Análisis y metodología de intervención en estructuras sometidas a procesos corrosivos

TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 1 UNIVERSIDAD DE SEVILLA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA Departamento de Mecánica de Medios Continuos e Ingeniería del terreno. TÍTULO: “ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS”. Tesis Presentada por: JAVIER CASTILLO PÉREZ Dirigida por: D. JUAN SAURA MARTÍNEZ D. JOSÉ IGNACIO PÉREZ CALERO Sevilla 2014/2015 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 2 UNIVERSIDAD DE SEVILLA. ETS. ARQUITECTURA DEP. MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. TESIS DOCTORAL: “ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS”. DIRECTOR TESIS: JOSE IGNACIO PÉREZ CALERO. CODIRECTOR TESIS: JUAN SAURA MARTINEZ AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 3 PREFACIO La realización de este trabajo se gestó hace cinco años. Tras trabajar en la rehabilitación del Castillo de San Sebastián me quedé ensimismado con los efectos que la corrosión puede ocasionar en las estructuras ubicadas en zonas muy expuestas a los efectos del ambiente marino. En las numerosas visitas que he realizado a Cádiz y sus alrededores he podido comprobar como las edificaciones de su Casco histórico muy expuestas al viento, sufren gran cantidad de patologías asociadas a la corrosión (es muy habitual observar grietas longitudinales en los balcones volados de las edificaciones que dan al Campo del Sur). Desde entonces me planteé la posibilidad de que esas rehabilitaciones que se efectúan muy a menudo en estas edificaciones pudieran ser efectivas, con lo que se inició un trabajo de investigación sobre las causas de estas patologías que derivó en el DEA que presente hace unos años atrás y que concluye con este segundo capítulo por llamarlo de alguna manera, en que se profundiza aún más en el estudio de las causas y consecuencias de las patologías de corrosión que actualmente sufren multitud de estructuras y las posibilidades actuales de minimizarlas o eliminarlas sin recurrir a la demolición parcial del propio edifico y sin asumir un coste desorbitado en su rehabilitación. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 4 AGRADECIMIENTOS En estos años que han transcurrido desde la terminación y lectura de mi trabajo de investigación hasta la realización del proyecto de tesis y lectura del mismo, he de reconocer que ha habido multitud de momentos en los que he pensado abandonar. Para mí ha sido bastante complicado compaginar el trabajo diario, fuera del ámbito Universitario, con la elaboración de una tesis doctoral. Aun así, si he conseguido realizar la misma, ha sido gracias al apoyo constante tanto de mis directores de tesis como de mis padres. Han sido innumerables ocasiones en las que, tanto Juan como José Ignacio, me han llamado para ver en qué punto se encontraba mi tesis e intentar darme un empujoncito para que poco a poco fuera acabándola. Por todo ello quiero dedicarles a ellos esta tesis. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 5 RESUMEN Este trabajo de investigación pretende analizar el comportamiento de las estructuras sometidas a procesos corrosivos y adquirir un conocimiento más profundo acerca de los diferentes ataques por corrosión que pueden padecer las estructuras en función de una serie de parámetros variables, que condicionan la vida útil de estas ante estos procesos corrosivos. Asimismo analizaremos las diferentes pautas de actuación en la rehabilitación de estas estructuras así como estableceremos una discusión apoyándonos en casos reales y la valoración de los mismos de la conveniencia de usar unas u otras alternativas de reparación en estas estructuras. Finalmente implementaremos una pauta de actuación en el caso de encontrarnos con un elemento con esta patología. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 6 ABSTRACT This Thesis aims to analyse the behaviour of structures subjected to corrosive processes and gain a deeper understanding about the different attacks that can suffer Corrosion structures depending on a number of variable parameters which determine the lifespan of these before these corrosive processes. Also we analyse the different patterns of activity in the rehabilitation of these structures and establish an argument relying on real cases and evaluate them for the convenience of using one or another alternative repair these structures. Finally we implement a pattern of action in the case of encountering an item with this disease. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 7 ÍNDICE CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 17 1.1 ASPECTOS GENERALES........................................................................................................................................... 17 1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................................................................ 21 1.3 METODOLOGÍA DE ESTUDIO. ................................................................................................................................. 21 1.4 GRADO DE INNOVACIÓN ....................................................................................................................................... 22 1.5 PLAN DE TRABAJO ................................................................................................................................................. 22 CAPITULO 2 ESTADO DEL ARTE ....................................................................................................................... 23 2.1 INTRODUCCIÓN AL PROCESO CORROSIVO. ............................................................................................................ 23 2.1.1 Definición................................................................................................................................................................. 23 2.1.2 Tipo de Corrosión. ................................................................................................................................................... 25 2.1.3 La corrosión en estructuras de hormigón armado. ................................................................................................. 31 2.1.4 La Corrosión en otros tipos de materiales. .............................................................................................................. 36 2.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO CORROSIVO. ........................................................................................ 38 2.2.1 Condicionantes ambientales/atmosféricos. ............................................................................................................ 38 2.2.2 Composición de materiales. .................................................................................................................................... 52 2.2.3 Otros factores. ......................................................................................................................................................... 65 2.2.4 Acción conjunta ....................................................................................................................................................... 67 2.3 SINTOMATOLOGIA Y PATOLOGÍAS ASOCIADAS. .................................................................................................... 70 2.4 ANÁLISIS Y DETECCIÓN. ......................................................................................................................................... 72 2.5 TRATAMIENTO PALIATIVO..................................................................................................................................... 75 2.5.1 Protección catódica.[38] .......................................................................................................................................... 76 2.5.2 Otros procesos. ........................................................................................................................................................ 85 2.6 REPARACIÓN Y REFUERZO DE ESTRUCTURAS DAÑADAS. ....................................................................................... 92 2.6.1 Reparación por parcheo. ......................................................................................................................................... 92 2.6.2 Refuerzo estructural mediante composites. ........................................................................................................... 98 2.7 MEDIDAS DE PREVENCIÓN. ................................................................................................................................. 109 CAPITULO 3 FASE EXPERIMENTAL / INVESTIGACIÓN ESTUDIO CORROSIÓN ................................................. 111 3.1 INTRODUCCIÓN A LAS ESTRUCTURAS SELECCIONADAS ....................................................................................... 111 3.1.1 TORRE DE VIGILANCIA CASTILLO DE SAN SEBÁSTIAN (CÁDIZ) ............................................................................... 112 3.1.2 VILLA EL CASTILLITO. SANLUCAR DE BARRAMEDA (CÁDIZ) ................................................................................... 133 3.1.3 CANAL DE CALZAS ANCHAS (UTRERA). .................................................................................................................. 142 3.2 ANÁLISIS TEÓRICO DE RESULTADOS .................................................................................................................... 149 3.3 ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN LOS ENSAYOS.............................................................................. 159 3.4 ANALISIS DE LAS SOLUCIONES PROYECTADAS EN LOS DIFERENTES CASOS A ESTUDIO. ........................................ 190 3.5 DISCUSIÓN SOBRE LAS SOLUCIONES ADOPTADAS Y ALTERNATIVAS .................................................................... 208 CAPITULO 4 CONCLUSIÓNES ......................................................................................................................... 220 CAPITULO 5 FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN. ....................................................................................... 224 CAPITULO 6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................. 227 CAPITULO 7 ANEJOS ..................................................................................................................................... 238 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 8 INDICE DE FIGURAS Fig. 1.1. Corrosión en pieza de Hormigón armado (elaboración propia. Isla de las Palomas. Tarifa 2015) ............... 18 Fig. 1.2. Corrosión activa en estructura de hormigón armado (Elaboración propia. Castillo San Sebastián. Cádiz) . 18 Fig. 1.3. Silver Bridge (1928) (https://en.wikipedia.org/wiki/Silver_Bridge) ........................................................... 18 Fig. 1.4.Silver Bridge Tras el colapso 1967)-(http://35wbridge.pbworks.com/w/page/900751/) ........................... 19 Fig. 1.5. Silver Bridge después del colapso (1967) (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Silver_Bridge_collapsed%2C_Ohio_side.jpg) ............. 18 Fig. 1.6 Silver Bridge Tras el Colapso (1967)-(http://www.wvculture.org/history/thisdayinwvhistory/1215.jpg) .. 19 Fig. 1.7. Centro Pompidou Exterior. Paris (1977) (https://www.flickr.com/pHotos/campobaeza/8125299099)..... 19 Fig. 1.8. Centro Pompidou Interior. Paris (1977) (http://www.hormiga.org/fondosescritorio/wallpapers/Arte-yArtistas/paris-centro-pompidu/NV-PF-332-Centre-Pompidou.jpg) ......................................................................... 19 Fig. 1.9. (http://aceroinox.net/?p=364 15/03/2013 18:42h) (Articulo Web Acerinox 18/octubre/2011) [3] ........... 20 Fig. 2.1: Proceso de corrosión de un metal .(http://www.teleingeniero.com/?p=210) ........................................... 23 Fig. 2.2: Representación pila galvánica (http://www.larapedia.com/elettrochimica/elettrochimica.html). [7] ...... 24 Fig. 2.3. Tipología de la corrosión de la armadura en el hormigón armado (ANDRADE, C., ALONSO, C. SARRIÁ, J. y CASTELLOTE, M. (1998). Conceptos básicos sobre corrosión de armaduras) [8]...................................................... 25 Fig. 2.4: Pitting/ ataque por picadura. (http://www.merus.es/in-general/pitting) [10] ......................................... 27 Fig. 2.5: Efectos corrosión ion Cloruro. (http://jdmoreno3.blogspot.com.es/2013/10/carbonatacion-versusataque-por-ion.html%20.) [11] ............................................................................................................................... 27 Fig. 2.6: Corrosión bajo tensión. [12]. (http://www.indura.cl/_file/file_1774_manualdeacerosinoxidables%20indura.pdf.) ............................................ 28 Fig. 2.7: Fallo por corrosión bajo tensión de un tanque de amoniaco anhidro. (Packer Engineering Inc. IL, USA) (http://www.analisisdefractura.com/corrosion_tension.htm) ............................................................................... 28 Fig. 2.8: Corrosión por fatiga. Fisura por fatiga perpendicular a la superficie, en la cara exterior de un tubo de cobre. [13] (http://www.cimsaww.com/internet/es/cupropedia/la_corrosi_n/corrosi_n_por_fatiga/CORROSIÓN_por_fatiga_ 1.jsp.) ..................................................................................................................................................................... 29 Fig. 2.9. Corrosión acero (Elaboración propia) [14] (http://www.lamigal.com/metal-acero-corrosion/metalcorrosion-galvanizado.html) ................................................................................................................................... 30 Fig. 2.10. Formación de una pila electroquímica [15] .............................................................................................. 30 Fig. 2.11: Diagrama de Pourbaix para el acero en contacto con el agua a 25ºC [16] ................................................ 31 Fig. 2.12 Izquierda.: representación armadura corroída en estructura de Hormigón armado (https://rbconspro.files.wordpress.com/2009/06/steel1.jpg) [17] ........................................................................ 32 Fig. 2.13. Rotura recubrimiento por corrosión de armadura. [17] (http://quimilock.es/corrosion/muestra_doc_nivel1.pHp@iddoc=59&categoria=1.htm) ...................................... 32 Fig. 2.14 Corrosión en armadura (Elaboración propia. Castillo San Sebastián Cádiz) 2012 ..................................... 32 Fig. 2.15. Proceso de corrosión en estructura de hormigón armado. (http://image.slidesharecdn.com/2proteccioncatodica-120101183041-pHpapp02/95/proteccin-catdica-enestructuras-de-hormign-armado-2-728.jpg?cb=1325443706) ................................................................................. 33 Fig. 2.16. Red de poros debida a un exceso de agua de amasado (Elaboración propia) .......................................... 33 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 9 Fig. 2.17. Estado pasivo y activo de armadura. ....................................................................................................... 34 Fig. 2.18. Esquema de Micropila/Macropila (Elaboración Propia). .......................................................................... 35 Fig. 2.19 .Muestras de diferentes materiales refractarios corroídos después de 120h a 1400ºC en un vidrio sodocálcico. [20] ..................................................................................................................................................... 36 Fig. 2.20. Contenido de humedad en los poros dependiendo de la humedad ambiental. (Elaboración propia) ...... 38 Fig. 2.21. Clasificación zonas de influencia de la corrosión.( http://www.monografias.com/trabajos72/tecnologiahormigón/tecnologia-hormigón.shtml) .................................................................................................................. 41 Fig. 2.22. Riesgo de corrosión (Elaboración propia) ................................................................................................ 43 Fig. 2.23 : Penetración de cloruros .......................................................................................................................... 43 Fig. 2.24: Corrosión por penetración de cloruros marinos. (Elaboración propia) (Castillo de San Sebastián. Cádiz) 44 Fig. 2.25: Estado del ion cloruro dentro del hormigón (Elaboración propia) ........................................................... 45 Fig. 2.26: Mecanismo ataque por cloruros. (http://civilgeeks.com/2011/12/11/durabilidad-del-hormigón/) ........ 45 Fig. 2.27: Corrosión electrolítica del refuerzo en hormigón expuesto a cloruros y humedad. (http://civilgeeks.com/2011/12/11/durabilidad-del-hormigón/) ........................................................................... 46 Fig. 2.28: Etapas de hidratación de una partícula de cemento polimérico. [23] http://www.scielo.gpeari.mctes.pt/scielo.pHp?script=sci_arttext&pid=S087083122009000200006&lng=pt&nrm=iso .................................................................................................................. 48 Fig. 2.29. Esquema simplificado del proceso de corrosión del acero en presencia de cloruros, propuesto por CEB – FIP (Comité Europeen du Beton (CEB), 1990). (Elaboración propia) ........................................................................ 49 Fig. 2.30. Perfil de penetraciones de iones cloruro, identificando la posición del umbral crítico. [25]. http://www.icpa.ar/publico/files/rev27ion.pdf. .................................................................................................... 50 Fig. 2.31.: Cristal originado por sulfato a través del microscopio electrónico. [26]. AFAM. Morteros de Revestimiento 2006 Madrid ................................................................................................................................... 51 Fig. 2.32.: Ettringita rellenado un poro / Ettringita rompiendo un árido (http://www.monografias.com/trabajos72/tecnologia-hormigón/tecnologia-hormigón2.shtml) ......................... 52 Fig. 2.33: Velocidad de desprendimiento de calor (J/sKg) en los 3 primeros días de hidratación del cemento. [G.C.Bye 1983] ........................................................................................................................................................ 54 Fig. 2.34. Proceso de Carbonatación ....................................................................................................................... 55 Fig. 2.35. Carbonatación del recubrimiento de hormigón. [15]. (Sánchez de Rojas Noguera, María José, 2004) ..... 56 Fig. 2.36 Formación grietas consecuencia Carbonatación hormigón. ..................................................................... 57 Fig. 2.37 Extracción de testigos de hormigón con carbonatación. Songea (Estudio El Castillito Sanlúcar de Barrameda, Cádiz.2014) ......................................................................................................................................... 58 Fig. 2.38 Catas para determinar el estado de carbontación de una Losa de Cimentación. (Estudio Vorsevi para Canal Calzas Anchas. Utrera.2014). ........................................................................................................................ 58 Fig. 2.39 Modelo simplificado del tiempo de avance Corrosión Carbonatación ...................................................... 59 Fig. 2.40 Avance de la corrosión en función del tiempo ......................................................................................... 60 Fig. 2.41: Periodo de incubación y propagación. [30]. http://www.icpa.org.ar/publico/files/rev25durabest.pdf] . 61 Fig. 2.42: Influencia contenido cemento en profundidad de carbonatación. [22]. ( Alaejos Gutiérrez, Mª del Pilar. Bermúdez Odriozola, Miguel Ángel (2008).) ........................................................................................................... 63 Fig. 2.43: Influencia de la relación a/c en la velocidad de carbonatación. [22].( Alaejos Gutiérrez, Mª del Pilar. Bermúdez Odriozola, Miguel Ángel (2008).) ........................................................................................................... 63 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 16 Tabla 3.11. Comparativa porcentaje de sulfatos en las diferentes probetas según su orientación Torre Vigía. Castillo San Sebastián. Cádiz. (Elaboración propia) ............................................................................................... 169 Tabla 3.12. Comparativa porcentaje de cloruros en las diferentes probetas según su orientación Torre Vigía. Castillo San Sebastián. Cádiz. (Elaboración propia). .............................................................................................. 170 Tabla 3.13. Limite elástico ensayo sobre las muestras de acero del punto F-1. Elaboración propia ...................... 173 Tabla 3.14. Limite elástico ensayo sobre las muestras de acero del punto F-2. Elaboración propia ...................... 174 Tabla 3.15. Valores de las probetas extraídas (Fuente Songea). ........................................................................... 179 Tabla 3.15. Valores ensayos sobre muestras acero. (Fuente Songea). .................................................................. 180 Tabla 3.16. Valores ensayos sobre resistividad. Canal Calzas Anchas, Utrera. (Fuente Vorsevi). ........................... 184 Tabla 3.17. Valores ensayos sobre muestras. Canal Calzas Anchas Utrera. (Fuente Vorsevi). ............................... 185 Tabla 3.18. Clasificación suelos según características de los mismos.. (Fuente Vorsevi). ...................................... 185 Tabla 3.19. Valores ensayos resistividad sobre suelos. Canal Calzas Anchas Utrera. (Fuente Vorsevi). ................. 185 Tabla 3.20. Valores ensayos característicos del agua. Canal Calzas Anchas Utrera. (Fuente Vorsevi). ................... 186 Tabla 3.21. Valores determinación de cloruros y sulfatos de probetas extraídas. Canal Calzas Anchas Utrera. (Fuente Vorsevi). .................................................................................................................................................. 187 Tabla 3.22. Valores determinación de cloruros y sulfatos de probetas extraidas. Canal Calzas Anchas Utrera. (Fuente Vorsevi). .................................................................................................................................................. 188 Tabla 3.23. Valores confrontados de los 3 casos a estudio. (Elaboración propia) .................................................. 209 Tabla 3.24. Modelo lineal de Velocidad de corrosión. (Modelo Tuutti.Elaboración propia) .................................. 209 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 17 CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN 1.1 ASPECTOS GENERALES. Actualmente el empleo del Hormigón armado ha desbancado como primera elección al reto de materiales de construcción considerados conjuntamente, lo que le proporciona, una gran influencia y repercusión en diferentes aspectos tanto científico, como económico y social a las investigaciones que propongan soluciones a la problemática que conlleva la durabilidad de las estructuras existentes o futuras desarrolladas con este material. Esto supone un enorme reto para la comunidad científica en aras de conseguir potenciar las características el hormigón armado. El hormigón armado es un material compuesto conformado por una matriz de hormigón de cemento y refuerzos de barras de acero. La adherencia entre ambos materiales le da integridad y la protección al acero frente al ambiente exterior, presuponiendo una determinada vida útil. Por tanto las propiedades requeridas al hormigón armado estarán vinculadas con las características de la estructura a la cual está destinado y a su emplazamiento. Se define como durabilidad a “la capacidad del material para resistir hasta cierto punto los efectos de las condiciones ambientales de servicio a que está sujeto”. Históricamente en el hormigón armado, se han producido problemas de durabilidad de diverso calibre basados probablemente, en una mala ejecución de los elementos o en una mala proporción de los materiales que conforman el conglomerado, ya sea una alta permeabilidad como consecuencia de una mala relación agua/cemento, o un inadecuado curado o las propias reacciones de los agregados y sus causas, retracciones, ciclos hielo deshielo, corrosión del acero de refuerzo etc. [1]. Es esta tesis nos centraremos en los procesos de corrosión que sufren las armaduras de refuerzo del hormigón armado, así como los desencadenantes de los mismos y la afectación que estos procesos tienen en la durabilidad de los elementos formados con este material. Existen numerosos datos documentados de procesos corrosivos a lo largo de la historia de la Arquitectura. Tenemos claros ejemplos de cómo la corrosión se ha integrado en la propia arquitectura, y de alguna manera forma parte de la estética de muchos de los elementos que configuran el panorama urbano, tal y como podemos apreciar en la Estatua de la Libertad de Nueva York ejecutada con más de 80 toneladas de cobre procedentes de las minas de cobre de Visnes, en la isla de Karmoy (Noruega), y fabricada por artesanos franceses. El cobre resultaba la elección idónea, soportando perfectamente la larga travesía de Francia a EEUU y resistiendo los efectos de la sal del mar. La pátina verde natural de la estatua, la ha protegido de la corrosión desde 1886. Podemos afirmar que la patología más frecuente y la que provoca más daños en estructuras de hormigón armado es la corrosión de las armaduras de acero, lo que deriva en excesivos costos a la hora de la reparación de estas estructuras. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 18 Fig. 1.1. Corrosión en pieza de Hormigón armado (elaboración propia. Isla de las Palomas. Tarifa 2015) Fig. 1.2. Corrosión activa en estructura de hormigón armado (Elaboración propia. Castillo San Sebastián. Cádiz) El diseño estructural teniendo en cuenta consideraciones tales como la durabilidad del material permite disminuir costos en la construcción, pero esto requiere consideraciones particulares y controles de calidad. Las prescripciones para una estructura deben ser consideradas especialmente de acuerdo al ambiente en el que se encuentra emplazada y la función de la misma. Sin embargo, lo mencionado constituye un tema que no se tiene en cuenta en la mayoría de los casos, muchas veces por falta de control durante el proyecto y construcción, y otras por falta de percepción de la importancia de considerar la durabilidad de la estructura. El progresivo deterioro de estructuras que se encuentran expuestas a la acción de los diferentes agentes atmosféricos constituye sin duda alguna un grave problema. En la mayoría de los países, las pérdidas económicas derivadas de la disminución de la durabilidad de las estructuras son cuantiosas, así como las eventuales pérdidas de vidas humanas. Es por ello que estas estructuras requieren de un constante mantenimiento para conservarse en buen estado. Un ejemplo de esto lo tenemos en el colapso del puente Silver Bridge (Point Pleasant-Gallipolis) en Ohio, (EE.UU.) dic. 1967 con la pérdida de 46 vidas humanas debido a un fallo de acero de refuerzo con corrosión. [2] Fig. 1.3. Silver Bridge (1928) (https://en.wikipedia.org/wiki/Silver_Bridge) Fig. 1.5. Silver Bridge después del colapso (1967) (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Silver_Bridge _collapsed%2C_Ohio_side.jpg) TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 19 Fig. 1.4.Silver Bridge Tras el colapso 1967)- (http://35wbridge.pbworks.com/w/page/900751/) Fig. 1.6 Silver Bridge Tras el Colapso (1967)- (http://www.wvculture.org/history/thisdayinwvhistory/1215.jpg) El Centro Pompidou de Paris (Francia) también sufrió graves daños por corrosión a menos de 5 años de su construcción. Fig. 1.7. Centro Pompidou Exterior. Paris (1977) (https://www.flickr.com/pHotos/campobaeza/8125299099) Fig. 1.8. Centro Pompidou Interior. Paris (1977) (http://www.hormiga.org/fondosescritorio/wallpapers/Arte-yArtistas/paris-centro-pompidu/NV-PF-332-Centre-Pompidou.jpg) En el Reino Unido se ha estimado un daño por corrosión inducido por la sal que se coloca para el deshielo de las carreteras de 616,5 millones de euros. En Estados Unido se estima que los costos anuales por corrosión en el sector industrial, rondan el orden de los 276 Billones de dólares, o lo que es lo mismo el 3.1 % del PIB. Como consecuencia de esto se ejecutan costosas rehabilitaciones de estas estructuras y se impulsa la utilización de nuevos materiales como refuerzo de estas. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 20 Fig. 1.9. (http://aceroinox.net/?p=364 15/03/2013 18:42h) (Articulo Web Acerinox 18/octubre/2011) [3] Otro punto a analizar es la incidencia de los procesos corrosivos en el medio ambiente, ya que estas patologías pueden ocasionar por ejemplo una fuga de un gas o liquido altamente contaminarte. Las consecuencias de estas fugas dependerán de las características del propio fluido. Por lo tanto en un cierto número de casos y sobre todo en plantas químicas la corrosión puede provocar o contribuir a provocar accidentes que tengas una grave repercusión sobre el medio ambiente como en el caso de BHOPAL en La India 3 diciembre 1984 donde un problema de corrosión genero una fuga de gas toxico (isocianato de metilo) que al entrar en contacto con la atmosfera comenzó a descomponerse en gases muy toxico (fosgeno, monometilamina y especialmente ácido cianhídrico, también conocido como ácido prúsico o cianuro de hidrógeno) que formaron una nube letal y Fig. 1.10: Portada que dedicó la revista Time al Desastre de Bhopal.- TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 21 Miles de personas y seres vivos murieron de forma casi inmediata asfixiadas por la nube tóxica y otras muchas fallecieron en accidentes al intentar huir de ella durante la desesperada y caótica evacuación de la ciudad. 1.2 OBJETIVOS En esta tesis se pretende analizar pormenorizadamente el proceso corrosivo desde sus causas iniciales hasta las consecuencias finales que provoca en las estructuras. Del mismo modo y una vez finalizada la fase inicial de investigación se pretende recoger una serie de pautas de actuación a la hora de abordar problemas de estas características, apoyándonos en casos reales y observando la evolución que los diferentes tratamientos realizados han tenido en estas estructuras. Asimismo, se pretende analizar las distintas técnicas y materiales, que actualmente se utilizan para solucionar los problemas derivados de esta patología, y comprobar su evolución y eficacia a largo plazo. 1.3 METODOLOGÍA DE ESTUDIO. El presente estudio se basa en la investigación de las causas y tratamientos de las patologías asociadas a la corrosión. Para poder realizar un amplio análisis de cómo afectan tanto las condiciones climáticas como las características de los materiales empleados y su ejecución en la aparición de patologías de corrosión, se elegirán diferentes estructuras que nos sirvan como modelo para poder investigar los sistemas de rehabilitación utilizados en los mismos y su evolución a lo largo del tiempo. Por tanto realizaremos inicialmente una descripción general del proceso corrosivo en el hormigón armado apoyándonos en los casos particulares que presentaremos. De esta forma tendremos unos datos reales con los que poder analizar las diferentes actuaciones para la regeneración estructural de estos elementos. que, al ser más densos los gases que la formaban que el aire atmosférico, recorrió a ras de suelo toda la ciudad. (http://enhs.umn.edu/current/2008studentwebsites/pubh6101/bhopal/ home.html) TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 22 ESTRUCTURA: Tabla 1.1: Metodología de estudio. Elaboración propia. 1.4 GRADO DE INNOVACIÓN Se investigará la evolución de los diferentes tratamientos utilizados para paliar las consecuencias de estas lesiones en las diferentes estructuras analizadas. Se comprobara la eficacia de los nuevos tratamientos de tipo electroquímico que actualmente se están desarrollando para corregir estas patologías corrosivas, así como se establecerán protocolos de actuación, y futuras vías de investigación en el desarrollo de soluciones para frenar las consecuencias de estos procesos. 1.5 PLAN DE TRABAJO Se discernirán cada uno de los pasos seguidos hasta la consecución de los objetivos propuestos. Una vez elegidas las estructuras a estudio, se analizaran los tratamientos efectuados en cada una de ellas y los resultados que estos tratamientos han tenido, de tal manera que podamos elaborar unas pautas de actuación a la hora de abordar las diferentes lesiones que los procesos de corrosión confieren a las estructuras CORROSIÓN EN ESTRUCTURAS ANÁLISIS TEÓRICO ANÁLISIS CASOS PARTICULARES SOLUCIÓNES GENERALES BASADAS EN DATOS REALES DATOS REALES DATOS TEÓRICOS TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 23 CAPITULO 2 ESTADO DEL ARTE 2.1 INTRODUCCIÓN AL PROCESO CORROSIVO. 2.1.1 DEFINICIÓN “La corrosión se define como un ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medioambiente” [5] Los materiales tienen una tendencia general a buscar sus formas más estables o de menor energía interna, la corrosión es por tanto un proceso natural en los que se produce, provocada por esta característica de los metales, una transformación del elemento metálico a un compuesto más estable, en este caso un óxido. Fig. 2.1: Proceso de corrosión de un metal .(http://www.teleingeniero.com/?p=210) Distinguimos entre dos formas de corrosión [6]: Corrosión Seca/ Oxidación directa. El ataque se produce por una reacción química, donde no interviene una corriente eléctrica. Está caracterizada por la presencia de agentes químicos altamente oxidantes o corrosivos por sí mismos sin que sea necesaria la presencia de humedad para la formación de un electrolito como por ejemplo o si el metal sufre una temperatura elevada en ausencia de agua. De esta forma un metal sometido a altas temperaturas sufrirá una oxidación directa con la correspondiente producción de electrones. Corrosión Húmeda. Se produce el ataque por una reacción electroquímica, existe una corriente eléctrica dentro del medio corrosivo. Es la más habitual. En este tipo de corrosión se producen zonas de disolución del metal y otras en las que no se altera el mismo. El mecanismo de la corrosión de los materiales metálicos en contacto con una disolución es de naturaleza electroquímica. Esto implica, que la oxidación del metal esta compensada por la reducción de otra sustancia en otra región de la superficie metálica. Por lo tanto se generan dos zonas con diferente potencial electroquímico (ánodo y cátodo) y se produce una fuga de electrones desde el ánodo (-) hasta el cátodo (+) TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 24 El ánodo es un electrodo en el cual o a través del cual, la corriente positiva pasa hacia el electrolito, es decir, es el lugar donde el metal se corroe. El cátodo es el electrodo en el cual entra la corriente positiva proveniente del electrolito, este no es consumido en el proceso de corrosión, por tanto es el lugar donde el metal se reduce. El electrolito es cualquier sustancia que contiene iones libre, los que se comportan como un medio conductor eléctrico, por tanto un electrolito es una solución de sales en agua, que da lugar a la formación de iones y que permiten que la energía eléctrica pase a través de ellos. Fig. 2.2: Representación pila galvánica (http://www.larapedia.com/elettrochimic a/elettrochimica.html). [7] Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. La transmisión de cargas eléctricas es por electrones del ánodo al cátodo (por medio del metal) y por iones en el electrólito. La cantidad de metal que se corroe es proporcional a la Intensidad (I) de corriente que se produce (Amperios) y al tiempo transcurrido (segundos), según la Ley de Faraday Los procesos anódico y catódico suponen la formación de una pila electrolítica. Tabla 2.1: Esquema de formación de una pila. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 25 2.1.2 TIPO DE CORROSIÓN. La corrosión puede adoptar formas diversas, según la localización de las zonas anódicas y catódicas, y la posible existencia de tensiones mecánicas importantes Tabla 2.2. Tipos de corrosión en las armaduras. (Elaboración propia) Fig. 2.3. Tipología de la corrosión de la armadura en el hormigón armado (ANDRADE, C., ALONSO, C. SARRIÁ, J. y CASTELLOTE, M. (1998). Conceptos básicos sobre corrosión de armaduras) [8] TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 32 Fig. 2.12 Izquierda.: representación armadura corroída en estructura de Hormigón armado (https://rbconspro.files.wordpress.com/2009/06/steel1.jpg) [17] Fig. 2.13. Rotura recubrimiento por corrosión de armadura. [17] (http://quimilock.es/corrosion/muestra_doc_nivel1.pHp@iddoc=59&cat egoria=1.htm) Fig. 2.14 Corrosión en armadura (Elaboración propia. Castillo San Sebastián Cádiz) 2012 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 33 Como ya hemos comentado con anterioridad, para que se produzca la corrosión se necesitan las siguientes condiciones: ->La presencia de un ánodo que produce los electrones. ->El cátodo en la superficie donde se efectúa la reducción. ->La disponibilidad de oxígeno en correspondencia con el cátodo. ->La disponibilidad de agua (humedad) en la ubicación del cátodo. ->Una conexión eléctrica entre el ánodo y el cátodo que permita la transferencia de electrones. Fig. 2.15. Proceso de corrosión en estructura de hormigón armado. (http://image.slidesharecdn.com/2proteccioncatodica-120101183041pHpapp02/95/proteccin-catdica-en-estructuras-de-hormign-armado-2-728.jpg?cb=1325443706) Consecuentemente la corrosión no se produce en el hormigón seco, pues está impedido el proceso electrolítico y tampoco ocurre en el hormigón saturado de agua debido a la falta de oxígeno. En el caso del hormigón armado, la disolución (electrolito) está constituida por la solución de los poros del hormigón, que es de naturaleza altamente alcalina (la solución de los poros está formada por una mezcla de KOH y NaOH resultando valores de pH que varían entre 12.6-14). [18] Fig. 2.16. Red de poros debida a un exceso de agua de amasado (Elaboración propia). TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 34 El camino para el avance de los agentes agresivos desde el exterior son los poros capilares, que contienen la llamada fase acuosa de los poros de naturaleza muy alcalina. La solución está saturada en Ca(OH)2, debido a esta propiedad el acero de las armaduras adquiere un estado que lo protege de la corrosión denominado pasivación. De este modo el acero embebido en el hormigón está protegido naturalmente de la corrosión por dos efectos, la alta alcalinidad del medio y el efecto barrera que proporciona el propio hormigón (recubrimiento). ESTADO PASIVO La armadura está protegida por la capa pasivante del recubrimiento, el pH es superior a 9. ESTADO ACTIVO El pH desciende hasta valores inferiores a 9, con lo que se inicia la corrosión en el acero del hormigón. Fig. 2.17. Estado pasivo y activo de armadura. Dos son las causas fundamentales de la pérdida de esta capacidad protectora del hormigón, la carbonatación del recubrimiento y la presencia de iones cloruros/sulfatos. El proceso de corrosión se desarrolla a través de la formación de numerosas micropilas en las zonas con corrosión activa. En el caso de producirse corrosión localizada, pueden coexistir áreas pasivas con áreas activas y por tanto también se pueden desarrollar macropilas. La corriente galvánica que se genera por la acción de la macropila suele ser un 10-20 % de la corriente producida por la acción de las micropilas. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 35 Fig. 2.18. Esquema de Micropila/Macropila (Elaboración Propia). Podemos por tanto establecer una clasificación de los factores desencadenantes y condicionantes de la corrosión en estructuras de hormigón armado según el siguiente cuadro anexo: Tabla 2.3. Factores desencadenantes y condicionantes de la corrosión de las estructuras de hormigón armado. (Elaboración propia) TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 36 2.1.4 LA CORROSIÓN EN OTROS TIPOS DE MATERIALES. A parte de las estructuras de hormigón armado y de acero que son las que más frecuentemente presentan procesos corrosivos existen otros elementos formados de otros materiales distintos que pueden presentar corrosión. Así por ejemplo, la corrosión de materiales refractarios por escorias y vidrios fundidos tienen una gran repercusión económica, a la vez que su estudio es muy complicado debido a que la heterogeneidad de los mismos provoca que las interpretaciones de los mecanismos de ataque corrosivo sean muy complejas, al no presentar una composición uniforme al ataque. [19] El resultado del ataque de un material refractario por una escoria es la disolución del mismo en el líquido corrosivo, y este proceso de disolución depende de varios factores: a) La temperatura b) La composición del fundido c) La composición de todas las fases refractarias d) De la presión y atmosfera del horno. Fig. 2.19 .Muestras de diferentes materiales refractarios corroídos después de 120h a 1400ºC en un vidrio sodocálcico. [20] Existen otros muchos casos de corrosión en materiales tales como el cobre y sus diferentes aleaciones, aunque este material es muy resistente en comparación con otros materiales de uso común como el acero. La resistencia a la corrosión de los materiales de cobre es buena en diferentes condiciones, incluso en los ambientes industriales. La elevada resistencia a corrosión atmosférica contra el desgaste está basada en la generación de una capa protectora homogénea en la superficie, que ralentiza posibles ataques posteriores, conocida como "pátina". Un ejemplo claro de esta patina lo podemos ver en la corrosión química en la Estatua de la Libertad, cuyo color verdoso se debe a una capa de óxido llamado Cardenillo (pátina venenosa de color verdoso o azulado que se forma sobre TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 37 superficies de cobre o de alguna de sus aleaciones, como bronce o latón). Esta pátina suele ser una mezcla de acetatos de cobre, principalmente acetato de cobre (II), Cu(CH3COO)2, con óxidos e hidróxidos de cobre. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 38 2.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO CORROSIVO. 2.2.1 CONDICIONANTES AMBIENTALES/ATMOSFÉRICOS. El fenómeno corrosivo se encuentra ampliamente influenciado por la composición química de la atmosfera que lo rodea, uno de los factores que determina primariamente la intensidad del fenómeno corrosivo en la atmósfera es la composición química de la misma. El SO₂ y el NaCl son los agentes corrosivos más comunes de la atmósfera. El NaCl se incorpora a la atmósfera desde el mar, lejos de éste, la contaminación atmosférica depende de la presencia de industrias y núcleos de población, siendo el contaminante principal por su frecuencia de incidencia sobre el proceso corrosivo el dióxido de azufre (SO₂), proveniente del empleo de combustibles sólidos y líquidos que contienen azufre. 2.2.1.1 CONTENIDO DE HUMEDAD. El hormigón absorbe fácilmente la humedad ambiente, pero tarda mucho tiempo en secarse. Esto da lugar a que la humedad del interior del hormigón sea superior a la humedad ambiente. Si la humedad exterior permanece constante, se establece un equilibrio entre el contenido de humedad en el interior y la humedad ambiental /relativa (HR). Pero si por el contrario, la humedad ambiental oscila, el interior del hormigón no puede seguir los cambios a la misma velocidad, por tanto, sólo la capa exterior del hormigón es la que mantiene el equilibrio con la humedad relativa exterior. El contenido de humedad es el factor que más influye en la velocidad de corrosión. Si los poros contienen poca humedad, la resistividad es muy elevada y el proceso de corrosión se encuentra muy dificultado. En estas condiciones, la velocidad de corrosión será baja a pesar de tratarse de un hormigón carbonatado o contaminado por cloruros. Fig. 2.20. Contenido de humedad en los poros dependiendo de la humedad ambiental. (Elaboración propia) Si la humedad relativa es alta, pero no llega a saturar los poros, la velocidad de corrosión es elevada porque el oxígeno llega hasta la armadura y la resistividad es tan baja que da lugar a velocidades de corrosión máximas. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 39 Sin embargo, la corrosión no se puede producir cuando el hormigón está totalmente seco porque no se puede desarrollar el proceso electrolítico y tampoco si los poros están saturados de humedad. En este caso la resistividad será la menor posible y la pila de corrosión se verá favorecida, pero sin embargo el oxígeno tendrá primero que disolverse en el agua y difundirse a través de él, para poder alcanzar la armadura, dando lugar a velocidades de corrosión moderadas e incluso bajas. Por lo tanto la humedad del hormigón juega un papel importante en la corrosión de las armaduras ya que favorece la penetración y disolución de los agentes agresivos y proporciona el vehículo para que la corrosión avance. 2.2.1.2 TEMPERATURA. La temperatura desempeña un doble papel en los procesos de deterioro. Por un lado, un incremento de temperatura da lugar a un aumento de la velocidad de corrosión y de la movilidad de los iones. Y por otro lado, una disminución de la misma origina condensaciones, que a su vez pueden producir incrementos locales de contenido en humedad. Es importante destacar que la humedad, el oxígeno y la temperatura pueden tener efectos contrapuestos (Andrade, 2002), ya que una mayor humedad facilita la corrosión pero impide el acceso de oxígeno, o bien un incremento de temperatura, acelera el movimiento de los iones, pero disminuye la condensación. El incremento de temperatura potencia todas las reacciones químicas. Se estima que un aumento de la temperatura en 10°C duplica la velocidad de la reacción. La corrosión por carbonatación se activa en el rango de 60 a 90 % de humedad relativa. En el caso de la corrosión por cloruros el efecto de la humedad es importante en especial en los niveles de 70 a 90 % de humedad relativa. Experiencias en regiones cálidas muestran que la elevada humedad relativa favorece el fenómeno de la corrosión. La experiencia internacional sobre procesos de corrosión en estructuras de hormigón armado y pretensado, demuestra que la corrosión se incrementa en las zonas marítimas de climas semitropicales y subtropicales, con temperaturas elevadas y apreciable humedad relativa, en comparación con los resultados que se obtienen en climas fríos o templados.[15] 2.2.1.3 ACCIÓN MARINA. EL ATAQUE POR EL ION CLORURO La mayor parte de las aguas de mar presentan una composición química uniforme, esta está claramente caracterizada por la presencia aproximadamente de un 3.5% de sales solubles en peso. Las mayores concentraciones iónicas son las del Sodio (Na+); y del Cloro (Cl-). También hay cantidades significativas de Mg²⁺ y SO₄²⁻ que normalmente son de 1.400 y 2.700 mg/litro. El pH varía entre 7.5 y 8.4 [21] TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 40 La agresividad del ambiente marino se debe fundamentalmente a las sales que lleva disuelta el agua de mar: cloruro sódico, cloruro magnésico, sulfato magnésico, sulfato cálcico, cloruro potásico, sulfato potásico y bicarbonato cálcico. El ambiente marino representa una prueba muy dura de durabilidad para las estructuras de hormigón, porque están expuestas simultáneamente a la combinación de muchos factores. La permeabilidad es clave en la durabilidad, el origen de una insuficiente impermeabilidad puede estar en hormigones mal dosificados, ausencia de aire incluido si la estructura se encuentra en climas fríos, compactación y curado inadecuado, falta de recubrimiento de las armaduras, juntas mal diseñadas o construidas, y microfisuración del hormigón debido a las cargas, a la retracción térmica o de secado, y a la expansión por la reacción álcali-árido. Los principales componentes de la agresión en los hormigones en medio marino son los siguientes: a) Factores químicos: La acción química de los constituyentes del agua de mar sobre los productos de hidratación del cemento de la reacción álcali-árido (cuando hay áridos reactivos). La agresión de las sales marinas sobre el hormigón no es significativa, generalmente no llegan a causar problemas que inhabiliten la estructura, sin embargo en las armaduras de refuerzo del hormigón estos problemas son más acusados. b) Factores geométricos: Las fluctuaciones del nivel de mar pueden provocar que una parte del hormigón esté siempre sumergida o sometida a alternancias inmersión emersión. La presión de cristalización de sales en el hormigón es importante si una cara de la estructura está sometida a condiciones de humedad y la otra a condiciones de secado c) Factores físicos: Los ciclos de hielo-deshielo. La temperatura activa estas las reacciones. d) Factores mecánicos: La energía cinética del oleaje y de los materiales sólidos transportados. Estos diferentes factores podrían ir acompañados también por factores biológicos. De tal modo que cada una de estas acciones provoca un aumento de la permeabilidad del hormigón, lo que constituye que progrese el ataque de la causa inicial y el de los demás tipos de acción. El tipo y grado de ataque al hormigón en ambientes marinos depende de las condiciones de exposición. Las estructuras en ambiente marino pueden clasificarse según su ubicación y las condiciones agresivas del medio, en las siguientes zonas, cuyas fronteras en la realidad no son definidas: [20]. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 41 Fig. 2.21. Clasificación zonas de influencia de la corrosión.( http://www.monografias.com/trabajos72/tecnologiahormigón/tecnologia-hormigón.shtml) Zona Sumergida: Situada por debajo del nivel mínimo de bajamar. Zonas de Carrera de Mareas: Situada entre los niveles de Pleamar y Bajamar Zona de Salpicaduras: Por encima del nivel de marea alta (pleamar), propensa a la salpicadura de olas y baño de espuma. Zona Atmósfera marina: Situada por encima del nivel de pleamar y con influencia hasta 5 Km. de la línea costera. Zona Sumergida: En este caso, el hormigón se encuentra permanentemente saturado y es capaz de proteger las barras de acero de refuerzo debido a que la débil concentración de oxígeno en el agua impide la actividad corrosiva del ión cloruro, en el caso de haberse introducido hasta las barras. En las zonas sumergidas, la penetración del agua tiene lugar inicialmente por succión capilar y se acelera en razón de la presión hidráulica, el agua ingresa con sustancias disueltas como el cloro y los sulfatos. Por tanto el agua se introduce bajo presión cuando está a cierta profundidad y por absorción cuando se trate de hormigón por debajo del nivel de bajamar, de este modo los cloruros pueden avanzar rápidamente y profundizar mucho en el hormigón ya que el medio de transporte del mismo es la permeabilidad. Pero al estar saturado de agua no hay oxigeno por tanto lo único que se puede producir es una corrosión con productos poco expansivos. En este caso el comportamiento del hormigón se diferencia en función a la profundidad en la que se encuentre. Se considera ambiente pobre en oxígeno al situado a más de 1 metro de profundidad por debajo del nivel del mar. Zona de Carrera de mareas: En esta situación el hormigón no llega a secarse, debido a que la inmersión es cíclica a lo largo del día. Los poros se encuentran saturados, pues, el tiempo de bajamar es reducido y no se produce desecación, lo que disminuye el riesgo de corrosión ya que el hormigón absorbe más rápidamente agua que la pierde. En esta zona los cloruros avanzan lentamente por difusión, pero con el tiempo pueden alcanzar el nivel de armaduras. Sin embargo, en esta zona tampoco hay oxígeno para generar la corrosión. En el hormigón comprendido entre mareas se puede producir fisuras que adelanten corrosión sea por golpes de impacto o por la acción de las olas. Zona de Salpicaduras: Se ubica por encima del nivel de la marea alta, propensa a la salpicadura de las olas y el baño de la espuma, presenta el riesgo de ciclos alternados de humidificación y secado, de acuerdo a las condiciones de temperatura y humedad del medio, que pueden afectar severamente al hormigón. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 48 El ión cloruro reacciona con las fases aluminato para formar un compuesto relativamente insoluble conocido como Sal de Friedel. Este compuesto es levemente expansivo pero no es capaz de inducir tensiones severas que deterioren al hormigón. La formación de esta sal "inmoviliza" temporalmente los iones cloruro, reduciendo su movilidad para alcanzar a las armaduras y romper su condición pasiva. Los procesos mediante los cuales se unen los cloruros a las fases sólidas, son tanto de tipo químico como de tipo físico [2]. El principal responsable de la unión química de los cloruros es el aluminato tricálcico (C₃A). Fig. 2.28: Etapas de hidratación de una partícula de cemento polimérico. [23] http://www.scielo.gpeari.mctes.pt/scielo.pHp?script=sci_arttext&pid=S0870-83122009000200006&lng=pt&nrm=iso Este componente del cemento reacciona con los cloruros de los poros, para formar el monocloroaluminato hidratado o “sal de Friedel” C₃AH₁₀·CaCl₂ y el tricloroaluminato hidratado C3AH32·3CaCl2 según las reacciones: C3AH10 + CaCl2 =C3AH10·CaCl2 C3AH10 + 3CaCl2 + 22 H2O= C3AH32·3CaClb La unión física de los cloruros a las fases sólidas del hormigón se produce mediante el fenómeno conocido como absorción. Los cloruros disueltos en el agua de los poros se unen a la superficie de las partículas sólidas del hormigón. El principal sólido responsable de la absorción es el gel CSH, que durante la hidratación del hormigón precipita en forma coloidal presentando un área superficial muy elevada sobre la que se absorben los cloruros. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 49 En resumen, el daño más severo asociado al ingreso de iones cloruro se produce en el hormigón armado, porque la corrosión del acero va acompañada de incremento de volumen, fisuración del hormigón y desprendimiento del hormigón de recubrimiento El óxido de hierro no es resistente a la tracción, se debilita la adherencia entre hormigón y acero y, cuando la pérdida de la sección útil es significativa, puede llegar a producir el colapso de la estructura. Fig. 2.29. Esquema simplificado del proceso de corrosión del acero en presencia de cloruros, propuesto por CEB – FIP (Comité Europeen du Beton (CEB), 1990). (Elaboración propia) El “riesgo potencial de corrosión” por iones cloruro depende de numerosos factores, pero se ha establecido un "umbral" de concentración por debajo del cual el riesgo es bajo. Podemos establecer que el mecanismo de penetración de los iones cloruros en el hormigón se produce por dos fases: fase 1 o periodo de iniciación y fase 2 o periodo de propagación. El “periodo de iniciación” depende de la velocidad de penetración de los cloruros en el hormigón, en función de su calidad. El “periodo de propagación” depende de la disponibilidad de oxígeno en el interior del hormigón, controlado por el tipo de ambiente en el que se encuentra, así como por la propia calidad del hormigón, en términos de permeabilidad al oxígeno y resistividad. Por lo tanto uno de los factores que puede acelerar la corrosión es la proporción de cloruros o la relación (Cl⁻ /OH⁻). Como hemos dicho anteriormente la presencia de ión cloruro induce la despasivación de la armadura, pero además, cuanto mayor es esta proporción mayor puede ser la velocidad de corrosión. Esto es debido a que por un lado una mayor cantidad de cloruros aumenta el porcentaje de área atacada, y por otro, permite un mayor grado de acidificación local en las áreas corroídas, ya que este se combina con los iones hidroxilo que son los que le dan la alcalinidad al hormigón, reduciendo el pH de la zona circundante a las armaduras. La distribución de cloruro en estructuras de hormigón en general se modela como un proceso de difusión pura en estado no estacionario, aplicando los postulados de la segunda ley de Fick [4-6], y en función de un coeficiente de difusión constante. [24] Para muchos procesos de transferencia de masa entre fluidos alrededor de partículas sólidas, el coeficiente de difusión muestra una gran dependencia con la concentración. En particular, en sistemas de absorción con isotermas no lineales, se han encontrado analogías entre éstas y la relación funcional del coeficiente de difusión y la concentración [9-11]. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 50 Así, para el análisis de la distribución de cloruros en estructuras de hormigón armado se propone un modelo de transferencia de masa basado en la 2ª Ley de Fick con un coeficiente de difusión variable con la concentración, D= f (C) de acuerdo a los modelos reportados en la literatura. Como hemos comentado existe consenso en asumir que la penetración del ion cloruro en el hormigón responde a la 2ª ley de difusión de Fick, que se expresa como: ∂c = Dc ∂2c ∂t ∂x2 Dónde: C es la concentración de cloro a una profundidad x después de un tiempo t y Dc es el coeficiente de difusión. Una solución general de esta ecuación diferencial es: C(x,t) = Co 1 – erf 2√Dct Dónde: Co= la concentración de equilibrio de cloro de la superficie del hormigón erf= función de error. Esta expresión es ampliamente utilizada para encontrar los coeficientes de difusión D en estructuras reales. La experiencia indica que la mayor parte de la penetración ocurre en los estadíos iniciales y que los valores del coeficiente de difusión son siempre altos en los primeros seis meses, reduciéndose a lo largo del tiempo. Fig. 2.30. Perfil de penetraciones de iones cloruro, identificando la posición del umbral crítico. [25]. http://www.icpa.ar/publico/files/rev27ion.pdf. Los cementos Portland con relaciones a/c (agua/cemento) de 0,4 a 0,6 ofrecen valores de coeficiente de difusión del orden de 0,1 x 10-8 cm2/s a 10,0 x 10-8 cm2/s. [14] TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 51 2.2.1.4 ATAQUE POR SULFATOS El ataque de los sulfatos constituye una de las formas más difundidas en el mundo de agresión química al hormigón. Los efectos negativos del ataque por sulfatos se atribuyen generalmente a la formación de ettringita expansiva y yeso, que precipitan en el interior por un mecanismo de disolución-precipitación. El ataque de sulfatos ocurre donde hay concentraciones relativamente altas de sulfatos de sodio, potasio, calcio o magnesio, tanto en suelos como en aguas subterráneas, superficiales o en aguas de mar. También pueden ocurrir asociados a algunas instalaciones industriales, desechos, aguas fecales o subproductos de cualquier tipo, acumulados de forma incontrolada. Hay que tener en cuenta que los sulfatos son muy solubles en agua y penetran con facilidad en estructuras de hormigón expuestas a los mismos. Este proceso está asociado sobre todo a rocas y procesos volcánicos, rocas y minerales de origen evaporítico y alteración de sulfuros asociados a yacimientos minerales, tenemos importantes concentraciones de yeso, Glauberita, Thenardita, etc, en la mayoría de nuestros suelos. Dado que la presencia de sustratos y aguas sulfatadas en España es más que frecuente, deberán tomarse precauciones en la construcción de obras de hormigón. Fig. 2.31.: Cristal originado por sulfato a través del microscopio electrónico. [26]. AFAM. Morteros de Revestimiento 2006 Madrid El cemento es un polvo finamente molido, compuesto principalmente por silicatos de calcio y en menores proporciones por aluminatos de calcio, que, mezclado con agua se combina con ella, fragua y endurece a la temperatura ambiente al aire o bajo agua. El ataque de sulfatos se debe a la combinación de ión sulfato con el aluminato de calcio hidratado del cemento, formando Ettringita (sulfo aluminato de calcio) y con el hidróxido de calcio libre o liberado durante la hidratación del cemento, para formar yeso. Ambas reacciones producen expansiones fuertes, ya que tanto la ettringita como el yeso alcanzan un volumen mucho mayor que el de los depósitos reactantes que los formaron (presencia de agua en su estructura cristalina) y como consecuencia, ocasionan la erosión, disgregación y destrucción de los morteros y hormigones a través de sus poros por donde penetran. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 52 Según el contenido de aluminato tricálcico (C3A) del clinker los cementos serán más o menos resistentes a los sulfatos. Fig. 2.32.: Ettringita rellenado un poro / Ettringita rompiendo un árido (http://www.monografias.com/trabajos72/tecnologiahormigón/tecnologia-hormigón2.shtml) Como hemos comentado con anterioridad, este es un ataque muy común en la Península Ibérica puesto que en su subsuelo existe gran cantidad de yeso (CaSO4 sulfato cálcico). Por lo tanto, los sulfatos en contacto con el aluminato tricálcico contenido en el hormigón y con el agua, reaccionan dando lugar a unas sales de gran volumen que expansionan dentro del hormigón provocando su fisuración y rotura. PROCESO Los iones de sulfato que penetran en el hormigón tienen mayor afinidad para reaccionar con la portlandita (CH), que se forma como una de las fases principales del cemento durante el proceso de hidratación. Como resultado de esta reacción se forma yeso (CaSO4 · 2H2O), según la siguiente reacción: Ca(OH)2 + Na2SO4 · 10H2O → CaSO4 · 2H2O + 2 NaOH + 8H2O El yeso así liberado reacciona con el aluminato tricálcico (C3A) formando Ettringita sulfoenriquecida e insoluble: Este último producto es el llamado “bacilo del cemento” o ettringita. La única forma de evitar esta reacción en suelos o ambientes con presencia de sulfatos es emplear cementos con bajo contenido en aluminatos (sulfato - resistentes) 3CaO · Al2O3 + 3(CaSO4 · 2H2O) + 26 H2O→ 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O 2.2.2 COMPOSICIÓN DE MATERIALES. 2.2.2.1 CEMENTO (EL PROCESO DE CARBONATACIÓN). El hormigón está considerado como un material poroso, está constituido por la pasta de cemento, áridos, la zona de interfase pasta-árido y los poros de aire. El proceso de hidratación de la pasta de cemento es un proceso fundamental a la hora de conocer las características propias del hormigón. El cemento está constituido básicamente por calcio, sílice, alúmina y óxido de hierro. Durante TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 53 su producción estos elementos reaccionan entre ellos formando productos más complejos llamados fases del Clinker [27]. En la siguiente tabla vemos los componentes del cemento Portland. Nombre del compuesto Composición Nomenclatura Silicato Tricálcico 3CaOSiO2 C3S Silicato Dicálcico 2CaOSiO3 C2S Aluminato tricálcico 3CaOAl2O3 C3A Hierroaluminato tetracálcico 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF Tabla 2.5. Tabla composición del cemento Portland (Elaboración propia). En la siguiente tabla elaborada por [A.M Neville, 1997] podemos ver los limites en los que se presentan los óxidos elementales de los diversos elementos presentes en los cementos Portland. Óxidos Porcentajes (&) CaO 60-67 SiO2 17-25 AL2O3 3-8 Fe2O3 0,5-0,6 MgO 0,5-0,4 Na2O 0,3-1,2 SO3 2,0-3,5 Tabla 2.6. Tabla limites óxidos en cemento Portland (A.M Neville, 1997) El proceso de hidratación de la pasta se inicia a partir del contacto entre el cemento y el agua, alcanzando en menos de una hora el “inicio del fraguado” del cemento, que posteriormente se transformará en un sólido endurecido. Este proceso está compuesto por 3 fases tal y como podemos apreciar en el siguiente diagrama donde se expresa la velocidad de desprendimiento de calor con el tiempo de la mezcla. [G.C.Bye 1983] TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 54 Fig. 2.33: Velocidad de desprendimiento de calor (J/sKg) en los 3 primeros días de hidratación del cemento. [G.C.Bye 1983] La pasta de cemento finalmente endurecida está compuesta tal como indican los autores [I.Soroka, 1979] [A.M. Neville, 1997] por productos hidratados de diversos componentes, denominados genéricamente de gel, cristales de Ca(OH)2, ettringita, algunos compuestos menores, cemento no hidratado, y espacios residuales llenos de agua en pasta fresca. El desarrollo normal con el paso del tiempo es que lo productos hidratados continúen llenando los poros y por tanto la porosidad vaya disminuyendo hasta alcanzar valores que dependerán de factores intrínsecos del material y del medio exterior que influyen en el grado de hidratación tales como: la composición, la finura, la relación agua-cemento, la compactación, el curado en las primeras edades, la edad, y la existencia de adiciones minerales. [27] En la matriz de base cemento se distinguen los siguientes componentes: pasta de cemento, áridos, interfase áridopasta e interfase acero-pasta. La pasta de cemento endurecida se divide principalmente en 3 partes (sólido, porosidad y fase acuosa). Sólido: Los principales componentes son el cemento anhidro, el gel de silicatos cálcicos hidratados (Gel C-S-H), el hidróxido cálcico (CH), y el sulfoaluminato cálcico hidratado. Porosidad: La porosidad de la pasta de cemento disminuye con el tiempo debido a los procesos de hidratación, no obstante el volumen de vacíos sigue perdurando en el material y la distribución de su tamaño y su conexión influirá en la transferencia de material en el medio poroso. Fase acuosa: El agua en la pasta de cemento endurecida presenta disueltos tanto iones provenientes del cemento (OH-, SO4 2-,Na+,K+,Ca2+) como los que hayan podido penetrar desde el exterior (Cl-), según concentraciones dadas por su equilibrio con las fases solidad [Longuet y col, 1980][27] El contenido de agua en su estado libre influye en procesos de deterioro relacionados con la corrosión [Sarriá, 1998: Castillo 2005], y su volumen variara en función de dos factores: la Temperatura (T) y la Humedad relativa (HR) interior, y la condensación del vapor de agua en los poros se da según el radio de estos desde el menos al de mayor tamaño. Por tanto los tres parámetros básicos que controlarán el contenido de agua en el hormigón serán la humedad relativa interior, la temperatura y el radio del poro existente. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 55 Tal y como hemos explicado, en un hormigón, son determinantes tanto el tipo de cemento usado como su dosificación, ya que el cemento es el que aporta la alcalinidad necesaria para que el hormigón pueda proteger a las armaduras frente a la carbonatación. La clase de cemento a escoger es también muy importante de cara a la futura degradación del hormigón, puesto que no será la misma según el ambiente al que vaya destinado el hormigón. EL FENÓMENO DE LA CARBONATACIÓN La carbonatación es una alteración superficial del hormigón por acción de la atmósfera que implica una pérdida de su capacidad protectora sobre las armaduras y en nuestro país constituye una de las principales causas de deterioro de las estructuras de HA. La carbonatación es el proceso por el cual el hormigón de recubrimiento pierde la alcalinidad que mantiene protegida la armadura. El mecanismo por el cual se produce es la reacción del dióxido de carbono de la atmósfera con las sustancias alcalinas de la solución, por lo tanto la alcalinidad de un hormigón se ve afectada por los efectos de las reacciones causadas por atmósferas contaminadas con anhídrido carbónico desprotegiendo a la armadura. Se trata de un caso especial de ataque ácido de excepcional importancia en la durabilidad del hormigón. Se produce avanzando desde el exterior. Las posibilidades de difusión de la carbonatación están en relación al tiempo y a la profundidad. El espesor del recubrimiento incide en la acción de estas variables. Por lo tanto, un hormigón puede presentar varios niveles de penetración de la carbonatación que estaría relacionado con la calidad del hormigón en cuestión. Inicialmente, las armaduras están protegidas frente a riesgos de oxidación por el recubrimiento y por la presencia del hidróxido de calcio.En esta situación el pH está entre 12,5 y 13,5 [28]. Cuando la humedad ambiental mezclada con anhídrido carbónico penetra por los poros, el hidróxido cálcico se transforma en carbonato, disminuyendo la alcalinidad a un pH de valor 8 ó 9: En este caso ya no es suficiente para proteger la armadura, comenzando la oxidación. Por tanto, el descenso del pH del hormigón, provoca un ascenso de la velocidad de corrosión de las armaduras El mecanismo de reacción es relativamente complejo e intervienen en él, la cantidad de sodio y potasio presentes en el cemento. Fig. 2.34. Proceso de Carbonatación TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 56 PROCESO La carbonatación del hormigón se inicia con la reacción de la portlandita u hidróxido de calcio del cemento con el CO2 de la atmósfera (generalmente en concentraciones entre 600 y 800 mg/m3), que reduce la alcalinidad del hormigón y disminuye su eficacia en la protección del refuerzo. Este efecto reduce el pH en la solución de los poros hasta valores cercanos a neutros (7´5 – 8), dejando a la armadura en unas condiciones que permiten la corrosión activa de la misma. El producto de la reacción es mayoritariamente carbonato cálcico (CaCO3). El proceso comienza sobre la superficie del hormigón y se propaga lentamente en profundidad. Al colmar los poros, tiene una influencia positiva en el material, aumentando la resistencia mecánica y la durabilidad del hormigón, haciendo las veces de protección natural contra la penetración de gases y líquidos. Así podemos concluir que sólo el hormigón en masa dispone entonces de las ventajas de la carbonatación. Fig. 2.35. Carbonatación del recubrimiento de hormigón. [15]. (Sánchez de Rojas Noguera, María José, 2004) Inicialmente, el CO2 reacciona con los hidróxidos de sodio y de potasio, procedentes del cemento Pórtland, de acuerdo con las ecuaciones (1) y (2), los cuales por ser los alcalinos más solubles de la pasta de cemento, normalmente se encuentran ya disueltos como iones. 2 KOH + CO2 → K2CO3 + H2O (1) 2 NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O (2) Posteriormente, reacciona el CO₂ con el hidróxido de calcio de solubilidad menor que los otros alcalinos del cemento, encontrándose normalmente en forma de cristales. Como resultado de estas reacciones se originan los carbonatos. Las reacciones tienen la siguiente forma: Ca(OH)2 + CO2 →CaCO3 + H2O Ó alternativamente: Ca(OH)2 + H2CO3→ Ca CO3 + 2H2O CaCO3 + CO2+ H2O Ca (HCO3) 2 Esto provoca el descenso del ↓pH, por lo tanto las armaduras dejan de estar protegidas TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 57 De esta manera, se producen óxidos expansivos que producen la rotura de la pieza Fig. 2.36 Formación grietas consecuencia Carbonatación hormigón. Cuando todo el Ca(OH)2, KOH y Na(OH) presentes en los poros ha sido carbonatado, el pH empieza a decrecer. Al mismo tiempo los silicatos de calcio también reaccionan con el CO₂ del aire. Tan pronto como todo el cemento endurecido ha sido completamente carbonatado, se mide un pH menor de 9. Una de las características de este proceso es la existencia de un frente de avance que separa el hormigón en dos zonas con valores de pH muy diferentes, una de pH> 12 y otra de pH<9. El frente de carbonatación se puede comprobar aplicando sobre el hormigón un indicador que se conoce como fenolftaleína. Si la superficie permanece alcalina toma color rojo-púrpura, y si la zona está carbonatada la fenolftaleína se vuelve incolora. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 64 Fig. 2.45: Saltado del recubrimiento debido a corrosión generalizada por carbonatación. (Villa El Castillito. Sanlúcar de Barrameda, Cádiz).Elaboración propia 2.2.2.2 ÁRIDOS Los llamados áridos reactivos son aquellos que por su composición son susceptibles de reaccionar con los álcalis del cemento o que contienen compuestos que en contacto con agua pueden producir degradación del hormigón (como las piritas que contienen sulfuros que se oxidan a sulfatos). Evidentemente éstos deben evitarse al dosificar el hormigón. También son inadecuados los áridos muy ricos en elementos finos, puesto que necesitan mayor cantidad de agua de amasado, lo que puede revertir en un aumento de la retracción durante el endurecimiento y por tanto en una fisuración. 2.2.2.3 RELACIÓN AGUA/CEMENTO Como sabemos, la relación agua/cemento teórica de 0.3 no es suficiente para obtener una masa homogénea y trabajable, pero la adición de un exceso de agua de amasado en el hormigón implica en cualquier caso: un aumento de la porosidad, de la retracción y de la fisuración del hormigón endurecido y por lo tanto una disminución de las resistencias en general (tanto físicas como químicas). El uso de aditivos fluidificantes y superfluidificantes, que rebajan la relación agua/cemento necesaria para obtener buena trabajabilidad, se hacen prácticamente imprescindibles a la hora de conseguir un hormigón de elevada durabilidad. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 65 2.2.3 OTROS FACTORES. 2.2.3.1 POROSIDAD Y FISURAS Todos los poros y/o fisuras del hormigón son canales para la difusión de sustancias nocivas ya sean liquidas o gaseosas. Los poros pueden producirse por varios motivos: relación agua/cemento demasiado elevada (el agua en exceso se evapora ya que no tiene cemento que hidratar), mala compactación, mal curado. Como vemos prácticamente cualquier error en la ejecución lleva a un aumento de la porosidad, y por lo tanto a un aumento de las posibilidades de degradación. Las fisuras pueden ser o bien transversales o longitudinales (son las más desfavorables ya que presentan un radio de acción mayor). Fig. 2.46: Corrosión por fisuras transversales. [15]. Sánchez de Rojas Noguera, María José, 2004 Las normativas establecen unos rangos de abertura de fisuras máximo en la superficie de hormigón situada entre los 0,3 y 0,4 mm en ambientes no agresivos y de 0,1 mm en ambientes agresivos. Aun así se ha demostrado que para anchos de fisuras menores de 0,4 mm no se desarrolla el problema con gran celeridad puesto que la propia fisura se obstruye con los propios productos de la corrosión. [15] 2.2.3.2 COMPACTACIÓN La colocación del hormigón dentro de los encofrados, puede resultar una tarea difícil si las formas son complicadas, y se necesita una buena compactación para conseguir que el hormigón llegue a todos los rincones de forma homogénea, ya que de no ser así, se formarían bolsas de aire y coqueras que representarían heterogeneidades en el hormigón endurecido. Un hormigón poco homogéneo, es más fácil que fisure y tenga coqueras, puesto que no actúa como una masa única y las retracciones o dilataciones no son del mismo grado en todos los puntos, creándose tensiones y roturas. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 66 2.2.3.3 CURADO El curado del hormigón consiste en la protección de la superficie de éste, con plásticos, arpilleras húmedas o productos químicos filmógenos, para evitar que el agua de amasado pueda evaporarse y no hidratar correctamente al hormigón. Eventualmente puede realizarse el curado manual por regado de la superficie. El curado es necesario sobretodo en condiciones de mucho viento, temperaturas elevadas y/o humedades relativas del aire bajas. 2.2.3.4 RECUBRIMIENTO DE LAS ARMADURAS Como hemos visto en un apartado anterior, las armaduras se oxidan cuando pierde su protección alcalina debido a que el pH del hormigón que las envuelve disminuye por efecto de la carbonatación. También hemos visto que la carbonatación es un proceso que se inicia en la superficie del hormigón y que va penetrando en la masa del elemento progresivamente. Estos son los motivos que hacen necesario que las armaduras se sitúen a cierta distancia de la superficie de forma que queden bien recubiertas por la masa de hormigón y por lo tanto bien protegidas. De tal manera que el recubrimiento se convierte en una barrera física y química para retrasar en la medida de lo posible que el agente agresivo penetre y encuentre las armaduras. 2.2.3.5 MACROPARES GALVÁNICOS. Se trata de pilas de corrosión generadas entre dos áreas distanciadas tan sólo unos centímetros. Una de ellas está corroída y actúa como ánodo, y la otra que actúa como cátodo permanece pasiva. La macropila se forma a través de los estribos, y la corrosión empieza en las armaduras superiores, mientras que las inferiores permanecerán pasivas más tiempo. Cuando una situación como esta se produce sobre la estructura de hormigón, a la corrosión propia de las micropilas (debidas al ataque por cloruros) se suma la acción de la macropila, aumentando la velocidad de corrosión. El incremento que se produzca dependerá de los potenciales de corrosión del ánodo y del cátodo cuando empiece la acción de la macropila y de la resistencia óhmica entre ambos. Fig. 2.47: Macropila en hormigón armado TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 67 2.2.4 ACCIÓN CONJUNTA Si la carbonatación tiene lugar en un hormigón que contiene cloruros, los efectos de ambos agresivos se suman dando lugar a una fuerte corrosión. Además por efecto de la acción del CO₂ sobre las fases sólidas del cemento, los cloroaluminatos se pueden disgregar y dejar libres a los cloruros que se mantenían combinados [33] (Suryavanshi). Una estimación del contenido crítico de cloruros en función de la calidad del hormigón, de su posible carbonatación y de las condiciones medio ambientales se muestra en la siguiente figura [28] (Schiessl). Fig. 2.48 Esquema del contenido crítico de cloruros en función de la humedad ambiente, la calidad del hormigón y su posible carbonatación. [28](Schiessl). En el hormigón armado en contacto - permanente o intermitentecon agua de mar, los sulfatos y cloruros de calcio, magnesio y alcalinos, que se encuentran de forma inseparable, pueden penetrar por porosidad, capilaridad, ósmosis y difusión. Los sulfatos atacan al hormigón formando compuestos expansivos causantes de fisuración. Los cloruros, si llegan hasta la armadura, causan la despasivación de ésta y provocan su corrosión. La fisuración ocasionada por los sulfatos facilita la penetración de los cloruros y la corrosión de la armadura. De este modo, los productos expansivos de la corrosión dan lugar a pérdida de adherencia entre hormigón y armadura y la fisuración interna que se suma a la externa producida por los sulfatos, incrementando y acelerando ambas acciones. Estos fenómenos, en principio pueden presentarse sucesivamente, iniciándose con la difusión del ión cloruro cuyo radio iónico es menor que el del sulfato, por lo que se difunde más rápidamente, terminando por ocurrir de forma simultánea, con superposición de causa y efecto. De este modo, el ión sulfato, que penetra más lentamente que el cloruro en el hormigón, entra en contacto con el aluminato tricálcico anhidro si lo hay y con aluminatos de calcio hidratados del cemento. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 68 Con los aluminatos anhidro e hidratado libres de sulfato se puede formar Ettringita expansiva (sulfo aluminato de calcio), al igual que ocurre con el cloroaluminato de calcio hidratado por razones de solubilidad. Esta transformación, libera aluminato tricálcico, que quedan pueden formar con el sulfato que lo ha liberado y con el que sigue penetrando, Ettringita secundaria y diferida, expansiva y más dañina aún que la primera, para un hormigón consolidado. Además, se liberan aniones cloruro, los cuales quedan aptos para seguir penetrando a las armaduras y provocan corrosión. [18] También puede reaccionar con el hidróxido de calcio libre o liberado durante la hidratación del cemento para formar yeso (CaSO4 1/2H2O). Ambas reacciones producen expansiones fuertes ya que ambas ocupan un volumen mayor que los depósitos reactantes que los formaron Los iones cloruros inhiben o atenúan en cierta medida la acción de los sulfatos, ya que dan lugar a un cloroaluminato de calcio hidratado que no es expansivo, o al menos no tanto como la ettringita. Pero en el caso de que el clínker contenga gran cantidad de aluminato tricálcio y el grado de saturación sea elevado, los cloruros existentes en el agua de mar no pueden evitar la formación de la ettringita, con sus consecuencias. Actualmente el modelo de vida útil más utilizado respecto a la corrosión de las armaduras y citado en la mayoría de los textos es el propuesto por Tuutti [31]. Este modelo divide la vida útil en los dos periodos (como ya comentamos anteriormente), se define como “periodo de iniciación” al tiempo que tarda el agresivo en atravesar el recubrimiento, alcanzar la armadura y provocar su despasivación. Y “periodo de propagación” es el tiempo que comprende una acumulación progresiva del deterioro, hasta que se alcanza un nivel inaceptable del mismo. Fig. 2.49 Modelo de vida útil de Tuutti 1980. http://faq.altoqi.com.br/content/277/680/pt-br/vida-%C3%BAtil-das-estruturas-de-hormigón.html La presencia de cloruros y la disminución de la alcalinidad del hormigón son los factores que actúan durante el periodo de iniciación (factores desencadenantes). Una vez han alcanzado la armadura, los factores que inciden en que el periodo de propagación sea más o menos rápido son el contenido de humedad y de oxígeno (factores acelerantes) del hormigón que rodea a la armadura, por lo tanto consecuentemente el riesgo de corrosión, está condicionado por el tipo de ambiente en el que se encuentra la estructura. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 69 Durante el periodo de iniciación se emplean las relaciones de carbonatación y difusión de cloruros (si hay existencia del mismo) ΧC: Profundidad de la capa carbonatada en mm KC: Constante de carbonatación en mm/0.5 Depende de la difusión, de la diferencia de concentraciones y de la cantidad de CO2 reaccionando t: Tiempo (edad del hormigón) También se puede incluir el efecto de los cloruros basándose en la segunda ley de difusión de Fick. Por lo tanto la acción conjunta de ambos agentes puede ocasionar un aumento en la velocidad de corrosión de estas estructuras. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 70 2.3 SINTOMATOLOGIA Y PATOLOGÍAS ASOCIADAS. Inicialmente, en el proceso de la corrosión se producen una serie de elementos: a) Hidróxido ferroso Fe(OH)₂ de color verdoso, y con mayor grado de oxidación. b) Oxido ferroso-férrico, de color negro c) Hidróxido férrico Fe(OH)₃, rojizo (por oxidación del hidróxido ferroso). Fig. 2.50. Productos de Corrosión. (https://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3n) En los casos de suficiente disponibilidad de oxígeno, el deterioro del hormigón debido a la corrosión de las armaduras se manifiesta en forma de expansión, fisuración y pérdida del recubrimiento. Además el elemento de hormigón armado puede sufrir un daño estructural debido a la perdida de adherencia entre el hormigón y el acero, y a la perdida de sección de la barra. La armadura al oxidarse, puede aumentar de volumen hasta más de 6 veces. Esto provoca fuerzas expansivas que pueden causar fisuración y desprendimiento en el hormigón, lo que puede llevar a roturas frágiles si las fisuras longitudinales a lo largo de las armaduras se producen en la zona de anclaje de las mismas. La corrosión provoca además la reducción de la sección transversal de la armadura. La capacidad mecánica del acero se reduce siguiendo aproximadamente una relación lineal con la disminución de sección, mientras que las propiedades de elongación y resistencia a la fatiga pueden verse mermadas sustancialmente con pequeñas disminuciones en la sección transversal. En la corrosión que se desarrolla en ambientes con baja disponibilidad de oxigeno (corrosión verde o negra), el volumen de los productos de corrosión puede ser solamente dos veces mayor que el volumen del acero. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 71 Tal proceso de corrosión se desarrolla a baja velocidad y, en circunstancias especiales, los productos de la corrosión pueden difundirse dentro de los huecos y poros del hormigón sin causar fisuración y desprendimiento. En estos casos singulares, la corrosión de la armadura puede dar lugar a un fallo inesperado sin una manifestación exterior previa. Si hay circulación de agua, pueden aparecer en superficies las manchas de óxido en donde emerge la humedad, por lo que incluso a veces no coinciden con la situación de las armaduras. Para un proceso de corrosión generalizada, las fisuras generadas en el hormigón por la expansión de los productos de corrosión se desarrollan más rápidamente (en anchura y longitud) que en aquellas generadas por corrosión localizada. Resumiendo podemos considerar tres efectos derivados de la corrosión: a) Sobre el hormigón, cuando éste se fisura y se desprende. b) Sobre el acero, al producirse una disminución de su capacidad mecánica por pérdida de sección transversal. c) Sobre el sistema acero/ hormigón, al producirse una pérdida de adherencia de las armaduras embebidas en el hormigón. Como consecuencia de la corrosión se produce un incremento del volumen de las armaduras provocando la aparición de elevadas tensiones que dan lugar a la fisuración del hormigón. Este deterioro del hormigón hace que al continuar el fenómeno de la corrosión los agentes agresivos penetren en el interior del mismo con mayor facilidad. Pero no siempre se produce fisuración cuando las armaduras se corroen, si el hormigón está muy húmedo, los óxidos se generan a una velocidad constante y pueden emigrar a través de la red de poros y aparecer en la superficie en forma de manchas. Estas manchas pueden o no coincidir con la situación de las armaduras, ya que si hay circulación de agua aparecen donde emerge la humedad. La corrosión generalizada se produce como un proceso que abarca a todo el metal que sufre el efecto corrosivo de forma homogénea y en toda su superficie, dando lugar a la formación de herrumbre con un incremento importante de volumen que se traduce en fuertes tensiones en el hormigón Por lo tanto es muy importante señalar la influencia de la fisuración en el proceso de corrosión, ya que la fisura supone un camino de acceso a la armadura de los agentes agresivos, en particular del anhídrido carbónico (CO₂) y de los cloruros (Cl⁻), mucho más rápido que la estructura porosa de recubrimiento. El ancho de fisura tiene importancia en la iniciación de la fisuración y en la rotura de la capa de pasivación. Después de la despasivación, en fisuras hasta 0,4 mm, se reduce la influencia del ancho de la misma en la velocidad de corrosión. En líneas generales, para anchos pequeños de fisuras, es más importante para la velocidad de corrosión la reducción del recubrimiento que el ancho de la fisura. [35] En las fisuras transversales se dan a veces problemas de ‘cicatrización’ por relleno con polvo del ambiente. En otras ocasiones se produce una “autocicatrización” por los productos de la corrosión y depósitos cálcicos. Como hemos TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 72 comentado, las fisuras longitudinales son, naturalmente, más peligrosas que las transversales, ya que afectan a superficies mucho mayores de la barra. Tabla 2.7. Efectos de la corrosión sobre estructuras de hormigón armado. Elaboración propia 2.4 ANÁLISIS Y DETECCIÓN. A la hora de realizar un análisis de una estructura lo más importante es la inspección visual, la medición y análisis de las grietas. Algunos indicios de deterioro e indicadores que se pueden detectar son: fisuración, descamación de la superficie de hormigón, desprendimiento de fragmentos del recubrimiento de hormigón, manchas de cal en la superficie del hormigón, eflorescencias, depósitos de sales blancas, manchas de óxido (de color marrón u oxido), deterioros, cambios en propiedades (como color textura o resistencia), nidos de grava (evidencias de huecos o espacios entre áridos gruesos), filtraciones por las juntas, abrasión, etc. Posteriormente mediante muestras tomadas de la propia estructura se pueden realizar ensayos para medir el contenido de iones cloruros, gravedad específica, porcentaje de vacíos, absorción, resistencia a la compresión,etc... Los resultados de estos ensayos nos ayudan a medir el grado de susceptibilidad de la estructura, determinar los aditivos existentes en la mezcla y la ulterior corrosión. Además, el ensayo de los agregados reactivos se puede realizar para determinar si los agregados son causantes o contribuyentes del agrietamiento. El ensayo de ultrasonido, se puede realizar en el hormigón en obra, para estimar la severidad y extensión del deterioro por agrietamiento o los vacíos del hormigón, aun cuando estos no pueden ser vistos. Otras áreas dañadas por corrosión a causa de un insuficiente recubrimiento de las armaduras, pueden ser detectadas por el Pacómetro, un aparato magnético que mide la profundidad de las armaduras, si el tamaño de las barras es conocido. Los ensayos cuantitativos más eficaces y menos conocidos como los que se hacen mención más adelante pueden indicarnos las zonas de mayor riesgo de corrosión. [36] TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 73 MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL HORMIGÓN Como el desarrollo de la corrosión en las armaduras del hormigón representa un proceso electroquímico, existe un flujo iónico del ánodo al cátodo a través del conjunto de poros del hormigón. Conocer la resistencia o dificultad que ofrece el hormigón a ese flujo, nos indicará cuan eficiente puede ser la reacción de óxido-reducción en el acero. Por lo general, se emplean 4 sondas de medición tipo Wenner (electrodos equidistantes) para medir la resistividad en estructuras de hormigón. Se inyecta una corriente I entre el par de electrodos exteriores y se mide el ΔV entre el par de electrodos interiores, considerando el medio de hormigón como un elemento homogéneo de resistividad. Fig. 2.51. Medición de resistividad con sondas de Wenner. [36]. http://www.hcc-es.com/archivos/BOLETIN%20TECNICO%2004- %20Proteccion%20catodica.pdf]. Los resultados de las mediciones realizadas son interpretados en la tabla siguiente: Tabla 2.8. Riesgo de corrosión según medición de resistividades en el hormigón armado. MEDICION DE POTENCIALES ELÉCTRICOS. La existencia de corrosión activa, puede ser detectada por la medición directa de un flujo de corriente. Se hace una conexión eléctrica de un borne de un voltímetro a una barra de la armadura expuesta. El otro borne del voltímetro es conectado a un elemento de pila de sulfato de cobre, que es entonces puesto en contacto con la superficie de hormigón en varios puntos. La magnitud y signo del voltaje resultante es un indicador de la actividad de la corrosión TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 80 Fig. 2.55 Ánodos de sacrificio de un termo.( http://lineablanca.yoreparo.com/calentadores_agua/694964.html) Fig. 2.56 Ánodo de Sacrificio en casco de un barco. https://en.wikipedia.org/wiki/File:Sacrificial_anode.jpg Fig. 2.57 Esquema de protección catódica por ánodo de sacrificio. En estructuras de hormigón armado, el requerimiento de densidad de corriente varía según las condiciones que rodean a las armaduras. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 81 De esta forma, no será igual proteger una estructura de bajo riesgo de corrosión que un elemento con procesos corrosivos severos Este sistema en rehabilitación no funciona muy adecuadamente en obras de edificación, ya que es fundamental que la corriente se reparta homogéneamente por lo que serían necesarios un elevado número de ánodos de sacrificio. Asimismo el hormigón presenta una alta resistividad lo que igualmente condiciona ese reparto homogéneo de la corriente. Fig. 2.58 Protección catódica por ánodo de sacrificio. 2.5.1.2 CORRIENTE IMPRESA. Este procedimiento consiste en unir eléctricamente la estructura que se trata de proteger con el polo negativo de una fuente de alimentación de corriente continua (pura o rectificada) y el positivo con un electrodo auxiliar que cierra el circuito. Los electrodo auxiliares se hacen de aleación de ferrosilicio, grafito, titanio platinado, titanio-oxido de rutenio, etc. Es completamente indispensable la existencia del electrolito (medio agresivo) que completa el conjunto para que se realice el proceso electrolítico. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 82 Este sistema de protección catódica tiene la característica de que utiliza como ánodo dispersor de la corriente (electrodo auxiliar) materiales metálicos que en mayor o menor grado se consumen con el paso de la corriente. Sin embargo, el intercambio necesario de corriente con el electrolito tiene lugar a través de reacciones electroquímicas, las cuales dependen tanto del material anódico, como del ambiente que rodea al mismo e incluso de la densidad de corriente que éste suministra. Los componentes de un sistema de protección catódica por corriente impresa son: 1. Un ánodo dispersor 2. Una fuente de corriente continúa 3. El cable portador de la corriente Fig.2.59. Protección catódica por corriente impresa. Potenciales de protección entre -850 y -1200 mV. La posibilidad de obtener mayor corriente drenada desde el transforectificador hace que la protección catódica por corriente impresa sea aplicable en muchas circunstancias en donde los ánodos de sacrificio son poco efectivos o muy costosos por la cantidad necesaria. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 83 Fig. 2.60. Esquema general de una protección catódica por corriente impresa. Fig. 2.61. Protección catódica por corriente impresa. El diseño de protección es muy similar a la protección galvánica pero el cálculo parte de la geometría de la estructura y la capacidad de corriente de los ánodos. A diferencia de los ánodos de sacrificio, la protección catódica por corriente impresa ofrece un tiempo de protección muy superior. El menor desgaste de los electrodos inertes y la regulación posterior de corriente una vez pasivada la estructura, hace que el requerimiento de corriente sea menor y así, mayor su durabilidad. El sistema de corriente impresa requiere de una fuente de corriente continua, no importa de dónde provenga, a condición de que se mantenga pese al paso del tiempo. Un sistema de corriente impresa debe de poder funcionar de forma permanente al menos durante diez años. Criterios basados en consideraciones termodinámicas y de polarización nos permite establecer la eficacia de los sistemas de protección catódica. Por tanto las estructuras de hormigón armado se protegen mediante el cambio de potencial de corrosión inducido por la corriente de protección catódica suministrada entre las barras de acero y los ánodos. Fig. 2.62. Ánodos de Titanio. Fig. 2.63. Monitorización TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 84 Además de su función protectora contra la corrosión, la protección catódica tiene efectos o aplicaciones secundarias tales como: • Realcalinización del entorno de las armaduras. • Descomposición del agua y reducción del contenido de humedad. • Inactivación de baterías anaerobias y aerobias por aumento del pH. • Generación de cloro. • Reducción de incrustaciones calcáreas en tuberías. En la búsqueda de la durabilidad, la protección catódica garantiza una mayor longevidad de las estructuras de hormigón armado, además la protección catódica puede ser controlada y monitorizada para determinar su efectividad. Las múltiples aplicaciones de la protección catódica por corriente impresa permiten su uso en una gran diversidad de substratos y elementos. En la siguiente tabla podemos comprobar las ventajas y las limitaciones de la aplicación de estos tratamientos paliativos: VENTAJAS a) Puede diseñarse para un amplio intervalo de potencial y corriente. b) Un ánodo o lecho anódico puede suministrar una gran corriente. c) Con una sola instalación se pueden proteger superficies muy grandes. d) Potencial y corriente variables e) Se pueden utilizar en ambientes de resistividad elevada. f) Eficaz para proteger estructuras no recubiertas o mal recubiertas LIMITACIONES a) Puede causar problemas de interferencias. b) Está sujeto a rotura de la fuente de corriente. c) Requiere de una inspección periódica y de mantenimiento. d) Posibilidad de condiciones de sobreprotección con daños a recubrimientos y problemas de fragilización por la acción del hidrogeno. e) Conexiones a cables sujetos a roturas f) Costo elevado Tabla 2.13. Ventajas e inconvenientes de la Protección Catódica mediante corriente impresa. Elaboración propia. Una gran ventaja de este método es su posibilidad de proteger una gran superficie con un solo ánodo. Por otra parte, tanto la diferencia de potencial como la corriente suministrada son variables y de aquí se desprende que el sistema presenta una gran flexibilidad operacional. Este tipo de sistemas debe ser proyectado con cuidado para no causar problemas de corrientes erráticas (parásitas), las cuales pueden provocar la corrosión de estructuras vecinas. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 85 2.5.2 OTROS PROCESOS. Existen actualmente otros sistemas de protección que son relativamente nuevos y que tienen bastantes características en común con la protección catódica anteriormente comentada. 2.5.2.1 EXTRACCIÓN ELECTROQUÍMICA DE CLORUROS (ECC) Se basa este método en la aplicación de una corriente eléctrica continua entre la armadura que actúa como cátodo y un ánodo exterior que se colocara de forma provisional en la superficie exterior a tratar. Por tanto se produce una diferencia de potencial entre la zona anódica y la catódica que origina las siguientes reacciones. [38][39] CÁTODO: El agua se reduce a iones hidroxilo, y una vez que se consume el oxígeno disponible (esto suele ocurrir en menos de 24 horas) se produce otra reacción donde se siguen generando iones hidroxilo e hidrogeno gas. Por lo tanto en el cátodo se producen iones hidroxilo que van dirigiéndose hacia el ánodo, por lo tanto en las zonas próximas a la armadura, la concentración de estos iones OHaumenta. H2O+1/2O2+2e-→ 2OH2H2O+2e-→ H2+2OHLa liberación de hidrógeno en el cátodo afecta a la armadura, ya que este, aun no teniendo influencia en la carga ultima de rotura del acero, si afecta a la elongación de ruptura del mismo. Así, el flujo de corriente tiene influencia en la propiedad plástica de la armadura, lo que obliga a intentar reducir al máximo las cargas dinámicas durante el tratamiento paliativo. [15] ÁNODO: En el ánodo se produce la electrolisis del agua, después de agotados los iones OH- . Los iones H+ generados se mueven hacia el cátodo donde se van encontrando los iones OHy Clque se dirigen desde el cátodo hacia el ánodo. Los iones OHse neutralizan formando agua, con los iones Clse forma ácido clorhídrico, donde se encuentran valores de pH de entre 1,5 y 3. Los iones Clque llegan al ánodo se descargan en forma de cloro gas en forma muy toxica. 2H2O→O2+4H++4e2OH-→1/2O2+H2O+2e2Cl--→ Cl2+2eHay que tener en cuenta que este Cloro gas que se libera es muy tóxico lo cual influirá en el diseño del sistema. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 86 Cuando en lugar de agua, se utiliza como electrolito exterior una disolución alcalina, los iones hidroxilo presentes en el ánodo pasan a convertirse en oxigeno gas y moléculas de agua. El pH del electrolito baja pero el medio no se acidifica por la formación de H y no se forma cloro gas. De esta manera con valores de pH cercanos a 7 es más fácil que se produzcan las reacciones anteriores. Por lo tanto el esquema operativo es muy similar al de la protección catódica, ya que se impone la circulación de una corriente continua entre un dispositivo anódico, conectado al polo positivo de una fuente de corriente externa y las armaduras conectadas al polo negativo, es por ello que funcionan catódicamente. Sin embargo como diferencia con la protección catódica, su tiempo de tratamiento es limitado (de una semana a tres meses) [40] Existen una serie de factores que pueden llegar a condicionar estos tratamientos: DISTRIBUCIÓN DE LÍNEAS DE CORRIENTE: El ion cloruro es transportado a través del campo eléctrico. Las líneas de corriente varían al ser la armadura de sección circular, por tanto las zonas que hay situadas en la parte posterior de la armadura no se eliminan de iones cloruros puesto que la fuerza de extracción sobre estas zonas es prácticamente nula lo que conlleva un problema a la hora de aplicar este tratamiento puesto para que fuese realmente eficaz debería realizarse el mismo tratamiento sobre la superficie interior. ESPESOR DEL RECUBRIMIENTO: Al igual que en la difusión, en la extracción de iones cloruros ocurre lo mismo, el espesor de recubrimiento condiciona la velocidad de extracción al igual que la de difusión de estos iones ya que su resistencia eléctrica depende de este espesor, en este caso un espesor menor conlleva una menor resistencia eléctrica y por tanto una cantidad de cloruros extraída mayor. RESISTENCIA ELÉCTRICA DEL HORMIGÓN: La velocidad de extracción del cloruro es directamente proporcional a la cantidad de corriente que pasa por el hormigón. Así para un determinado voltaje dado, la corriente es mayor cuanto menor es la resistencia eléctrica del hormigón, así cuanto más húmedo es el hormigón más eficaz será el tratamiento. ELECTROLITOS USADOS: Se emplean diferentes soluciones como electrolito exterior. Como hemos comentado antes el agua tiene un problema a la hora que genera gas cloruro en el exterior, sin embargo cuando se emplea una solución alcalina se impide la acidificación del medio y la formación de cloro gas, las soluciones más empleadas son el hidróxido cálcico, el borato sódico y el hidróxido de sodio. 2.5.2.2 REALCALINIZACIÓN ELECTROQUÍMICA (RAE) Este sistema se basa en restablecer la protección que confiere el hormigón al acero, aumentando el pH del hormigón que envuelve a la armadura (el principal fundamento del sistema es producir iones OH⁻ alrededor del acero para TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 87 elevar el pH, devolviendo el estado alcalino al hormigón y repasivando las barras activas y de esta forma detener el avance del proceso de corrosión. El tratamiento consiste en hacer pasar una corriente continua desde el ánodo externo hasta la armadura a través del hormigón. Se coloca el ánodo en la superficie del hormigón junto con un electrolito de carbonato sódico o hidróxido de litio. Se debe evitar la existencia de grietas o fisuras que puedan provocar un cortocircuito y por ende perjudicar el tratamiento. Fig. 2.64. Esquema de funcionamiento de la técnica de realcanización electroquímica. (http://materconstrucc.revistas.csic.es/index.pHp/materconstrucc/article/viewFile/522/570) Las reacciones que se producen son las siguientes: CÁTODO: El agua se reduce a iones hidroxilos. El oxígeno disponible se consume en menos de 24 horas: 1/2O2+H2O+2e-→ 2OHUna vez consumido el oxígeno, se desarrolla la electrolisis del agua produce iones hidroxilo e hidrogeno gas de acuerdo con la siguiente formulación: 2H2O+2e-→ H2+2OHÁNODO: El hidroxilo o el agua se oxidan a oxígeno y protones según las siguientes formulaciones: 2OH-→1/2O2+H2O+2e2H2O+→ O2+4H+ +4e- TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 88 Por lo tanto la electrólisis del agua da lugar al desprendimiento de oxígeno, así como la acidificación del entorno [40]. Y así como consecuencia de estas reacciones se produce el proceso más importante de la realcalinizacion, un aumento del pH alrededor de la armadura (zona catódica). Es importante reseñar que la formación de Hidrogeno puede producir una fragilización de la armadura (como ya hemos comentado anteriormente) que puede tener efectos negativos sobre todo en el caso de estructuras de hormigón pre y postensadas, con lo que no es recomendable su aplicación en este tipo de estructuras. Existen 4 mecanismos posibles que pueden estar implicados en este proceso de realcalinización: ELECTROMIGRACIÓN Las soluciones acuosas de sales, ácidos, bases, son conductoras de la electricidad. Las sustancias anteriores cuando están en disolución, se disocian en partículas cargadas eléctricamente (iones). De este modo ante la presencia de un campo eléctrico, los iones se mueven, transportando la corriente. La cantidad de corriente que atraviesa la solución, bajo unas determinadas diferencias de potencial, es proporcional al número de iones presentes en la solución y además depende de la velocidad a la cual pueden moverse hacia los electrodos. La conductividad total de un electrolito es la suma de las conductividades de todos sus iones. En el hormigón el transporte de la corriente eléctrica se produce mayoritariamente por la migración de los iones disueltos en la disolución de la red de poros. Así al aplicar un campo eléctrico entre la armadura y un ánodo externo, los iones cargados negativamente se mueven hacia el ánodo y los cargados positivamente hacia el cátodo, en este caso la armadura. ABSORCIÓN La solución alcalina puede ser absorbida desde la superficie de hormigón por efectos capilares. Para que se produzca el mismo depende en mayor medida de las condiciones de humedad del hormigón y de la estructura de la red de poros. Aunque según las investigaciones al respecto esta es insignificante cuando se aplican densidades de corriente y duración habituales. DIFUSIÓN Este mecanismo es prácticamente insignificante como contribución al tratamiento electroquímico, pero puede tener una incidencia significativa a lo largo de la vida en servicio de la estructura, pudiéndose reducir el nivel de alcalinidad conseguido alrededor de la armadura por la difusión de álcalis, disminuyendo en este caso la protección frente a la corrosión. ELECTROOSMOSIS. No hay estudios al respecto que nos indiquen cuantitativamente los valores de este efecto. Por lo tanto podemos a partir de los procesos anteriores establecer el siguiente modelo de actuación: a) La electrolisis produce iones hidroxilo en el cátodo en una cantidad proporcional a la carga que ha pasado a través de él. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 89 b) A partir de procesos de electromigracion una parte se mueve hacia el ánodo, abandonando el hormigón, el resto se queda alrededor de la armadura, incrementando por tanto el valor del pH alrededor del acero que llega a alcanzar valores de 13-14. c) Cualquier ingreso adicional de materia alcalina debido a la absorción o electroósmosis, se añade al efecto de electrolisis/electromigracion Fig. 2.65. Esquema de funcionamiento de la técnica de realcanización electroquímica. Las características fundamentales de este proceso son las siguientes: a) Estrategia basada en la elevada movilidad del ión OHb) Emplea corriente eléctrica TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 96 incrementando la misma una longitud de solape, cortando el tramo de barra afectada y colocando una barra corrugada del mismo diámetro (o el inmediatamente superior posible) en el mismo plano de armado, en paralelo a la removida y cogida a la primera mediante alambre metálico. 6) CHORREADO Y LIMPIEZA DE ARMADURAS En caso de que se estime que la armadura presenta un estado aceptable de conservación, se procederá a la limpieza de las mismas mediante chorro de arena a media presión, entre 5 y 10 Atm, por vía seca o húmeda, con el fin de eliminar grasas, aceites, partículas sueltas, polvo, lechadas y óxido en las armaduras, hasta conseguir un color gris metálico y un grado de preparación de la armadura Sa 2 ½. 7) PASIVACIÓN DE ARMADURAS Una vez la armadura esté limpia y decapada de óxido, se procederá a la pasivación de la misma mediante un compuesto a base de polímeros en dispersión acuosa, aglomerantes cementosos e inhibidores de la corrosión. En caso de que las armaduras a proteger o descubiertas durante la reparación tengan suficiente recubrimiento, según proyecto o según las especificaciones del producto, se aplicará solamente una capa, y con el producto seco, se procederá a la siguiente fase. En caso contrario, si no hubiera suficiente recubrimiento, se aplicarán dos capas, con un espesor total aproximado de 2 mm, y con la segunda capa seca, se procederá a la siguiente fase. Fig. 2.74: Aplicación de pasivador en la armadura. www.quimilock.es) 8) APLICACIÓN DE PUENTE DE UNIÓN Una vez saneadas o repuestas las armaduras, se procederá a la aplicación de un producto que actúe como puente de unión para mejorar la adherencia entre el hormigón existente y el material de reparación, con el fin de lograr la óptima transmisión de esfuerzos. Para nuestro caso, el de hormigones con patología de ataque por cloruros, se debe aplicar un puente de unión con base epoxi TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 97 para aislar los morteros de reparación y las armaduras de la difusión de los cloruros existentes en el hormigón. Previa a la aplicación de la lechada, se debe humedecer la superficie de hormigón hasta saturación. Se aplicará la misma con brocha o cepillo, extendiéndola por toda la superficie. Se deberá aplicar el mortero de reparación mientras en puente de unión presente pegajosidad. En caso de haberla perdido, se deberá aplicar una nueva capa sobre la existente. Para las armaduras, en caso de que se utilice el pasivador también como puente de unión, se deberá aplicar el mortero de reparación con la última capa aún fresca, sin esperar a que seque. 9) MORTERO DE REPARACIÓN ESTRUCTURAL Una vez aplicado el puente de unión, y con el mismo aún fresco, se procederá a la reconstrucción del volumen de hormigón eliminado con mortero de reparación estructural, con el fin de devolverle al elemento las prestaciones mecánicas, su forma y estado original. Se utilizará para la reparación mortero con formulación a base de polímeros y humo de sílice, con inhibidores de corrosión incorporados y fibras sintéticas. El mortero se aplicará con llana, espátula o pistola en una capa de hasta 50 mm. Si la zona a reparar tiene un espesor mayor, se realizará un encofrado de la superficie, con especial cuidado en el sellado para evitar fugas de material, y se colocarán inyectores mediante taladros, por los que se inyectará mortero fluido. 10) REVESTIMIENTO DE PROTECCIÓN Finalizados los procedimientos de limpieza de paramentos, inyección de fisuras y reconstrucción de los elementos de hormigón, se procederá a la aplicación de un revestimiento protector. El revestimiento debe ser permeable al vapor de agua pero impermeable al agua líquida, presentando bajas absorciones capilares. Debido al ambiente agresivo, debe mostrar resistencia a la difusión del CO2 y los cloruros y resistencia frente a los sulfatos. Además, debe tener buena adherencia sobre el hormigón, resistencia a la abrasión, capacidad para el llenado y puenteo de fisuras, y durabilidad. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 98 2.6.2 REFUERZO ESTRUCTURAL MEDIANTE COMPOSITES. Existen ocasiones en las que es necesario realizar un refuerzo estructural puesto que los procesos corrosivos han debilitado mucho la estructura con lo que no está en disposición de aguantar por si sola las cargas a las que está sometida. En España existe un parque de estructuras tanto en obras de edificación como civil que requiere de su reparación debido a la degradación, actualización a nuevas normativas, cambios de uso. Para dar respuesta a estas exigencias, surgió el refuerzo mediante platabandas de acero. Pero debido a su alto coste de fabricación, al ser elementos muy pesados, dificultosa colocación y a su rápido deterioro por corrosión, limitaron su uso. Más recientemente (unos 25 años atrás) aparecieron los polímeros reforzados con fibras (FRP, fiber-reinforced polymer) como sustitutivo a las platabandas de acero. Se entiende como material compuesto (composite) el material bifásico (fibra y matriz) fabricado de forma que el conjunto presenta mejores propiedades que la suma de los materiales constituyentes por separado. Los materiales componentes son identificables físicamente existiendo una interfaz entre ellos. Aunque esta definición incluye una gran diversidad de materiales (entre los materiales de construcción el hormigón armado es el ejemplo más habitual), utilizaremos el término material compuesto para referirnos a los polímeros armados con fibras (fibre reinforced polymers, FRP). Fig. 2.75: Tipos de materiales compuestos. (http://www.scielo.mec.pt/scielo.pHp?pid=S0870-83122009000200003&script=sci_arttext) Dentro del compuesto las fibras del refuerzo pueden quedar orientadas de diversas formas: a) De forma unidireccional (fibras largas) b) De manera aleatoria (Fibras cortas) c) Con disposición ortogonal (mallas ortogonales) d) En varias capas alternadas TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 99 Fig. 2.76: Tipos de composites fibrosos. (http://www.scielo.mec.pt/scielo.pHp?pid=S0870-83122009000200003&script=sci_arttext) Se trata de un material formado por dos fases: fibras y matriz como ya hemos comentado. En general las fibras son las responsables de las propiedades resistentes del material compuesto, mientras que la matriz envuelve a las fibras configurando geométricamente el elemento, transmite los esfuerzos entre las fibras y las protege de posibles daños mecánicos o ambientales. Las matrices de los composites se pueden clasificar en termoestables o termoplasticas, los más empleados en construcción suelen ser los termoestables. MATRICES POLIMÉRICAS TERMOESTABLES TERMOPLASTICAS Poliesteres Insaturados (UP) Vinilester (VU) Epoxi (EP) Fenolicas (PF) Polyimidas (PI) Nylon Poliesteres saturados (PET-PBT) Policarbonato (PC) Poliacetato Poliamida (PA) Polieter-Eter Ketona (PEEK) Polisulfonato (PSUL) ELASTOMEROS POLIURETANO (PU) SILICONAS (SI) Tabla 2.14. Clasificación de matrices en Materiales compuestos. Elaboración propia. Los FRP han comenzado a utilizarse como materiales de construcción debido a que poseen ciertas propiedades que hacen que su uso pueda resultar potencialmente ventajoso frente a materiales tradicionales como el hormigón o el acero. Entre estas propiedades pueden citarse: 1. Gran ligereza y buenas características mecánicas, destacando sus elevadas resistencia y rigidez específicas y buena resistencia a la fatiga. Esto se traduce en economía y facilidad de transporte y puesta en obra, reduciéndose los plazos y costes de ejecución, sin olvidar la reducción de cargas muertas o, en el caso de aplicaciones en refuerzos, la mínima modificación que supone en las dimensiones del elemento reforzado. 2. Resistencia a la corrosión y al ataque de agentes ambientales, una ventaja importante en aplicaciones costeras, marinas y en general en todos aquellos ambientes que sean agresivos, siendo el mantenimiento prácticamente nulo 3. Poseen una baja conductividad térmica y no producen interferencias con campos electro-magnéticos, lo que les hace insustituibles en algunas aplicaciones. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 100 4. Presentan gran libertad de formas y diseños, y existe la posibilidad de moldeo en grandes piezas, por lo que en ocasiones de difícil ejecución con materiales tradicionales, se puede contemplar su utilización sin ningún tipo de limitaciones desde el punto de vista de proceso de fabricación. Eligiendo el tipo de fibra y la matriz, el porcentaje de refuerzo y la orientación de las fibras, puede diseñarse el material con las características que requiera cada aplicación Existe una gran variedad de aplicaciones de polímeros armados con fibras. Atendiendo a su funcionalidad, los principales formatos en que se aplican estos materiales son: 1) Laminados de FRP para refuerzo exterior. Se utilizan principalmente laminados de fibra de carbono y resina epoxi, que pueden ser de dos tipos: laminas prefabricadas (fibra+resina) que posteriormente se adhieren a la estructura, y hojas o tejidos de fibra que se aplican junto con la resina a la estructura formándose el material compuesto in situ al curar la resina. 2) Redondos de FRP para armar el hormigón en lugar de la armadura de acero tradicional, para evitar el acero y los consiguientes problemas de corrosión, mantenimiento, etc. 3) Cables y tendones de pretensado, principalmente con fibra de carbono y aramida. Se utilizan debido a sus elevados módulo y resistencia específicos, excelentes comportamiento a fatiga y resistencia a la corrosión, para reducir costes de mantenimiento. 4) Perfiles de FRP o elementos tipo sándwich como alternativa a la estructura clásica de hormigón armado o metálica en la construcción de pasarelas y puentes. Como hemos comentado estos materiales compuestos están formados en su mayoría (para este tipo de reparaciones) por una matriz polimérica y fibras de carbono, vidrio o aramida. Normalmente se comercializa en forma de bandas que se pegan al elemento a reforzar mediante un adhesivo. En la siguiente tabla se muestran las parejas más habituales de matrices y fibras para composites. MATRIZ FIBRA POLIESTER VIDRIO VINILESTER VIDRIO ARAMIDA EPOXI VIDRIO ARAMIDA CARBONO FENOLICA VIDRIO TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 101 FIBRAS DE CARBONO [76] Se obtienen a partir de una fibra previa, a la cual se le llama "precursor" y que puede ser el PAN (poliacrilonitrilo), en cuyo caso el proceso se denomina PAN, o el PITCH, que es una especie de alquitrán, en cuyo caso el proceso se denomina PITCH. En ambos procedimientos, se pasa por unas fases sucesivas de: tratamiento térmico e hilado, calentamiento hasta 1.000 ó 2.000 ºC según el proceso, carbonización y grafitización. De esta forma se consiguen fibras de carbono de alto módulo con alta o baja resistencia. Fig. 2.77 Fibra de Carbono vista al microscopio. (http//commons.wikimedia.ogr/wiki/File:Fibra_de_carbono_vista_con_una_lupa.) Previo a la grafitización se han obtenido fibras de carbono de bajo módulo y alta resistencia. Por lo que a las fibras de carbono de alto módulo deberían denominarse fibras de grafito. Las características más importantes de las fibras de carbono o grafito son las siguientes: - Gran rigidez. - Bajo peso. - Alta resistencia. -Coeficiente de dilatación muy bajo, lo que le proporciona una gran estabilidad dimensional a las estructuras. - Conductividad térmica elevada. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 102 - Alto coste. - Baja resistencia al choque. - Favorece corrosiones de tipo galvánico debido a las diferencias de potencial que genera en contacto con los metales. La relación características/precio es bastante alta, por lo que su uso en la edificación se limita a actuaciones de reparación y refuerzo estructural En las siguientes imágenes podemos ver las diferentes aplicaciones de la fibra de carbono en los casos de reparación y refuerzo estructural . Fig. 2.78 Muestras cedidas por la empresa DRIZORO sobre las aplicaciones de fibra de Carbono en la rehabilitación estructural. Elaboración propia TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 103 FIBRAS DE ARAMIDA. [76] Las fibras de aramida son orgánicas y sintéticas y se obtienen mediante un proceso de extrusión e hilado a partir de poliamidas aromáticas del tipo politereftalato de polifenilendiamida. Existen distintos tipos de fibras de aramida siendo el Kevlar la que ha tenido el mayor éxito comercial. Las cuatro principales son: Kevlar Rl, Kevlar 29, Kevlar 49 y Nomex. De todas ellas es el Kevlar 49 la fibra que más se utiliza para los composites de altas prestaciones. Fig. 2.79. Malla Kevlar 1x1.( www.clickcarbono.com) Las principales características de las fibras de aramida en general y del Kevlar en particular, son: - Muy bajo peso. - Gran resistencia al impacto. - Gran resistencia a la tracción. - Muy baja resistencia a la compresión. - Escasa adherencia a matrices termoplásticas. - Resistencia a agentes químicos. - Estabilidad mecánica entre -30 ºC y +200 ºC. Es muy importante que el aditivo elegido sea compatible con los demás componentes del compuesto y que sus propiedades sean, como mínimo, las exigidas al composite, para no disminuir las características exigidas al mismo. FIBRAS DE VIDRIO. [76] Son las más utilizadas como refuerzo en los composites aplicados a la construcción, debido, fundamentalmente, a la excelente relación existente entre características y precio. Las fibras de vidrio están elaboradas con las mismas TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 104 materias primas que el vidrio: sílice, cal, alúmina y magnesita, a las cuales se les añaden ciertos óxidos en porcentajes muy estrictos, según los tipos de fibras que se quieran obtener. Fig. 2.80: Malla Fibra de Vidrio. (www.redefibra.com) Todos estos componentes se mezclan y trituran hasta conseguir una mezcla homogénea que se introduce en un horno de fusión a la temperatura de 1550 ºC, en el cual la mezcla pasa progresivamente a un estado líquido. El vidrio en estado líquido pasa por las hileras, por centenares de orificios de 1 a 2 mm de diámetro, a la salida de los cuales son estirados mecánicamente hasta conseguir unos filamentos de 5 a 24 micras, dependiendo de las aplicaciones. Posteriormente se revisten estos filamentos con una dispersión acuosa de compuestos, generalmente orgánicos, operación denominada "ensimaje" que garantiza la unión entre filamentos y la protección del hilo. Los filamentos, una vez revestidos, se reúnen para formar el hilo al que finalmente se le da un acabado textil o plástico. Las presentaciones industriales de la fibra vidrio para su uso como material de refuerzo de las matrices orgánicas son las siguientes: - Mat: fieltros de hilos cortados o continuas aglomerados entre sí mediante un ligante químico. - Roving: bobinas de filamentos (roving directo) o hilos de vidrio (roving ensamblado) que han recibido un ensimaje plástico. - Tejido: superficies constituidas por mechas de roving directo en trama y urdimbre, tratados principalmente con ensimaje plástico. - Hilos cortados: hilos cortados generalmente en longitudes de 3 a 12 mm. - Fibras molidas: fibras trituradas hasta longitudes comprendidas entre O, l y 0,02 mm. Manteniendo su diámetro entre 10 y 17 micras. Las principales características de estas fibras son las siguientes: TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 105 - Buenas resistencias mecánicas. - Buen aislante eléctrico. - Baja densidad. - Incombustibilidad. - Estabilidad dimensional. - Imputrescibilidad. - Buena flexibilidad. - Bajo costo. - Buena resistencia a agentes químicos. - Baja rigidez. - Menor resistencia a la fatiga que otras fibras. - Alta dureza. Como hemos comentado actualmente se está investigando las aplicaciones de Redondos de FRP para armar el hormigón en lugar de la armadura de acero tradición. En este caso presentamos las características de redondo fabricado por pultrusión para uso como armadura de hormigón. Está compuesto por una matriz a base de resina de Vinyl ester con un armado de roving de fibra de vidrio. [77] Su tipología puede resumirse como un núcleo de fibras de vidrio embebido en una matriz de resina polimérica zunchada por tejidos de la misma fibra hasta conseguir la forma y sección deseada. El redondo se fabrica con un recubrimiento de granulado de cuarzo, adherido por resina resistente a altas temperaturas, cuyo fin es garantizar su adherencia al hormigón. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 112 3.1.1 TORRE DE VIGILANCIA CASTILLO DE SAN SEBÁSTIAN (CÁDIZ) El conjunto de las edificaciones defensivas del Castillo de San Sebastián y Avanzada de Santa Isabel está situado en uno de los extremos de la playa de la Caleta, frente al Castillo de Santa Catalina, sobre una pequeña isla desde la que se protegía el frente norte de la ciudad de Cádiz. Se encuentra unido a tierra con un malecón que corresponde a la calle de Fernando Quiñones. Fig. 3.1. Esquema de situación del Casillo de San Sebastián en Cádiz. (http://www2.uca.es/orgobierno/rector/Cádiz%20ciudad%20fortificada/Planos%20de%20situacion/slides/Cádiz%20interior.html) 3.1.1.1 SITUACIÓN El Castillo de San Sebastián se ubica en el lugar donde estuvo la antigua ermita de San Sebastián. A principios del siglo XVII se construyó el antiguo Castillo, que fue transformado en 1706. Sus muros formaban un polígono de nueve lados con dos ángulos entrantes y el resto salientes. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 113 Fig. 3.2. Plano de situación del Casillo de San Sebastián en Cádiz. Planos cedidos por Tragsatec Sevilla. Fig. 3.3 .Foto aérea del Casillo de San Sebastián en Cádiz. Fotos cedidas por la empresa Tragsa 2008, Todo el perímetro estaba provisto de parapeto con cañoneras y foso de agua con dos puentes levadizos. Ante el foso había una plaza de armas que defendía todo el terreno de la isla. En el ángulo noroeste se encontraba una Torre almenara y la ermita de San Sebastián. Toda la isla estaba protegida por un parapeto en todo su perímetro, excepto en el frente sur, que se dejaba con su defensa natural. En 1706, se inician las obras del Castillo, de planta irregular con nueve lados, con parapetos, cañoneras, dos fosos de agua y puentes levadizos. En 1739, controlaba con su artillería la entrada de la Caleta y el canalizo sur de la Bahía. Posteriormente, en 1860 en la zona de avanzada se construyó una imponente batería acasamatada. Durante el siglo XIX se levantó un largo malecón por el que el Castillo quedaba unido a tierra, a la puerta de La Caleta, ya que en un principio tenía que esperarse a la bajamar para acceder al Castillo. En su interior se levanta un faro con estructura de hierro, construido en el año 1908. Posteriormente se inicia la construcción de la Torre de Vigilancia (1949) la cual es motivo de estudio en este trabajo. 3.1.1.2 CARACTERIZACIÓN DE LA EDIFICACIÓN. El Castillo de San Sebastián y la avanzada de Santa Isabel son un conjunto de edificaciones situadas al Oeste del casco histórico de la ciudad de Cádiz, frente a la playa de la caleta, unidos a tierra mediante un malecón. Aunque se estima que ya desde la época romana existían edificaciones en el lugar, el conjunto edificatorio del Castillo se construyó sucesivamente entre los siglos XVIII y XIX. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 114 Fig. 3.4. Sección longitudinal de las bóvedas del polvorín. Planos cedidos por Trasatec Sevilla 2008. En el centro del conjunto edificatorio de la Avanzada de Santa Isabel se encuentra una edificación de planta rectangular, situada sobre un tell o montículo artificial que esconde diferentes dependencias acorazadas. En el interior de esta falsa montaña se instalaron inicialmente los departamentos del polvorín existente en la fortificación del Siglo XIX. La Torre, junto con el malecón que une el Castillo con la ciudad de Cádiz, es el elemento más reciente del conjunto fortificado. El polvorín parece datar de la época de construcción de la Avanzada, mientras que la Torre Vigía, fue construida a mediados del siglo pasado. El polvorín está compuesto por un conjunto formado por tres bóvedas rebajadas, que delimitan las ocho habitaciones y el pasillo central de tránsito, así como una galería perimetral de reducidas dimensiones para ventilación, todo ello sustentando una montaña artificial de protección. La Torre Vigía es un edificio de cuatro alturas de estilo modernista andaluz, construida sobre la montaña artificial bajo la que se encuentra el polvorín. Las bóvedas del polvorín son de hormigón de granulometría poco cuidada y con un contenido bajo en cemento, lo que provoca que las prestaciones mecánicas y durables sean bajas. No se han detectado daños en la cimentación del polvorín, y tampoco se han observado daños en las bóvedas que puedan provenir de un mal comportamiento de su cimentación. Las habitaciones del polvorín, son de planta rectangular y su estructura se compone de bóvedas rebajadas que apoyan en pilas-tabique de 1,00 m de espesor. Sobre dichas bóvedas gravita la carga de la montaña artificial, dispuesta con el objeto de proteger el polvorín del fuego de artillería enemigo en caso de ser atacado el Castillo. La montaña artificial está compuesta de materiales granulares sobre los que se construyó la Torre vigía unos 100 años después de la ejecución del polvorín. Debido a que el polvorín fue concebido y construido para almacenar pólvora en él, es de suponer que el espesor de las bóvedas se determinó con el objeto militar de proteger la pólvora de la artillería enemiga, por lo que están sobredimensionadas para su labor civil de soportar el peso de la montaña artificial que gravita sobre dichas bóvedas. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 115 No se dispone de datos relativos a la tipología ni cota de cimentación del polvorín. Estimamos que su cimentación debe de apoyar sobre una base de rellenos cementados mediante mortero de cal, hasta llegar a estrato competente. Encima de la montaña, sobre el polvorín, se construyó a mediados del siglo XX una Torre Vigía y de mando. Fig. 3.5. Alzado Este de la edificación (frontal). Elaboración propia Fig. 3.6. Alzado Oeste de la edificación (posterior). Elaboración propia TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 116 LA TORRE Esta Torre fue ejecutada en dos fases, tal y como delata la estructura así como documentación del estudio Histórico. La primera (1943) la elevó hasta la segunda planta. La ampliación (1960) hasta la configuración actual está atribuida al arquitecto Casto Fernández Shaw. La Torre vigía consta de cuatro plantas con un castillete visitable sobre la última. El acceso se realiza directamente a la planta segunda y está situado en la fachada Este, a través de una estrecha escalera exterior. A la planta primera se accede mediante dos puertas que comunican directamente con el exterior, y consiste en dos habitaciones, separadas por un muro de hormigón y con un desnivel aproximado entre ellas de 0,65 m. Desde la habitación situada junto a la fachada Este puede accederse a la planta segunda mediante una escalera interior. Fig. 3.7. Fachada principal de la Torre. Elaboración propia Fig. 3.8. Fachada posterior de la Torre. Elaboración propia TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 117 Fig. 3.9. Plantas Estado actual de la Torre. Planos cedidos por Tragsatec Sevilla 2008. La planta segunda, al igual que la primera, está compuesta por dos niveles con una diferencia de cota aproximada de 0,90 m entre ellos, salvable mediante una pequeña escalera interior. En la tercera planta, toda al mismo nivel, es destacable el puesto de mando, totalmente diáfano, cuya cubierta se encuentra totalmente en voladizo, sustentada por cinco vigas de canto variable. La planta cuarta tan solo ocupa la mitad oriental del edificio, siendo el resto una amplia terraza, desde la que se puede subir a través de una escalera metálica a la cubierta del castillete. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 118 El edificio completo está sustentado por seis pilares de hormigón armado de 1,00x1,00 m, formando en planta un rectángulo de aproximadamente 7,00x10,00 m. Estos pilares llegan hasta la losa de la planta tercera, lugar en el cual los pilares más occidentales mueren debido al voladizo y la ventana corrida del puesto de mando. Los pilares se encuentran arriostrados entre sí por varios muros de hormigón armado de 1,00 m de espesor. Dichos muros nacen en la parte superior de la planta primera, como si de una viga de descuelgue se trataran. Los muros de las fachadas Norte y Sur situados más al Oeste mueren a media altura de la planta segunda, formando petos de protección sobre los que se instalan sendas ventanas corridas. Por otra parte, los muros situados en estas mismas fachas, situados en la zona Este del edificio, así como el muro principal interior del edificio llegan hasta la losa de la planta tercera. Sin embargo, el muro de la fachada Este continúa por esta planta hasta la losa de la planta cuarta. Todos los muros son continuos sin aberturas, excepto el de la fachada Este, horadado por las puertas y ventanas que conforman dicha fachada. Los forjados del edificio son losas macizas de hormigón armado, de espesores variables. Es singular destacar la presencia de una doble losa en la planta tercera, de 0,40 m de espesor la inferior y 0,20 la superior, con una cámara de aire de 0,80 m vacía entre ellas. Sobre la planta cuarta se alza un castillete formado por vigas de descuelgue y una losa, apoyadas sobre el cerramiento por unos perfiles metálicos. No se dispone de información relativa a la cimentación, pero catas de inspección realizadas en el exterior del edificio sugieren que la base de los pilares a nivel del terreno están arriostrados por vigas de hormigón, y que dichos pilares continúan con la misma forma y dimensión hacia el interior de la montaña artificial, probablemente hasta las bóvedas del polvorín tal y como aparecen reflejados en los planos militares del anteproyecto de la Torre de Mando donde el edificio se conecta al a través de los pilares que se apoyan directamente en los muros perimetrales de la bóveda izquierda del polvorín. Fig. 3.10. Esquema 3d de la Torre. Planos cedidos por Tragsatec Sevilla 2008. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 119 Fig. 3.11. Planta anteproyecto Torre. Planos cedidos por el Archivo Militar. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 120 Fig. 3.12. Alzados anteproyecto Torre. Planos cedidos por el Archivo Militar. Fig. 3.13. Sección transversal anteproyecto Torre y Polvorín. Planos cedidos por el Archivo Militar Fig. 3.14. Sección longitudinal anteproyecto Torre y Polvorín. Planos cedidos por el Archivo Militar TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 121 Se realizan una serie de catas donde se constata lo estipulado en los planos militares del anteproyecto de la Torre de mando y podemos comprobar como los pilares continúan hacia el interior del donde se unirán a los muros donde se sustentan las bóvedas del polvorín y de esta manera transmitirán los esfuerzos y las cargas producidas en la Torre al estrato resistente donde se encuentran cimentados los muros del polvorín. 3.1.1.3 CARACTERÍSTICAS CLIMATOLÓGICAS DEL ENTORNO La caracterización del clima en la zona donde se encuentra emplazado el Castillo, surge de la necesidad de discriminar las posibles causas de los deterioros observados en la edificación debidos a una mala durabilidad de los materiales que la componen como hemos comentado en el anterior apartado. La información necesaria para el conocimiento de los parámetros que han permitido la caracterización del clima se han tomado del Instituto Nacional de Meteorología. Con dichos datos se ha procedido a determinar: En primer lugar, se han cuantificado las variables climáticas condicionantes de los procesos de deterioro detectados en los elementos del edificio, estas serían las variables termopluviométricas, incluido el número de días de sol, heladas, evapotranspiración, etc. y el viento. En segundo lugar, a partir del estudio de estas variables y del levantamiento de daños realizado (Ver anejo 1 planos) se ha establecido un índice de susceptibilidad climática donde se analiza la potencial alteración de los materiales para los diferentes procesos de degradación. La agresividad del medio puede cuantificarse a través del análisis de las siguientes variables climáticas: - Temperatura: las variaciones térmicas son causantes directa o indirectamente de importantes fenómenos de meteorización como se explicará posteriormente. Fig. 3.15. Cata cimentación Torre (pilar).Elaboración propia Fig. 3.16. Cata cimentación Torre (riostra).Elaboración propia TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 128 Fig. 3.27. Estado armadura fachada levante Torre mirador. Elaboración propia Fig. 3.28. Estado armadura fachada poniente. Elaboración propia La acción que las distintas variables climáticas tienen en la generación de patologías que afectan a los materiales de la estructura bajo estudio dependen en gran medida de los límites que estos alcancen por lo que presentamos una tabla con los datos climáticos de la zona a estudio más significativos y que pueden tener más influencia a la hora de desarrollar y producir diferentes patologías. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 129 RESUMEN DE LOS DATOS CLIMÁTICOS DE LA ZONA DONDE SE UBICA EL CASTILLO DE SAN SEBASTIÁN Temperatura Media de las máximas absolutas mensuales 23,0ºC Mínima media mensual 3,0ºC Máxima media mensual 37ºC Media anual 18ºC Precipitaciones Precipitación total anual 575 mm Precipitación media mensual 47,90 mm Máxima precipitación media mensual 95 mm Mínima precipitación media mensual 5 mm Nº de días de lluvia al año 85 Días despejados 117 Días de niebla 80 Viento Velocidades medias 35 Km/h rumbo 200º Direcciones predominantes 200º-20º Nº horas de sol anuales 3162 Tabla 3.1: Resumen datos climáticos Cádiz De los resultados anteriormente recopilados es posible concluir que la Torre se encuentra situado en una zona de precipitaciones medias y temperaturas agradables, caracterizadas por una temperatura media en torno a los 18.10º C. Nunca se dan temperaturas por debajo de los 0º C y, por consiguiente, no son esperables ni heladas ni nevadas. Por otra parte, las lluvias no coinciden con periodos de insolación, es decir, las lluvias se dan, fundamentalmente, en invierno y no en primavera. Existe un gran número de días despejados y de horas de sol. El viento, es quizás, la acción climática más agresiva y condicionante. Por una parte, sus velocidades medias son altas y, por otra, está fuertemente diseccionado, es decir, sopla casi siempre en una misma dirección. Suroeste-Noreste. Siendo más predominantes los vientos de levante pero teniendo mayor intensidad los de poniente. En la siguiente tabla teniendo en cuenta los valores obtenidos para las variables climáticas analizadas establecemos un cuadro de vulnerabilidad o susceptibilidad de deterioro atendiendo sólo a las acciones climáticas y sin tener en cuenta los materiales sobre las que actúan. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 130 PROCESOS DE DETERIORO FACTORES CONCLUSIÓN AGUA Precipitación media Daños por escorrentía ATAQUE SALINO No existe coincidencia de periodos de insolación asociados a precipitaciones por lo que no hay procesos de humectaciónsecado asociados al mismo. Viento acarrea aerosoles marinos Acción de secado del viento Ataque por sales Humectación-secado a través de agua transportada por viento y la propia acción secadora del soleamiento y el propio viento. TEMPERATURA Gradiente térmico medio-bajo No existen patologías asociadas ATAQUE HIELO-DESHIELO No existen días de helada No existen patologías asociadas a ataques hielo-deshielo ACCIÓN ABRASIVA Presencia de fuertes vientos de poniente y levante que acarrea partículas en suspensión. Problemas de abrasión en paramentos. Tabla 3.2: Acciones debidas a condicionantes climáticos en Torre Vigilancia 3.1.1.4 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES. Se realiza un análisis de la estructura de la Torre mediante una serie de ensayos para averiguar las características del hormigón y el acero utilizado en la misma para poder verificar posteriormente la perdida de resistencia de la misma debido a las patologías existentes. Para ello se ejecutan una serie de ensayos para conocer las características de los materiales que conforman el edificio. Ensayos para el análisis de acero: Se realizan tomas de muestras de armaduras de la estructura para realizar posteriormente ensayos de tracción según la norma UNE 36097. Fig. 3.29. Toma de muestras de acero para análisis Castillo San Sebastián (Cádiz). Fotos cedidas por Geocisa. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 131 Ensayos para el análisis de hormigón: Los análisis y ensayos para el estudio del hormigón han sido los siguientes: a) Determinación de la velocidad de los impulsos ultrasónicos UNE-EN 12504-4:2004. Para determinar la calidad del hormigón utilizado en la estructura. Fig. 3.30 Ensayos para velocidad ultrasonidos Castillo San Sebastián Cádiz. Fotos cedidas por Geocisa. b) Ensayos de refrentado y resistencia a la compresión UNE 83304-86. Una vez realizada la inspección por ultrasonidos se han seleccionados los puntos de extracción de probetas testigo de forma que fueron representativas de la calidad del hormigón presente en la edificación. Se han extraído 12 testigos de hormigón para su ensayo a compresión. Seis de las probetas se tomaron de elementos estructurales internos, vigas y pilares, así como una probeta del forjado. En todos los casos se han nombrado con las siglas HMI-HME y a continuación un número correlativo del 1 al 6. Fig.3.31 Maquina extracción testigos H.A. Geocisa TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 132 Fig.3.32: Testigo H.A. Torre mirador Castillo San Sebastián Cádiz. Geocisa. c) Ensayos de avance del frente carbonatado UNE EN 14630. En cada uno de los 12 testigos extraídos se ha realizado la adición de fenolftaleína para estudiar la posición del frente carbonatado. d) Evaluación del contenido de cloruros UNE EN 112010. En cada uno de los testigos se han realizado ensayos del contenido de cloruros en dos zonas de cada testigo: - Una primera situada en la parte más exterior del testigo. - Una segunda zona situada en la parte más interior. De esta forma se puede analizar si el contenido de cloruros avanza progresivamente hacia el interior del elemento de hormigón armado o bien se encuentra por igual en ambas zonas. El muestreo realizado en forma de perfil, permite conocer cuál es la distribución del agresivo, determinando el nivel de exposición de los elementos, discerniendo si el agresivo está penetrando desde el exterior o si se encontraba presente en la propia masa de hormigonado, como contaminante de alguna de las materias primas (generalmente agua o arenas mal lavadas. Para el contenido en cloruros, el límite máximo prescrito por la EHE es de 0,4 % en relación al peso de cemento. Si suponemos un hormigón de calidad media-baja (250-300 kilogramos de cemento por metro cúbico de hormigón), este límite se situaría entre 0,05 – 0,1 % en relación al peso de hormigón, pudiendo por tanto tomar el 0,1 % como límite máximo admisible. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 133 3.1.2 VILLA EL CASTILLITO. SANLUCAR DE BARRAMEDA (CÁDIZ) La edificación de la Villa “El Castillito” parece ser uno de los ejemplos de villas u hotelitos de playa que se realizaron junto a la zona de playa de Sanlúcar de Barrameda a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, de los cuales aún se mantienen algunos ejemplos en la misma avenida Bajo de Guía donde se sitúa la edificación que nos ocupa. Se trata de una edificación desarrollada en planta sótano y planta baja, con una escalera que da acceso a estas dos plantas, a un Torreón en planta primera y un mirador en planta cubierta. El acceso principal se realiza en planta baja a través de un gran portalón que se abre a la avenida Bajo de Guía y que da acceso a un espacio a modo de recibidor desde el cual se puede acceder a un salón a la derecha y otro a la izquierda, ambos de características similares, y a un salón central que es el espacio de mayos superficie de la planta. Tanto el salón central como los laterales tienen techos abovedados y son los espacios más nobles de la edificación. Desde el salón de la izquierda parte un pasillo que lleva hasta la parte trasera de la edificación saliendo al exterior mediante un porche cubierto, el pasillo da acceso a varias salas y al espacio en planta baja del Torreón trasero, en la parte trasera de la edificación existe un patio desde el cual se puede acceder a la planta sótano a través de una escalera cubierta, El salón situado a la derecha de la entrada ocupa la planta baja del Torreón delantero de la edificación, a través de este espacio se llega a un pasillo que da acceso a dos habitaciones y también a la escalera principal de la edificación mediante la cual se comunican todas las plantas. El sótano tiene la misma superficie que la planta baja, aunque algunos espacios no poseen acceso (como la zona bajo la entrada principal o el Torreón trasero). La distribución de esta planta es muy similar a la de la planta baja, con tres salones principales (situados bajos los salones de planta baja) siendo el central el de mayor superficie, sin embargo los techos no son abovedados sino planos. El resto de las estancias se distribuyen en las alas izquierda y derecha a través de sendos pasillos. Al final del pasillo del ala izquierda se llega a una escalera a través de la que se sale al patio trasero de la parcela. El acceso a la planta primera se hace únicamente mediante la escalera principal, esta da a un pequeño distribuidor desde el cual se accede al salón de planta primera que ocupa el espacio del Torreón delantero, desde ese mismo distribuidor se accede a la planta de cubiertas del resto de los espacios de planta baja, y es por estas cubiertas por las que se tiene acceso al espacio de planta primera que ocupa el Torreón trasero. La escalera continúa un tramo más, dando acceso a la cubierta del Torreón delantero que sirve de mirador hacia la zona de playa, el río Guadalquivir y el coto de Doñana. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 134 3.1.2.1 SITUACIÓN La edificación se sitúa en la confluencia de las avenidas Bajo de Guía y Cabo Noval, cercano a la playa y con vistas al río Guadalquivir y al coto de Doñana. La parcela en la que se sitúa esta edificación es de forma rectangular, de 2546 m² según ficha catastral, y en la misma parcela se incluyen las edificaciones y espacios libres que forman parte del actual centro I.F.A.P.A. de Sanlúcar de Barrameda. La parcela se encuentra actualmente dividida en dos partes por un vallado metálico, delimitando este la zona destinada a usos para el centro I.F.A.P.A. y la zona de la edificación que nos ocupa que se encentra actualmente abandonada y sin uso. El acceso principal a la edificación se realiza directamente desde la avenida Bajo de Guía, aunque existe otro acceso al interior de la parcela por la plazoleta trasera anexa a la avenida Cabo Noval, esta entrada secundaria da acceso a un pequeño jardín, actualmente en abandono, desde el cual se puede acceder tanto a la planta baja de la edificación como a la planta sótano. Fig. 3.33. Esquema de situación de la Villa El Castillito. Sanlúcar de Barrameda. Elaboración propia Fig. 3.34: Fotografía aérea ubicación Castillito TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 135 3.1.2.2 CARACTERIZACIÓN DE LA EDIFICACIÓN. La estructura vertical es de muros de carga de sillería labrada en pilastra, esquinas, dinteles, arcos en capialzados, jambas de ventanas, de mampostería concertada en muros delanteros, de fábrica de ladrillo en los cercos de los huecos , y de fábrica mixta sin concertar e hilada de ladrillo. Fig. 3.35: Alzado frontal Villa el Castillito. Planos cedidos por Tragsatec TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 136 Fig. 3.36: Plantas Villa el Castillito. Planos cedidos por Tragsatec. La estructura horizontal está realizada en hormigón armado en forma de losas planas, vigas e incluso las bóvedas de los salones laterales y del salón central. La edificación se encuentra en estado de abandono desde hace años y ha sufrido importantes deterioros tanto en la estructura como en los elementos de carpintería, acabados, etc. Fig. 3.37: Fachada frontal Villa el Castillito. Elaboración propia Fig. 3.38. Fachada posterior Villa el Castillito TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 137 Fig. 3.39: Fotografía de Conjunto Villa el Castillito. Elaboración propia A finales de 2007 se realizó un proyecto y obras para mejorar la imagen exterior del edificio, así como la demolición de varios elementos en situación precaria, el arreglo de la cubierta para evitar filtraciones de agua y la protección de algunos elementos de valor en el interior de la edificación. El estado actual de la edificación es bastante malo, encontrándose la mayoría de los forjados en mal estado y en algunas zonas se encuentran apuntalados, posiblemente colapsados, con riesgo de desprendimiento de material y caída de elementos. 3.1.2.3 CARACTERÍSTICAS CLIMATOLÓGICAS DEL ENTORNO Sanlúcar tiene un clima de tipo mediterráneo oceánico. Presenta un escaso índice de precipitaciones y las temperaturas más suaves de la provincia. La insolación alcanza un promedio anual de 3000 a 3200 horas, siendo uno de los municipios más soleados de Europa. El verano es seco y algo más húmedo en la franja litoral por la influencia atlántica. Por lo tanto el clima es templado y cálido. En invierno hay en Sanlúcar de Barrameda mucho más lluvia que en verano. La clasificación del clima de Köppen-Geiger es Csa (Clima mediterráneo), lo que se traduce en inviernos templados y lluviosos y veranos secos y calurosos con otoños y primaveras variables tanto en temperaturas como en precipitaciones. La temperatura media anual e se encuentra a 17.8 °C. La precipitación es de 548 mm al año. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 144 3.1.3.2 CARACTERIZACIÓN DE LA ACTUACIÓN. El nuevo canal de desvío tiene una longitud de 3.688 metros, con capacidad para transportar un caudal máximo de 137,86 m3/s. Consiste en una estructura de hormigón armado en forma de U, con una anchura de entre 6 y 7 metros y una altura de entre 3,3 y 4,5 metros. Además, consta de 8 obras de paso para los cruces con las infraestructuras viarias existentes, así como una obra de paso para el cruce con la línea férrea Sevilla - Cádiz y su futura ampliación. Junto al canal se ha construido un nuevo camino de servicio y un paseo peatonal. De forma simultánea, se han realizado labores de saneamiento en el Arroyo Hondo con el objetivo de encauzar las aguas fecales que recibía hasta la red de saneamiento y evacuar aguas pluviales hasta el nuevo canal. Fig. 3.46. Desvío Arroyo Calzas Anchas utrera. (https://www.chguadalquivir.es) TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 145 Fig. 3.47. Canal Calzas Anchas (Utrera).(www.abc.es). 3.1.3.3 CARACTERÍSTICAS CLIMATOLÓGICAS DEL ENTORNO. El clima de Utrera se caracteriza por la alternancia anual de un período seco de más de cuatro meses con altas temperaturas y otro (Otoño-Invierno) húmedo de temperaturas suaves. El tipo climático corresponde al “Mediterráneo subtropical” o bien “Seco subhúmedo MESOTÉRMICO”. La distribución mensual de las lluvias responde a las pautas mediterráneas, con máximas en Otoño-Invierno y mínimas muy acusadas en los meses estivales. El 41% de las lluvias se producen en Otoño. La temperatura media anual es de 17,5ºC. La media de las máximas absolutas anuales es 41,9ºC., destacando Julio, en cuanto a las mensuales con 41,2ºC. El mes frío es Enero, siendo la media de sus mínimas absolutas 0,8ºC. Hay una dominación de los vientos de dirección NE en los meses de Enero-Febrero, haciéndose en los siguientes más patentes los del SW, hasta hacerse predominante entre los meses de Mayo y Agosto, volviendo entonces a aumentar los del NE. 3.1.3.4 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES. Se proyecta un nuevo canal con secciones en U mediante Muros de contención y Losa de hormigón.Los muros de contención que han sufrido el colapso pertenecen a la sección tipo 5 (ver anexo proyecto adjunto), estos son de hormigón armado de 30 cm de espesor, con una armadura en el trasdós de Ø 16 a 20 cm y en el intradós de Ø 12 a 20 cm. La losa de cimentación es de 30 cm con una armadura longitudinal de Ø 12 a 20 cm (superior e inferior) y transversal de Ø 16 a 20 cm (superior e inferior), según se aprecia en el siguiente gráfico. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 146 Fig. 3.48: Caracterización geométrica sección tipo 5 (Proyecto de refuerzo estructural del canal de desvío del arroyo Calzas Anchas. t.m. de Utrera (SEVILLA). Fig. 3.49: Detalle armadura sección tipo 5 ((Proyecto de refuerzo estructural del canal de desvío del arroyo Calzas Anchas. t.m. de Utrera (SEVILLA). TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 147 Fig. 3.49b: Apuntalamiento provisional en tramos aguas abajo y aguas arriba de la zona afectada por el desplome.Canal de desvío del arroyo Calzas Anchas. t.m. de Utrera (SEVILLA). TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 148 Fig. 3.49c: Detalle corrosión armadura descubierta. Canal de desvío del arroyo Calzas Anchas. t.m. de Utrera (SEVILLA). Fig. 3.49d: Detalle corrosión armadura descubierta. Canal de desvío del arroyo Calzas Anchas. t.m. de Utrera (SEVILLA TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 149 3.2 ANÁLISIS TEÓRICO DE RESULTADOS Inicialmente, vamos a analizar los datos técnicos que los diferentes autores proporcionan en cuanto a :tensión de rotura, avance del frente de carbonatación y difusión del ion cloruro y sulfato con los que obtendremos un patrón, para poder confrontarlos con los resultados reales, que hemos obtenido en los análisis realizados a los diferentes testigos extraídos de los elementos a estudio. En la actual EHE-08, no sólo se indican las proporciones de la mezcla de hormigón que son adecuadas para resistir en cada tipo de ambiente, sino que además se contempla un Anejo 9, que abre la puerta al uso de modelos para la predicción de la durabilidad del hormigo en relación a la corrosión de la armadura. Estos modelos son todavía muy poco precisos ya que no están calibrados a largo plazo Hacemos un análisis teórico de los dos parámetros que pueden afectar, en mayor medida, en los procesos corrosivos que se originan en las estructuras de hormigón. En este caso serían la Carbonatación del hormigón que recubre las armaduras y la acción por difusión de los iones Cloruros en la estructura. CARBONATACIÓN. El proceso de Carbonatación de hormigón induce a la neutralización de la matriz de cemento como consecuencia de la interacción de la misma con el CO2 por lo que puede considerarse este ataque como inevitable ya que la presencia de este gas en la atmosfera es constante. Se han realizado multitud de estudios de predicción de la vida útil del hormigón, así como de la evolución del frente de carbonatación, pero a pesar de ello actualmente hay mucha controversia puesto que no se han concreado un modelo totalmente valido a largo plazo de predicción. Para su resolución hay dos problemas fundamentales: por un lado, se asume que la carbonatación es principalmente un fenómeno de difusión, donde el frente carbonatado se mueve hacia el interior del hormigón en una relación proporcional a la raíz cuadrada del tiempo (Rahman y Glasser, 1989; Venuat y Alexandre, 1968; Weber, 1983; Smolczyck, 1968). Además se puede encontrar literatura sobre infinidad de modelos de vida útil, siendo los más empleados, los citados en (Tuuti, 1982; Bakker, 1964; Parrot, 1994). Algunos emplean el coeficiente de difusión como un parámetro de transporte básico (Tuuti, 1982; Bakker, 1964), mientras otros usan el coeficiente de permeabilidad del aire (Parrot 1994). En los últimos años se ha implementado un modelo basado en el uso de la resistividad (Andrade et al., 2000) [27]. Este parámetro de resistividad es una propiedad volumétrica del material e indica su resistencia al paso de las cargas eléctricas (se obtiene mediante un ensayo no destructivo) TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 150 El parámetro de resistividad en el hormigón valora los siguientes aspectos.  El endurecimiento en estado fresco  El grado de curado  La resistencia a la penetración de los cloruros y la carbonatación  La velocidad de corrosión de la armadura La resistividad puede utilizarse en una expresión matemática para la predicción, tanto del periodo de inicio de la corrosión de la armadura, como para cuantificar el periodo de propagación de la corrosión. Esta posibilidad se basa en la relación inversa entre la resistividad eléctrica y la difusividad de los iones, de tal manera que a mayor resistividad del elemento, se produce un movimiento menor de las cargas eléctricas (los iones de los poros del hormigón) debido a que un mayor índice de resistividad es un indicador de menor porosidad del hormigón. [81] Por otra parte, no existe un método generalmente aceptado de predicción, debido a que la carbonatación natural es un proceso que se desarrolla a lo largo del tiempo. De este modo, la carbonatación acelerada empleando mayores concentraciones de CO2 es una práctica común en la mayoría de los laboratorios, por lo que existen muchas dudas sobre la validez de las pruebas de carbonatación acelerada. Ya que los datos obtenidos en las mismas no son fácilmente extrapolables a las condiciones naturales de ataque por carbonatación. Lo anterior es debido principalmente a que la micro-estructura existente de las pastas carbonatadas que emplean CO2 puro, es diferente de aquellas pastas aerocarbonatadas (Suzuki et al., 1989; Groves et al., 1991; Bier et al., 1989; Sergi, 1986; Verbeck, 1958; Sanjuan et al., 2003; Catellote et al.,2008), incluso las cantidades resultantes de material carbonatado aumenta cuando se incrementa la concentración de CO2 (Castellote et al.) [80] Para hacer un análisis teórico sobre los efectos de la carbonatación en estas estructuras utilizaremos formulaciones de Fernández Paris de Hamada (1968) obtenidas de la obra de Adolfo Delibes Liniers “Tecnología y propiedades mecánicas del hormigón”. En donde se deduce la velocidad de carbonatación a partir de la siguiente expresión: ) x=Kc√t Donde x es la profundidad de carbonatación en cm y t la edad del hormigón en años Esta es la expresión general utilizada para conocer la velocidad en los procesos de difusión, en este caso aplicado al CO2 en la que el avance del frente carbonatado se expresa en función de la raíz cuadrada del tiempo y una constante Kc El parámetro Kc que es la constante de carbonatación lo tomaremos según la siguiente expresión Kc=R√α, donde α dependerá de ω=relación agua/cemento R=r1*r2*r3, según los componentes del hormigón para ello consideramos acertados los datos obtenidos por Fernández Paris de Hamada (1968), según la siguiente tabla. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 151 CEMENTO Portland Normal Alta resistencia Escorias al 40% Escorias al 60% Puzolánico r1 1,0 0,6 1,4 2,2 1,8 ARIDO Rodado de Rio Arena natural, Grava Ligera Áridos Ligeros Cenizas r2 1,0 1,2 2,9 3,3 ADITIVOS Normal Aireantes Fluidificantes r3 1,0 0,6 0,4 Tabla 3.3 Tabla para obtener el valor R. Elaboración propia TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 152 CASO I: TORRE DE VIGILANCIA CASTILLO SAN SEBASTIAN. Establecemos los datos teóricos de las distintas fases en las que se realizó el edificio, ya que se construyeron en diferentes épocas y por tanto presentan diferentes hormigones. Fase 1: (1943). Teniendo en cuenta que se trata de un hormigón de calidad muy baja ≤ 200 Kg/m3 de hormigón, se realiza una estimación de la profundidad de carbonatación que se podía haber alcanzado según la edad y diversas características como son la relación agua/cemento (estimamos una relación 0,70), estimamos que el tipo de cemento utilizado posee un contenido en escorias del 40%, el tipo de árido utilizado seria arena natural y grava ligera. Con estos datos, obtenemos una profundidad de carbonatación de 6,314cm, por lo tanto observamos cómo se ha traspasado el espesor de recubrimiento 2 cm teóricamente desde hace 62 años, de esta manera, el frente carbonatado ha iniciado el proceso de despasivación de la armadura a los 6 años de su ejecución. Fig. 3.50: Avance frente carbonatación Caso I: fase 1. Elaboración propia Consideramos que establecer el avance de carbonatación en función de la raíz cuadrada del tiempo no se ajusta del todo en zonas con humedades altas ya que como indican diversos autores [67] en zonas con humedades relativamente altas el avance del frente de carbonatación es más lento del indicado por la expresión anterior. De acuerdo con lo indicado por el autor Pedro Castro Borges “Corrosión en estructuras de hormigón armado” y tomando los datos teóricos de profundidad de carbonatación, tenemos una Constante de Carbonatación de Kc=7,5 mm/año0.5 lo que equivaldría teóricamente a encontrarnos con hormigones de compacidad media. Una vez tengamos los resultados reales del frente de carbonatación en las probetas extraídas podremos confrontar estos resultados y sacar una serie de conclusiones al respecto. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 153 Fase 2: (1960). Teniendo en cuenta que se trata de un hormigón de calidad baja < 250 Kg/m3, pasamos a utilizar los siguientes datos para el análisis teórico de este hormigón. Teniendo en cuenta una proporción de agua cemento más acorde (0,6) y siendo este al mismo tiempo de mayor riqueza. El tipo de cemento utilizado es en este caso un Portland con mejores características que el anterior. Por lo tanto podemos observar como la profundidad de carbonatación es menor que en la fase anterior, siendo esta de 2,805 cm, que supera el espesor del recubrimiento establecido en 2 cm, de esta manera se puede prever que el proceso de corrosión se inició tras la despasivación de la armadura hace unos 25 años aproximadamente. En este caso la Constante de carbonatación será Kc= 3,9 mm/año0.5 prácticamente la mitad del valor que tendía en la fase I Fig. 3.51: Avance frente carbonatación Caso I: fase 2. Elaboración propia TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 255 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 256 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 257 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 258 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 259 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 260 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 261 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 262 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 263 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 264 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 271 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 272 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 273 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 274 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 275 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 276 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 277 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 278 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 279 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 280 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 287 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 288 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 289 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 290 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 291 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 292 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 293 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 294 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 295 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 296 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 303 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 304 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 305 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 306 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 307 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 308 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 309 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 310 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 311 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 312 ANEJO 3: RESULTADOS ENSAYOS CASO II. VILLA EL CASTILLITO. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 319 ANEJO 4: RESULTADOS ENSAYOS CASO III. CANAL CALZAS ANCHAS. TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 320 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 321 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 322 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 323 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 324 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 325 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 326 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 327 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 328 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 335 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 336 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 337 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 338 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 339 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 340 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 341 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 342 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 343 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 344 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 351 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 352 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 353 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 354 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 355 TESIS: ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DE INTERVENCIÓN EN ESTRUCTURAS SOMETIDAS A PROCESOS CORROSIVOS. UNIVERSIDAD DE SEVILA AUTOR: JAVIER CASTILLO PÉREZ. DEPARTAMENTO DE MECANICA DE MEDIOS CONTINUOS E INGENIERIA DEL TERRENO. 356