Modelización y simulación del transporte de cloruros en estructuras de hormigón armado para ambientes marinos"

Resumen

Resumen de la tesis: El hormigón armado es hoy día uno de los materiales más durables y versátiles que se utilizan en construcción pero, debido a su porosidad, es susceptible de sufrir deterioro provocado por la penetración de agentes agresivos. En el caso de estructuras sometidas a ambiente marino es el cloruro el agente agresivo dominante que puede llegar hasta la armadura de acero provocando daños en la misma. Por tanto, es importante conocer bien cuáles son los mecanismos que influyen en la penetración de cloruros en la estructura de hormigón con objeto de desarrollar un modelo matemático completo que represente este proceso. La presente tesis se centra en el desarrollo de un software que permite determinar la vida útil de las estructuras de hormigón armado en medio marino, y puede aplicarse tanto para determinar el tiempo remanente de uso de las estructuras existentes como para ayudar en el diseño de las formulaciones de los hormigones en el caso de nuevas construcciones. El modelo matemático, planteado en 1D, tiene en cuenta todos los procesos que intervienen en la penetración de cloro en el hormigón: difusión (debida a diferencias de concentración en el soluto), migración (debida al potencial eléctrico que generan las diferentes cargas), advección o arrastre (debido a diferencias de presiones) y succión capilar (que depende de la presión capilar y que se da principalmente cuando la estructura está sometida a procesos de secado-mojado). Por otro lado, el modelo también tiene en cuenta diferentes mecanismos que actúan como sumideros de cloro como son la formación de sales que, o bien quedan adheridas a las paredes de los poros o bien precipitan en el caso de que haya una sobresaturación de iones cloruro. En ambos casos, a diferencia del cloro libre, no consiguen recorrer toda la red de poros y por tanto no llegan hasta la armadura. Una vez concretadas las ecuaciones de gobierno y las condiciones de contorno se aplica el Método de Redes que, mediante la discretización de las principales ecuaciones que controlan el proceso, da lugar a un modelo en red formado por 23 redes básicas y 8 redes auxiliares. Este modelo se ha implementado en MATLAB® y NgSpice y se ha aplicado a diferentes escenarios, todos ellos en ambiente marino. Para la validación del método se han utilizado los datos extraídos tanto de materiales encontrados en la bibliografía como los datos de los materiales que hemos ensayado en el marco de este trabajo. En este sentido, se han realizado ensayos tanto de caracterización de las materias primas y hormigones utilizados, como ensayos de campo sobre probetas de hormigón que se dispusieron en el puerto de Cartagena, sumergidas y en ambiente aéreo. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/