Caracterización mecánica de morteros y hormigones fabricados con escorias de incineradoras urbanas y su influencia sobre la corrosión de las armaduras

Ávila Ávila, Rita María (2017). Caracterización mecánica de morteros y hormigones fabricados con escorias de incineradoras urbanas y su influencia sobre la corrosión de las armaduras. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Edificación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.48735.

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Title: Caracterización mecánica de morteros y hormigones fabricados con escorias de incineradoras urbanas y su influencia sobre la corrosión de las armaduras
Author/s:
  • Ávila Ávila, Rita María
Contributor/s:
  • Medina Sánchez, Eduardo
  • Martínez Bastidas, David
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2017
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Edificación (UPM)
Department: Construcciones Arquitectónicas y su Control
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) generados en las ciudades se han convertido en el siglo XXI en una preocupación a nivel mundial por el impacto medioambiental que ocasionan. En las estrategias modernas de eliminación de los RSU, es una prioridad el logro de reducir, reutilizar y reciclar (3 R) los mismos. Una alternativa ventajosa para la reducción tanto de volumen como de masa es la implementación del proceso de incineración de los RSU, donde se obtienen dos subproductos, las cenizas volantes y las escorias. En cuanto a las cenizas, se debe controlar su eliminación como residuo peligroso, aunque pueden ser reutilizadas para la elaboración de cementos. Sin embargo, en el caso de las escorias, hay pocos estudios que aborden su posible reutilización como sustituto del árido natural en la elaboración de hormigones o morteros. En este trabajo de Tesis Doctoral, se ha estudiado el comportamiento mecánico de morteros y hormigones de cemento Portland elaborados con escorias procedentes de la incineración de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) como sustitución total o parcial del árido natural. Entre otros componentes, las escorias de RSU contienen cloruros, por lo que en este trabajo también se han realizado mediciones electroquímicas, durante un periodo de tres años, para cuantificar su posible influencia en la corrosión de las armaduras, utilizando para ello cuatro aceros corrugados, el tradicional acero al carbono B-500-SD y tres aceros inoxidables: el austenítico AISI 304 (EN 1.4301), el dúplex AISI 2304 (EN 1.4362) y el dúplex de bajo contenido en níquel AISI 2001 (EN 1.4482), embebidos en morteros elaborados sólo con escorias como sustituto del árido natural. Los cuatro aceros han sido embebidos también en moteros elaborados con árido natural (mortero de referencia o convencional) para contrastar los datos con los valores equivalentes. La utilización de armaduras de acero inoxidable es una alternativa en consideración cada vez mayor para prolongar la vida útil de las estructuras, por su resistencia a la corrosión en ambientes agresivos, incluso con ataques de cloruros. Sin embargo, el alto coste económico de los aceros inoxidables limita su uso, lo que se puede compensar parcialmente si se utilizan aceros dúplex de bajo contenido en níquel, más económicos que los tradicionales austeníticos pero con similar comportamiento mecánico, estructural y frente a la corrosión. De los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral se deduce que la utilización como áridos de las escorias procedentes de la incineración de RSU, mejoran sensiblemente las características de resistencia del convencional mortero y hormigón elaborados sólo con árido natural. En cuanto al estudio de corrosión de las armaduras, las mediciones electroquímicas demuestran que los aceros permanecen en estado pasivo durante todo el periodo analizado, tanto el acero al carbono como los aceros inoxidables utilizados. ----------ABSTRACT---------- Municipal Solid Waste Residues (MSW) residues generated in the cities have become in the 21st century a worldwide concern for the environmental impact they cause. In modern strategies for the elimination of MSW, it is a priority to reduce, reuse and recycle (3R) those MSW. An advantageous alternative for the reduction of both volume and mass is the implementation of the MSW incineration process, where two by-products, fly ash and slag are obtained. As regard to ashes, their disposal should be controlled as a hazardous waste, although they may be reused for the manufacture of cements. However, in the case of slags, there are few studies that address their possible reuse as a substitute for natural aggregates in the processing of concrete or mortars. In this Ph.D. Thesis work it has been studied the mechanical behavior of mortars and concretes made with Portland cement mixed with slag from the incineration of MSW as a total or partial replacement of the natural arid. Among other components, MSW slags contain chlorides, so that in this work electrochemical measurements were also carried out over a three-year period to quantify their possible influence on the corrosion of the reinforcement, using four corrugated steels, the traditional B-500-SD carbon steel, and three stainless steel (SS) grades rebars, austenitic SS AISI 304 (EN 1.4301), duplex AISI 2304 (EN 1.4362) and low nickel duplex AISI 2001 (EN 1.4482), embedded in mortar made only with slag as a substitute for the aggregate natural. The four steels have also been embedded in mortars made with natural arid (used as reference or conventional mortar) for comparative purpose. The use of SS reinforcements is an alternative in increasing consideration to extend the service lifetime of reinforced concrete structures, for their resistance to corrosion in aggressive environments, even with attack of chlorides. However, the high economic cost of SS rebars limits its use, which can be partially offset by the use of low-nickel duplex SS, which are cheaper than traditional austenitic SS but with similar mechanical, structural and corrosion behavior. From the results obtained in this Ph.D. Thesis it is concluded that the use of slag as aggregates from the incineration of MSW, significantly improve the resistance properties of conventional mortar and concrete made only with natural arid. From the corrosion studies performed, the electrochemical measurements showed that the reinforcements remain in passive state throughout the analyzed period, both the carbon steel and the stainless steels used.

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Item ID: 48735
DC Identifier: http://oa.upm.es/48735/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:48735
DOI: 10.20868/UPM.thesis.48735
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 18 Dec 2017 08:02
Last Modified: 18 Jun 2018 22:30
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