Ante la gran necesidad actual de reparar y mantener nuestros edificios, y la escasa experiencia de este sector en elementos estructurales singulares, se propone a estudio la reparación de los forjados cerámicos de viguetas Violín mediante una intervención real en un edificio concreto. Se trata de un edificio construido en los años 50, que ha sido objeto de reparaciones fallidas en los últimos años. La gran humedad y su proximidad al mar, han propiciado una actividad de corrosión importante en las armaduras de las viguetas poniendo en riesgo su estabilidad estructural. La intervención pasa necesariamente por la sustitución de los elementos de acero afectados, por otros adecuados que alcancen las prestaciones mecánicas y de resistencia a corrosión exigibles por la nueva normativa. Para esta situación se desarrolla un sistema de reparación y refuerzo con acero inoxidable, mediante una prótesis que interviniendo solamente en el tercio inferior de la vigueta, consigue prácticamente triplicar su capacidad resistente, alcanzar 120 minutos de resistencia al fuego, e incrementar su durabilidad frente a la corrosión, con un coste económico por debajo del 50% de los sistemas actuales de reparación así como una mínima generación de residuos de construcción.

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Esta tesis es una contribución al conocimiento y la investigación sobre la durabilidad de hormigones con árido reciclado en un ambiente marino como aporte científico y soporte para la elaboración de recomendaciones sobre el uso de este material. La industria de la construcción extrae recursos naturales y deposita residuos de construcción y demolición de grandes cantidades, lo cual tiene implicaciones ambientales y económicas que no se consideran sostenibles. Por ello los gobiernos intentan promover políticas y recomendaciones destinadas a reducir el uso de los recursos primarios y al aumento de la reutilización y el reciclaje. El interés en el uso de áridos reciclados procedentes de residuos de construcción y demolición (RCD) está en continuo crecimiento debido a su potencial frente a diversos usos, entre ellos su utilización como árido en la fabricación de nuevos hormigones, siendo ambientalmente responsable, tecnológicamente válido y económicamente viable. La utilización de árido reciclado de RCD en la producción de hormigón estructural puede afectar su comportamiento frente a propiedades mecánicas y de durabilidad debido a las características particulares del árido como su alta absorción. En el desarrollo de este trabajo se evaluó el comportamiento mecánico y la durabilidad frente a un ambiente marino, para un hormigón estructural con distintos porcentajes de sustitución de árido reciclado grueso (0%, 20%, 50% y 100%) y dos relaciones agua efectiva cemento 0,45 y 0,50 mantenidas a lo largo de la investigación, analizando los mecanismos de transporte que permiten el ingreso y movimiento de los cloruros en el hormigón hasta la armadura, que puede generar la corrosión de armaduras, catalogada como la causa de daño que más afecta a las estructuras de hormigón. Para el desarrollo de esta tesis fueron empleados áridos reciclados producidos en plantas de gestión de residuos españolas. En una primera etapa que corresponde a los estudios previos, fueron determinadas las c / Ulloa Mayorga, VA. (2012). Durabilidad de hormigones armados, con árido reciclado: Una evaluación de la corrosión en un ambiente marino [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16700 / Palancia

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La corrosión de las armaduras es una de las principales causas que afectan a la durabilidad de las estructuras y a su vida útil. La carbonatación del hormigón y la acción de iones agresivos, principalmente los cloruros, son los procesos que mayor riesgo suponen para la corrosión de las armaduras. El control y monitorización mediante técnicas no destructivas es fundamental, de esta forma, se puede obtener información a tiempo real de aquellos factores que pueden favorecer los procesos de corrosión.   En el presente trabajo se exponen los resultados de varios estudios. En primer lugar se detalla el proceso de fabricación, caracterización y evaluación de diferentes tipos de sensores electroquímicos para el control del acceso de iones cloruro y la medida del pH del hormigón. Los sensores se han fabricado en tecnología de microelectrónica híbrida, concretamente en tecnología thick film. A continuación se propone un nuevo modelo de medida de la resistividad en hormigones que permita  valorar de forma indirecta la probabilidad de corrosión de las armaduras. A partir de los resultados obtenidos en un trabajo previo donde se había estudiado la conductividad en una celda electrolítica se desarrolla una metodología alternativa al método directo y al de cuatro puntas que permite monitorizar la evolución de la resistividad de los hormigones endurecidos. Finalmente, se aplican metodologías de análisis multivariante (Principal Component Analysis) en combinación con técnicas electroquímicas dinámicas tradicionales para obtener información del agente que causa la corrosión, por lo que puede ser una herramienta muy útil para el conocimiento fundamental del material metálico objeto de estudio. / Gandía Romero, JM. (2014). Sensores electroquímicos aplicados al estudio de la corrosión en estructuras de hormigón armado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48516 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

La durabilidad del hormigón viene definida en la EHE-08 como “su capacidad para soportar, durante la vida útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que está expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural”. Esta capacidad ha sido estudiada en los últimos años de manera extensa, pero no así, si se habla de hormigones fisurados. La fisuración en elementos de hormigón armado, debido a las solicitaciones mecánicas a las que están sometidas, es inevitable. La aparición de fisuras en el hormigón reduce la barrera que supone la presencia de un recubrimiento y cabe esperar que modifique la vida útil de la estructura, tanto el periodo de iniciación como el de propagación, debido a la facilidad de entrada de los agresivos que pueden generar corrosión en el refuerzo, como lo son el CO2 de la atmosfera y el cloruro de los ambientes marinos. Pocos autores, han abordado este problema y los que lo han hecho han adoptado técnicas experimentales diversas y variados objetivos. Unos han medido la influencia del ancho de fisura observando casos reales, pero sin cuantificar el proceso, y otros han tratado de simular las fisuras mediante elementos finitos o han medido como se distribuyen los cloruros. Unos pocos han tratado de acelerar el proceso mediante ensayos de migración iónica y han establecido relaciones entre el ancho de fisura y los coeficientes de difusión medidos. En este trabajo se determina precisamente el coeficiente de difusión en probetas con anchos de fisuras controladas siguiendo el método propuesto por Baroghel-Bouny. A los resultados obtenidos se han aplicado con intención ilustrativa los modelos sugeridos en la EHE-08, con los que se ha obtenido la variación del periodo de iniciación con el ancho de fisura, obteniéndose que el coeficiente de difusión no estacionario, es independiente de la calidad, pero no del ancho de fisura, habiendo encontrado una ecuación que ajusta el comportamiento entre ambas variables. En este sentido la vida útil de los elementos fisurados respecto a los no fisurados puede ajustarse a una expresión sencilla del tipo exponencial. A su vez parece existir un ancho de fisura crítico en 0,04 mm. En el estudio realizado sobre la posible relación, entre el ancho de fisura y la corrosión producida por carbonatación y los cloruros, se han abarcado diversos ambientes durante diferentes periodos de tiempo, a través, no solo, de medidas electroquímicas, sino también con la inspección visual de los aceros tras su ensayo, comparando áreas fisuradas y pérdidas de sección debidas a la localización de la corrosión. Completándose con el cálculo de las velocidades de carbonatación, en los ambientes natural y forzado al 3%. Estos estudios parecen concluir que, si bien, en ambientes poco agresivos la relación no está muy clara, en la carbonatación forzada y en el ambiente de cloruros, esta relación parece confirmar que la presencia de un ancho mayor produce una corrosión mayor. También se confirma que la llegada de agresivos a la armadura, es independiente del ancho de fisura y que la corrosión se localiza en la zona de encuentro entre la fisura y refuerzo, siendo el área de corrosión mayor cuanto mayor es el ancho de fisura. Por otro lado, en los anchos de fisura estudiados no existe un límite por debajo del cual la corrosión sea despreciable, de existir se encontraría por debajo de 0,05 mm lo que coincide con el límite encontrado para la difusión de cloruros. La aplicación de tratamientos como inhibidores, hidrofugantes y sellantes, tan utilizados hoy en día, se llevó a cabo para completar el estudio del efecto que podrían tener sobre la corrosión, en hormigones fisurados sometidos a diferentes ambientes agresivos obteniendo que para tamaños de fisuras superiores a 0,6 mm su funcionamiento no es eficiente. Para anchos menores, el más destacado es el inhibidor en contra del sellante, que intensifica la corrosión.

La tecnología del hormigón, el material de construcción por excelencia de nuestros tiempos, continúa recibiendo un importante interés científico. Una de las actuales líneas de investigación se halla en el desarrollo de su multifuncionalidad, que consiste en dotar al hormigón de múltiples funciones distintas a su función principal, la estrictamente estructural, lógicamente sin perjudicar a ésta última. Un tipo de material cementicio multifuncional son los materiales cementicios eléctricamente conductores, que se obtienen al introducir partículas conductoras, como adiciones carbonosas, en la matriz cementicia tradicional. De otra parte, los avances en el más reciente campo de la nanotecnología han propiciado el descubrimiento de nuevas nanopartículas conductoras; una de estas partículas son los nanotubos de carbono (NTC). Su interés radica en sus excelentes características mecánicas, eléctricas, térmicas y de estabilidad química. Confluyendo el desarrollo de los citados ámbitos en una nueva vía de investigación, la incorporación de nanotubos de carbono en matrices de cemento Portland se eleva con el potencial de conformar una nueva generación de composites cementicios multifuncionales de altas prestaciones. Con ello, el propósito de esta tesis es profundizar en el conocimiento del comportamiento sinérgico que ambos materiales pueden proporcionar al trabajar conjuntamente como uno sólo. El documento queda estructurado en siete capítulos, constituyendo el primero de ellos una progresiva toma de contacto a través del Estado del Arte y la revisión de la literatura relacionada más reciente. En primer lugar, se proporciona una descripción de los tipos y propiedades de los NTC, para tratar a continuación los aspectos ya abordados sobre composites que incorporan esta adición; en particular, el problema de la dispersión. De igual manera, se hace un repaso de los estudios disponibles en relación a las tres funciones que se analizarán dentro del programa experimental. En el Capítulo II se realiza una doble caracterización: mecánica por un lado, mediante ensayos sobre morteros, y de durabilidad en términos de resistencia a la corrosión, en pastas con armaduras de acero embebidas. Se incluye como estudio previo, los análisis sobre efectividad de diferentes técnicas de dispersión propuestas por diversos autores. Al final, también se aportan ensayos complementarios, efectuados por medio de las técnicas SEM y EDX. El Capítulo III aborda la primera función investigada: la extracción electroquímica de cloruros (EEC). Consta de dos estudios paralelos realizados sobre probetas de hormigón armado que fueron sometidas a diferentes métodos de ataque con cloruros: interno (agua de amasado) y externo (contaminación desde la superficie). El objetivo es indagar la viabilidad de emplear un sistema anódico basado en pastas de cemento conductoras con adición de NTC, cuando se aplica la técnica de EEC en elementos estructurales contaminados con cloruros. En el Capítulo IV se estudia el nivel de apantallamiento de ondas electromagnéticas (EMI) de pastas de cemento con adición de diferentes dosificaciones de NTC, e incluyendo también su combinación con fibra de carbono. El comportamiento de estos composites frente a apantallamiento EMI se evalúa a través del parámetro de apantallamiento S, obtenido mediante un analizador espectral para dos frecuencias de ensayo. El Capítulo V se compone de los cuatro estudios sobre percepción de la deformación llevados a cabo. En el primero de ellos se analiza la viabilidad de emplear un tipo de NTC como adición conductora para obtener composites capaces de desempeñar la función de percepción. Ello se evalúa a través de la influencia de distintas variables de ensayo: edad de curado, intensidad de corriente eléctrica, carga máxima y velocidad en la aplicación de dicha carga. En el segundo estudio del capítulo se analiza la respuesta de la función de percepción de la deformación frente a las condiciones de ataque más habituales, carbonatación y cloruros. Para los dos primeros estudios citados se utilizaron probetas prismáticas, con la misma geometría (4x4x16 cm3). Supone una novedad reseñable la inclusión de una armadura en el caso de las probetas destinadas al estudio con cloruros. Al final del capítulo, también se incluye un estudio derivado en relación a la influencia del contenido en humedad. Los estudios tres y cuatro constituyen aplicaciones prácticas de la función de percepción mediante sensores de deformación implementados bajo tres formas principales: embebidos, prefabricados y aplicados in situ. Concretamente el tercer estudio reproduce un elemento estructural a escala real —dos pilares de hormigón armado— en los que se evalúan las tres formas de implementación indicadas, mientras que el cuarto se realiza exclusivamente con sensores embebidos en probetas de hormigón en masa. En último lugar, el Capítulo VI pone fin al trabajo presentando las conclusiones generales y las vías de trabajo futuras que se proponen a la luz del conjunto de resultados reportado. Para su consulta se incluyen en el Capítulo VII la bibliografía de referencia y los índices de búsqueda.

El principal problema que afecta a la vida útil de las estructuras de hormigón armado es la corrosión de las armaduras. Los riesgos más importantes para dicha corrosión son la carbonatación del recubrimiento de hormigón y el ingreso de iones cloruro. Por estas razones, la investigación en nuevos conglomerantes que favorezcan la resistencia a la corrosión de las armaduras es un campo de interés para la ingeniería civil. El catalizador de craqueo catalítico (FCC) es un material de base solicoaluminosa y estructura zeolítica que se usa en las refinerías de petróleo. Cuando el FCC pierde sus propiedades catalíticas, se debe reemplazar por nuevo catalizador. En estudios previos se ha comprobado que el FCC mejora las propiedades emcánicas de los morteros y hormigones debido a una densificación de la matriz cementicia causada por la reacción puzolánica. No obstante, existe una carencia en el conocimiento de cómo la incorporación de este residuo puede afectar a la corrosión de las armaduras de hormigón frente a los clásicos ataques por dióxido de carbono y cloruros. Este trabajo se ha llevado a cabo para estudiar el papel del FCC en el proceso de corrosión de las armaduras de hormigón, cuando se emplea como sustitución parcial del cemento, sometiendo probetas de mortero con FCC a ambientes agresivos (Co2 y Cl-). Se realizaron ensayos de carbonetación acelerada de morteros con distintos niveles de sustitución de cemento por FCC y varias relaciones agua/material cementante (a/mc). En los mismos se puedo comprobar que el consumo de parte de la reserva alcallina de los morterios debido a la reacción puzolánico del FCC, puede ser un factor que acelere el proceso de carbonatación de los recubrimientos de hormigón. No obstante, este fenómeno sólo se puso de manifiesto para relaciones a/mc elevadas. Para relaciones a/mc inferiores a 0,5, la incorporación de FCC en cantidades de hasta el 15% con respecto al peso de cemento, no ofrecía diferencias significativas en cuento a la vel / Zornoza Gómez, EM. (2007). El papel del catalizador usado de craqueo catalítico (fcc) como material puzolánico en el proceso de corrosión de armaduras de hormigón [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1843 / Palancia