Esta investigación ha sido financiada por una beca de formación de doctores en Unidades Asociadas entre Universidad y el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC); y por los proyectos concedidos por el MCYT: MAT 2003-01823 y CGL2006-05027/BTE.

En la presente Tesis, se han evaluado los diferentes mecanismos por los que se produce la cristalización de sales y, cuantificado la durabilidad frente a la cristalización de rocas porosas, utilizadas ampliamente tanto en el patrimonio arquitectónico y cultural como en edificios actuales como material de construcción. Los mecanismos de cristalización de sales estudiados en la presente Tesis son tres: el proceso de evaporación de las salmueras en el interior de la roca; la influencia del sistema poroso en la secuencia de precipitación mineral; y, por último, la presión de cristalización que generan dichos minerales al crecer. Para cuantificar la durabilidad de estos mater iales se propone un ensayo de sales basado en ciclos de inmersión parcial. Para ello se evalúan diecinueve rocas porosas por sus diferentes características petrofísicas y petrográficas (principalmente rocas bioclásticas de diferente tamaño de grano); y se utilizan dos salmueras que se han seleccionado por su abundancia y agresividad: NaCl y Na2SO4. Finalmente, se propone un estimador teórico de durabilidad que incluye parámetros del sistema poroso y de las propiedades mecánicas de la roca. / In this Thesis, different mechanisms of salt crystallisation are evaluated, and stone durability against salt crystallisation is also quantified. These stones are widely used not only in architectural and cultural heritage but also in modern buildings, used as building material. Three salt crystallisation mechanisms are studied: evaporation process of brines from porous media of rocks; the influence of porous media on the mineral precipitation sequence; and, finally, the crystallisation pressure that mineral growth produces over the pore wall. In order to quantify stone durability, a salt crystallisation test, based on partial immersion of the materials, is proposed. For this propose, nineteen porous stones have been chosen for their different petrophysical and petrographic characteristics (mainly bioclastic rocks with different grain size); and, two brines have been also used for their abundance and aggressiveness: NaCl and Na2SO4. Finally, a durability theoretic estimator is proposed, including parameters of porous media and mechanical properties of rocks.

No description available.

[EN] This work stems from conversations with engineers and technicians from various government agencies and observation of pathologies in road cuttings and excavated materials Facies Tap the railroad. These connectors undergo degradation processes much faster. This has an economic impact on the maintenance of the road network and also on the safety of the same. Therefore, the overall objective of this thesis is the characterization of soft, evolutionary and argillaceous rocks, which are the Tap Facies the southern province of Valencia and the northern half of the province of Alicante, taking as a starting point field criteria and standard laboratory tests that allow to predict the behavior of connectors (associated civil works) to be built in this material medium and long term. The soft rock, clay component, variably carbonated, are one of the most common types of sedimentary rocks, and our geography occur frequently, alternating with well cemented limestone banks, constituting the Facies Tap that are Miocene geological epoch. Not currently has a complete classification for such materials, nor is there a standard test or criterion to assess the potential degradation of these materials and their behavior at work. Thus, it has revised the existing classifications and a new classification of these rocks based on petrological-textural criteria is proposed. The new classification of these materials better application in geological and geomechanical characterization of Facies Tap reasonably to help predict what will be the behavior of the slope medium to long term, compared to surface erosion and degradation. In order to characterize these materials have been several campaigns characterization and field sampling on different clearings in Facies Tap. From the data obtained was drawn excavated connectors rated according to the intensity of degradation and alteration of its surface. The connectors are grouped into five categories. The purpose of this inventory is to validate indices degradability of rocks obtained in the laboratory, and moreover validate the textural classification of these materials and their potential to predict their degradability and erodibility in the clearing. Finally, characterized durability of the samples obtained using the Slake Durability Test (SDT), and otherwise, the samples have been characterized mineralogically and chemically by light microscopy thin section electron microscopy and EDS. We have also carried out a large number of other geotechnical testing to determine identification parameters, state, deformability, strength, durability and chemical components. / [ES] Este trabajo surge a raíz de conversaciones con ingenieros y técnicos pertenecientes a distintos organismos oficiales y de la observación de patologías en desmontes de carretera y ferrocarril excavados en materiales de las Facies Tap. Estos desmontes experimentan procesos de degradación de forma más o menos rápida. Este hecho tiene una incidencia económica en el mantenimiento de la red viaria y también sobre la seguridad de la misma. Por ello, el objetivo global de la presente tesis es la caracterización de las rocas blandas, evolutivas y arcillosas, que constituyen las Facies Tap del sur de la provincia de Valencia y de la mitad septentrional de la provincia de Alicante, tomando como punto de partida criterios de campo y ensayos habituales de laboratorio, que permitan predecir cuál será el comportamiento de los desmontes (asociados a obras civiles) que se construyan en este material a medio y largo plazo. Las rocas blandas, de componente arcillosa, variablemente carbonatada, son uno de los tipos más comunes de rocas sedimentarias, y en nuestra geografía se presentan con frecuencia, alternando con bancos de calizas bien cementadas, constituyendo las Facies Tap que son de época geológica Mioceno. Actualmente no se dispone de una clasificación completa para este tipo de materiales, así como tampoco existe un ensayo estándar o criterio que evalúe el potencial de degradación de estos materiales y su comportamiento en obra. Así, se ha revisado las clasificaciones existentes y se propone una nueva clasificación de estas rocas basada en criterios petrológico-texturales. La nueva clasificación de estos materiales presenta una mejor aplicación en la caracterización geológica y geomecánica de las Facies Tap que ayude a predecir razonablemente cuál va a ser el comportamiento del talud a medio-largo plazo, frente a los procesos superficiales de erosión y degradación. Con el objeto de caracterizar estos materiales se han realizado diversas campañas de caracterización de campo y de toma de muestras, sobre distintos desmontes en Facies Tap. A partir de los datos obtenidos se ha elaborado clasificación de desmontes excavados en función de la intensidad de los procesos de alteración y degradación de su superficie. Los desmontes se han agrupado en cinco categorías. El objetivo de este inventario es validar los índices de degradabilidad de las rocas obtenidos en el laboratorio, y por otra parte validar la clasificación textural de estos materiales y su potencialidad para predecir su degradabilidad y la erosionabilidad en los desmontes. Por último, se ha caracterizado la durabilidad de las muestras obtenidas utilizando el Slake Durability Test (SDT), y por otra parte, las muestras han sido caracterizadas mineralógicamente y químicamente mediante microscopia óptica en lámina delgada y microscopia electrónica con EDS. Además se han llevado a cabo un número elevado de otros ensayos geotécnicos para determinar parámetros de identificación, estado, deformabilidad, resistencia, durabilidad y componentes químicos. / [CAT] Aquest treball sorgeix arran de converses amb enginyers i tècnics pertanyents a diferents organismes oficials i de l'observació de patologies en desmunts de carretera i ferrocarril excavats en materials de les Fàcies Tap. Aquests desmunts experimenten processos de degradació de forma més o menys ràpida. Aquest fet té una incidència econòmica en el manteniment de la xarxa viària i també sobre la seguretat de la mateixa. Per això, l'objectiu global de la present tesi és la caracterització de les roques toves, evolutives i argiloses, que constitueixen les Fàcies Tap del sud de la província de València i de la meitat septentrional de la província d'Alacant, prenent com a punt de partida criteris de camp i assajos habituals de laboratori, que permetin predir quin serà el comportament dels desmunts (associats a obres civils) que es construeixin en aquest material a mitjà i llarg termini. Les roques toves, de component argilosa, variablement carbonatada, són un dels tipus més comuns de roques sedimentàries, i en la nostra geografia es presenten amb freqüència, alternant amb bancs de calcàries ben cimentades, constituint les Fàcies Tap que són d'època geològica Miocè. Actualment no es disposa d'una classificació completa per a aquest tipus de materials, així com tampoc hi ha un assaig estàndard o criteri que avaluï el potencial de degradació d'aquests materials i el seu comportament en obra. Així, s'ha revisat les classificacions existents i es proposa una nova classificació d'aquestes roques basada en criteris petrològic-texturals. La nova classificació d'aquests materials presenta una millor aplicació en la caracterització geològica i geomecànica de les fàcies Tap que ajudi a predir raonablement quin serà el comportament del talús a mitjà-llarg termini, enfront dels processos superficials d'erosió i degradació. Amb l'objecte de caracteritzar aquests materials s'han realitzat diverses campanyes de caracterització de camp i de presa de mostres, sobre diferents desmunts en Fàcies Tap. A partir de les dades obtingudes s'ha elaborat classificació de desmunts excavats en funció de la intensitat dels processos d'alteració i degradació de la seva superfície. Els desmunts s'han agrupat en cinc categories. L'objectiu d'aquest inventari és validar els índexs de degradabilitat de les roques obtinguts en el laboratori, i per altra banda validar la classificació textural d'aquests materials i la seva potencialitat per predir la seva degradabilitat i l'erosionabilitat en els desmunts. Finalment, s'ha caracteritzat la durabilitat de les mostres obtingudes utilitzant el Slake Durability Test (SDT), i per altra banda, les mostres han estat caracteritzades Mineralògicament i químicament mitjançant microscòpia òptica en làmina prima i microscòpia electrònica amb EDS. A més s'han dut a terme un nombre elevat d'altres assajos geotècnics per determinar paràmetres d'identificació, estat, deformabilitat, resistència, durabilitat i components químics. / Garrigós Sanchis, F. (2015). Estudios de degradación y alterabilidad de rocas blandas y su aplicación a la estabilidad de taludes en facies TAP dentro de la Comunidad Valenciana [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/50818 / TESIS

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

No description available.

Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Beca FPU 12/03242

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.

[ES] La corrosión de las armaduras es una de las principales causas de deterioro y fallo prematuro de las estructuras de hormigón armado. La preocupación en torno a este fenómeno ha propiciado el desarrollo de numerosos sistemas de monitorización embebidos. Esta metodología de control permite detectar procesos de corrosión antes de que comprometan la seguridad estructural y, de esta forma, evitar costosas reparaciones. Sin embargo, los sistemas de monitorización existentes están basados normalmente en la inserción de un elemento sensor que permanece aislado eléctricamente del resto del armado de la estructura y sobre el que se aplica una técnica electroquímica de medida. Esta aproximación ignora los procesos de macrocelda que se generan, por lo que los resultados obtenidos no son representativos del estado real de las armaduras, pudiendo conducir a errores en la estimación del daño por corrosión. El presente trabajo recoge un análisis de los procesos de macrocelda que se producen internamente en las estructuras de hormigón armado y los factores que más influyen en la intensidad a la que se desarrollan. Además, y mediante un caso práctico de seguimiento de la corrosión en diferentes armaduras, este trabajo demuestra que las corrientes de macrocelda pueden incrementar de manera significativa la velocidad de corrosión y reducir el periodo de iniciación, por lo que no pueden ser ignoradas por los sistemas de monitorización. Como respuesta a las limitaciones de los sistemas embebidos empleados actualmente, en este trabajo se presenta un sistema de monitorización en continuo que incluye como sensor de corrosión un segmento de armadura conectado eléctricamente al armado de la estructura para hacerle partícipe de los procesos de macrocelda. De esta forma, el método de monitorización propuesto es capaz de ofrecer un resultado representativo del armado donde el sensor está embebido, ya que se tienen en cuenta tanto los fenómenos de macrocelda como de corrosión local. Para la determinación de la velocidad de corrosión local se propone asimismo una nueva técnica de medida basada en la voltametría mediante escalones de potencial y el estudio de la carga eléctrica acumulada y que, además, prácticamente no polariza la armadura. Asimismo, este procedimiento de medida incluye una secuencia de pulsos inicial para el cálculo de la resistencia óhmica, evitando la necesidad de calcular todos los componentes del circuito equivalente. El sistema de monitorización propuesto ha sido implementado y validado en diferentes probetas y elementos estructurales fabricados a escala reducida. Los resultados obtenidos han demostrado una gran precisión y una mejora en la fiabilidad respecto a los sistemas tradicionales, habiendo contrastado los resultados con métodos gravimétricos y técnicas electroquímicas de referencia. / [CA] La corrosió de les armadures és una de les principals causes de deteriorament i fallada prematura de les estructures de formigó armat. La preocupació al voltant d'aquest fenomen ha propiciat el desenvolupament de nombrosos sistemes de monitoratge embeguts. Aquesta metodologia de control permet detectar processos de corrosió abans que comprometen la seguretat estructural i, d'aquest mode, evitar costoses reparacions. No obstant això, els sistemes de monitoratge existents estan basats normalment en la inserció d'un element sensor que roman aïllat de la resta de l'armat de l'estructura. Sobre aquest element s'aplica una tècnica electroquímica de mesura de la corrosió. Aquesta aproximació ignora els processos de macrocelda que es generen i, per tant, els resultats obtinguts no són representatius de l'estat real de les armadures, el que pot conduir a errors en l'estimació del dany per corrosió. El present treball recull una anàlisi dels processos de macrocelda que es produeixen internament en les estructures de formigó armat i els factors que més influeixen en la intensitat a la qual es desenvolupen. A més a més, i mitjançant un cas pràctic de seguiment de la corrosió en diferents armadures, aquest treball demostra que els corrents de macrocelda poden incrementar de manera significativa la velocitat de corrosió i reduir el període d'iniciació, per la qual cosa no poden ser ignorats pels sistemes de monitoratge. Com una resposta a les limitacions dels sistemes utilitzats normalment, en aquest treball es presenta un sistema de monitoratge en continu que inclou com sensor de corrosió un segment d'armadura connectat elèctricament a l'armat de l'estructura per poder participar en els processos de macrocelda. D'aquesta manera, el mètode proposat és capaç d'oferir un resultat representatiu de l'armat on es troba el sensor, ja que es tenen en compte tant els fenòmens de macrocelda com de corrosió local. Així mateix, per a determinar la velocitat de corrosió local es proposa una nova tècnica de mesura basada en la voltametria mitjançant escalons de potencial i estudi de la càrrega elèctrica transferida, el qual pràcticament no polaritza l'armadura. A més a més, aquest procediment d'anàlisi inclou una seqüència de polsos inicial per al càlcul de la resistència òhmica, la qual cosa permet evitar la necessitat de calcular tots els components del circuit equivalent. El sistema de monitoratge proposat ha sigut implementat i validat en diferents provetes i elements estructurals fabricats a escala reduïda. Els resultats obtinguts han demostrat una gran precisió i una millora en la fiabilitat respecte als sistemes tradicionals. Aquestes dades han sigut validades mitjançant mètodes gravimètrics i tècniques electroquímiques de referència. / [EN] Rebar corrosion is one of the main causes of deterioration and early failure of reinforced concrete structures. Concerns voiced about this phenomenon have favoured many embedded monitoring systems being developed. This control methodology allows corrosion processes to be detected before structural security is compromised and, thus, avoids costly repair works. However, today's monitoring systems are normally based on inserting a sensor element, which is electrically isolated from the remaining structure's reinforcement, and on applying an electrochemical measuring technique. As this approach ignores macrocell processes, the obtained results are not representative of the real rebar state and may lead to mistakes being made when estimating the corrosion damage. This work analyses internally produced macrocell processes in reinforced concrete structures and the factors that most influence the intensity that these processes develop. With a practical corrosion follow-up case in different rebars, it also demonstrates that macrocell currents can significantly increase the corrosion rate and shorten the initiation period. Therefore, monitoring systems should not ignore these currents. To overcome the limitations of currently used embedded systems, an innovative alternative is presented. The system presented includes a rebar segment that is electrically connected to the structure's reinforcements to act as a corrosion sensor, so that it can participate in macrocell processes. Hence, the proposed monitoring method can provide representative outcomes for the rebars where the sensor is embedded by contemplating both macrocell and local corrosion processes. A new measuring technique is also proposed to determine the local corrosion rate. It is based on Potential Step Voltammetry (PSV) and on studying accumulated electric charge. The new technique does not practically polarize the rebar. This measurement procedure also includes an initial sequence to calculate the ohmic resistance in order to do away with having to determine all the equivalent circuit components. The proposed monitoring system has been implemented and validated in different test specimens and structural elements manufactured on a small scale. The obtained results demonstrated high precision and improved reliability compared to traditional systems. The results were compared to gravimetric methods and reference electrochemical techniques. / Agradezco a la Universitat Politècnica de Valencia su apoyo económico con la concesión de la Beca de Formación de Personal de Investigación [FPI-2018] / Lliso Ferrando, JR. (2022). Monitorización de la durabilidad de estructuras existentes de hormigón armado mediante la inserción de una red de sensores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184378 / TESIS