TY - JOUR 
A1 - Hidalgo Torrano, Pilar
T1 - Modelización y simulación del transporte de cloruros en estructuras de hormigón armado para ambientes marinos
Y1 - 2020
UR - http://hdl.handle.net/10317/9134
AB - [SPA] 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. [ENG] Reinforced concrete is nowadays one of the most durable and versatile materials used in construction but, due to its porosity, it can be damaged as a consequence of aggressive agents ingress. In the case of structures subject to marine environment, chloride is the dominant aggressive agent that can reach the steel frame causing damage. Therefore, it is important to know the mechanisms that influence the chloride ingress in the concrete, in order to develop a complete mathematical model that represent this process. The present thesis is focused in the development of a software capable of predicting the reinforced concrete structures service life in marine environment. This software can be implemented for both remaining service life of existing structures and design of concrete prescriptions in the case of new buildings. The 1D mathematical model takes into account all the different processes involved in the concrete chloride ingress: diffusion (due to concentration differences in the solute), migration (due to the electrical potential caused by the different charges), advection (due to pressure differences) and capillary suction (depending on the capillary pressure and mainly in wet-dry processes). Furthermore, the model also considers different mechanisms that act like “chloride-sinks” such as salt formations that get caught in the pore walls or precipitate when there is an oversaturation of chloride. In both cases, unlike free chloride, they do not manage to cover the entire pore network and therefore they do not reach the steel frame. Once the government equations and the boundary conditions have been stablished, the Network Method is applied by means of the dicretization of the main equations that control the process, resulting in a network model formed by 23 basic and 8 auxiliary circuits. This model has been implemented in MATLAB® and NgSpice and has been applied to different scenarios, all of them in marine environments. In order to validate the method, data extracted of materials found in the bibliography as well as data from materials tested within the framework of this work have been used. In this sense, characterization tests on raw materials and concretes have been conducted as well as field tests on specimens submerged and placed under air conditions in Cartagena Port.
KW - Física Aplicada
KW - Ingeniería civil
KW - Tecnología del hormigón
KW - Resistencia de estructuras
KW - Fenómenos de transporte
KW - Hormigón
KW - Agua de mar
KW - Corrosión
KW - Concentración de cloruros
KW - 3305.05 Tecnología del Hormigón
LA - spa
PB - Pilar Hidalgo Torrano
ER -