, la qualitat del formigó i la vida útil prevista, i en situacions de risc de corrosió per carbonatació pot situar-se en l’entorn de diversos centímetres. En canvi, en edificis construïts fa dècades és habitual trobar recobriments reals menors o irregulars. En alguns edificis dels anys 60 i 70 poden aparèixer armadures amb només 10-15 mm de formigó, i fins i tot menys en punts concrets, de manera que el front necessita recórrer molta menys distància per arribar a l’acer.
Per això, durant el diagnòstic és fonamental comparar la profunditat de carbonatació amb el recobriment real de les armadures. Aquesta relació permet determinar si el front encara està allunyat de l’acer, està a punt d’assolir-lo o si la despassivació ja es pot haver produït.
La humitat relativa: per què el rang 50–70% és el més perillós
La humitat relativa influeix directament en la velocitat de carbonatació perquè el procés necessita un cert contingut d’aigua als porus del formigó. Quan l’ambient és massa sec, el CO₂ pot penetrar amb facilitat, però falta humitat suficient perquè la reacció química avanci de manera significativa.
En canvi, quan el formigó està molt humit o els seus porus estan pràcticament saturats d’aigua, l’entrada del CO₂ es dificulta molt, ja que aquest es difon molt més lentament a través de l’aigua que de l’aire. Per això, la carbonatació sol assolir la seva màxima velocitat en un rang intermedi, aproximadament entre el 50 % i el 70 % d’humitat relativa.
Aquest equilibri explica per què determinats elements protegits de la pluja però exposats a l’aire, com balcons coberts, cants de forjat o zones interiors ventilades, poden presentar condicions especialment favorables per a l’avanç de la carbonatació.
Altres factors: tipus de ciment, qualitat del curat i entorn urbà
El tipus de ciment condiciona la resistència davant la carbonatació. Les diferents proporcions de clínquer i addicions minerals modifiquen la reserva d’alcalinitat i l’estructura porosa del formigó, de manera que el seu comportament depèn del tipus de ciment, la seva dosificació i les condicions de curat.
La qualitat del curat també és determinant: un curat adequat afavoreix la hidratació del ciment i genera una microestructura més densa i menys permeable. Si és insuficient, la superfície pot quedar més porosa, facilitant la penetració del CO₂ i accelerant la carbonatació.
Finalment, l’entorn urbà pot influir a través de factors com la concentració de CO₂, la temperatura, la ventilació i els cicles d’humitat. No obstant això, estar en una ciutat no implica per si sol una carbonatació accelerada: el risc depèn de la combinació entre ambient, qualitat del formigó, recobriment i temps d’exposició.
En quins edificis és més freqüent la carbonatació
La carbonatació pot aparèixer en qualsevol estructura de formigó armat exposada al CO₂ atmosfèric, però no tots els edificis presenten el mateix nivell de risc. La vulnerabilitat augmenta quan coincideixen diversos factors: formigons més porosos, recobriments d’armadura reduïts o irregulars i molts anys d’exposició ambiental.
Per això, determinats edificis construïts durant la segona meitat del segle XX i alguns elements especialment exposats mereixen una atenció més gran. A continuació veurem quines característiques fan que siguin més sensibles i quines zones solen deteriorar-se abans.
Els edificis de 1955–1980: per què són els més vulnerables
Els edificis construïts aproximadament entre 1955 i 1980 constitueixen un grup d’especial atenció davant la carbonatació, tot i que la data de construcció per si sola no determina que existeixi una patologia. A Barcelona i la seva àrea metropolitana, aquest període va coincidir amb una forta expansió urbana i la construcció accelerada de grans quantitats d’habitatge, especialment durant les dècades de 1950, 1960 i 1970.
En part d’aquest parc edificat poden coincidir tres factors desfavorables: formigons relativament porosos, recobriments d’armadura reduïts o irregulars i diverses dècades d’exposició al CO₂ atmosfèric. L’any 2026, un edifici construït entre 1955 i 1980 acumula ja entre 46 i 71 anys de servei, temps suficient perquè el front de carbonatació hagi pogut avançar significativament si el formigó ofereix poca resistència a la seva penetració.
Això no significa que tots els edificis d’aquesta època estiguin afectats. El risc real depèn de la qualitat d’execució, el recobriment existent, l’exposició ambiental i el manteniment realitzat. Tanmateix, quan coincideixen antiguitat, formigó porós i poc recobriment, augmenta la possibilitat que la carbonatació hagi arribat a les armadures, per la qual cosa és especialment important comprovar-ne l’estat mitjançant un diagnòstic tècnic.
Elements que es deterioren abans: cants de forjat, balcons, pilars en planta baixa
Els cants de forjat i balcons solen ser especialment sensibles perquè estan molt exposats a l’ambient exterior i, sovint, presenten gruixos de recobriment reduïts, trobades constructives delicades i cicles repetits d’humitat i assecatge. En els balcons, a més, les filtracions d’aigua poden combinar-se amb la carbonatació i accelerar la corrosió de les armadures.
Els pilars en planta baixa, especialment els propers a façanes, patis, zones obertes o punts amb humitat, també poden presentar un risc elevat. La seva exposició al CO₂, la humitat ambiental i possibles entrades d’aigua afavoreixen l’avanç de la carbonatació, i la seva importància estructural fa que qualsevol pèrdua de secció de l’armadura s’hagi de valorar amb especial atenció. Estudis realitzats en edificis existents han observat diferències rellevants en la corrosió per carbonatació segons la posició dels pilars i les bigues dins de l’edifici.
Per això, en una inspecció tècnica convé prestar especial atenció a vores de forjat, balcons, fronts de façana i pilars propers a l’exterior, però sense assumir que són sempre els únics punts afectats: la distribució real del dany s’ha de comprovar directament en cada edifici.
Símptomes i senyals d’alarma a l’edifici
La carbonatació del formigó no sempre produeix senyals visibles, especialment mentre el front encara no ha arribat a les armadures o la corrosió es troba en una fase inicial. Per això, un element pot estar carbonatat sense presentar aparentment cap dany.
Quan la corrosió de les armadures progressa, en canvi, poden aparèixer senyals com esquerdes, taques d’òxid, despreniments o acer exposat. Aquests indicis permeten sospitar que existeix un problema, però no són suficients per confirmar per si sols que la causa sigui la carbonatació, ja que altres patologies poden provocar danys similars.
Senyals visibles de carbonatació avançada
Quan la carbonatació arriba a les armadures i s’inicia la corrosió, els productes d’òxid que es formen ocupen un volum més gran que l’acer original. Aquesta expansió genera tensions internes sobre el formigó que poden acabar provocant fissures, despreniments del recobriment i exposició de les barres d’acer.
Aquests senyals indiquen que el deteriorament ja ha evolucionat més enllà de la simple pèrdua d’alcalinitat del formigó i requereixen una valoració tècnica per determinar-ne l’abast i la causa.
Esquerdes longitudinals paral·leles a les armadures (senyal més específic)
Les esquerdes longitudinals que segueixen el recorregut de les armadures són un dels senyals més característics de corrosió de l’acer dins del formigó. Quan l’armadura s’oxida, els productes de corrosió ocupen un volum més gran que l’acer original i exerceixen pressió sobre el recobriment. Aquesta pressió acaba generant fissures que solen aparèixer a la superfície paral·leles a les barres d’acer.
La seva presència pot indicar que la corrosió ja està generant danys mecànics en el formigó i que el procés ha superat una fase inicial. Tanmateix, encara que aquest patró és molt orientatiu, no confirma per si sol que la causa sigui la carbonatació, ja que altres patologies també poden produir esquerdes longitudinals. Per això, s’ha de verificar mitjançant inspecció i assaigs específics.
