Análisis del comportamiento frente a la corrosión del acero embebido en hormigón en ambiente marino

Sánchez Deza, Agustín (2017). Análisis del comportamiento frente a la corrosión del acero embebido en hormigón en ambiente marino. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Navales (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.48373.

Description

Title: Análisis del comportamiento frente a la corrosión del acero embebido en hormigón en ambiente marino
Author/s:
  • Sánchez Deza, Agustín
Contributor/s:
  • Bastidas Rull, José María
  • Mora Peña, Eleuterio
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2017
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Navales (UPM)
Department: Arquitectura, Construcción y Sistemas Oceánicos y Navales (Dacson)
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En un ensayo acelerado de laboratorio, utilizando la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), se ha estudiado el comportamiento frente a la corrosión de acero de refuerzo embebido en mortero de ceniza volante activada alcalinamente y contaminado con cloruro de sodio, durante dos años de ensayo. Las medidas de impedancia se han interpretado mediante un modelo de línea de transmisión (TLM) y los parámetros de la interfase de óxidos/hidróxidos se determinaron utilizando un modelo de poro cilíndrico. Adicionalmente, los datos de impedancia obtenidos durante los primeros días de ensayo (hasta 30 días) se interpretaron utilizando un modelo que contenía una sola constante de tiempo, un circuito eléctrico equivalente (CEEq) R-C en paralelo. Las capas de óxidos/hidróxidos de la herrumbre generadas sobre la superficie del acero se estudiaron al final del ensayo (dos años) utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (DRX). Con frecuencia las armaduras de acero de refuerzo del hormigón están recubiertas de productos de corrosión formados durante su exposición a la atmósfera, previo a ser embebidas en el hormigón y/o durante su servicio en la estructura de hormigón reforzado. El crecimiento de las capas de óxidos/hidróxidos de hierro sobre las armaduras induce tensiones expansivas debidas a la presión de cristalización, que causan el agrietamiento y desconchado del recubrimiento de hormigón. En la presente investigación se utilizan datos termodinámicos para determinar la presión de cristalización originada por la formación de capas de óxidos/hidróxidos de hierro, siguiendo el modelo propuesto por Correns y Steinborn, basado en la sobresaturación de la fase acuosa contenida en la red de poros del hormigón. Los datos termodinámicos utilizados fueron la energía libre estándar de formación y el volumen molar de la goethita, lepidocrocita, magnetita, hematita, y wüstita, descritos en la bibliografía como los constituyentes en fase sólida más frecuentes de la herrumbre. Como se ha indicado, las capas de óxidos/hidróxidos de la herrumbre formados sobre el acero inducen presiones expansivas que causan el agrietamiento del recubrimiento de hormigón. En la presente investigación se utilizan resultados de velocidad de corrosión de armaduras de acero obtenidos en edificios de hormigón armado de más de 50 años de edad ubicados en medio marino, y se analiza mediante simulación numérica cómo la presión generada por la expansión del volumen de las capas de productos de corrosión afecta a la vida útil de una estructura de hormigón armado (HA), evaluando el tiempo para que se produzca el agrietamiento del recubrimiento de hormigón. Los constituyentes de las fases cristalinas de las capas de la herrumbre, identificados mediante difracción de rayos X (XRD), fueron akaganeíta, goethita, lepidocrocita, hematita, magnetita, y maghemita. ---------ABSTRACT--------- Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to study the corrosion behaviour of reinforcing steel embedded in alkaline activated fly ash mortar with chloride pollution. The porous nature of the rust layer was studied using a transmission line model and the parameters of the interfacial oxide/hydroxide film were determined by interpretation of the impedance data using a cylindrical pore. The rust layer generated on the steel surface was studied at the end of the experiment (two years) using scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Steel reinforcing bars are often coated with natural oxides (rust) formed during exposure to the atmosphere prior to embedding in concrete and/or during service in reinforced concrete structures. Rust layers growing on steel rebars induce expansive stresses generated by their crystallization pressure and cause cracking and spalling of the cover concrete. This Memory uses thermodynamic data to study the crystallization pressure caused by the formation of iron oxide/hydroxide layers, following the model proposed by Correns and Steinborn based on supersaturation of the pore aqueous solution. Standard free energy and molar volume thermodynamic data have been analyzed for goethite, lepidocrocite, magnetite, hematite and wüstite, which are described in the literature as the most frequently found solid phase constituents of rust. As described above, rust layers growing on steel rebars induce expansive stresses and cause cracking of the concrete cover. The present study uses steel corrosion rate results measured on reinforced concrete buildings of more than 50 years of age located in marine environments and considers the pressure generated by the volume expansion of corrosion product layers to calculate the service life of the RC structures using a numerical simulation, estimating the time to corrosion cracking of the concrete cover. Akaganeite, goethite, lepidocrocite, hematite, magnetite and maghemite were identified by X-ray diffraction as crystalline phase constituents of the rust layers.

Funding Projects

TypeCodeAcronymLeaderTitle
Government of SpainDPI2011-26480UnspecifiedUnspecifiedEstudio de la eficiencia de corrientes pulsantes de alta frecuencia en el micromecanizado electroquimico del acero inoxidable.
Government of SpainMAT2015-71761-RUnspecifiedUnspecifiedFabricación de aceros TWIP con adiciones de cromo y comportamiento frente a la corrosión

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Item ID: 48373
DC Identifier: http://oa.upm.es/48373/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:48373
DOI: 10.20868/UPM.thesis.48373
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 20 Nov 2017 08:02
Last Modified: 08 May 2018 22:30
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