Comportamiento de armaduras de acero inoxidable en morteros con cenizas volantes

• Autores: Evelyn Carol Paredes Cardenas
• Directores de la Tesis: Asunción Bautista Arija (dir. tes.), Francisco Velasco López (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2016
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Vladislav Kolarik (presid.), David Martínez Bastidas (secret.), María Victoria Biezma Moraleda (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología químicas
      • Tecnología de la corrosión
    • Tecnología de materiales
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • La sustitución parcial del cemento por adiciones de cenizas volantes (CV) tiene ventajas de tipo medioambiental (reduce la extracción en canteras, la emisión de CO2 y reutiliza los residuos), económicas (reduce el gasto en cemento y evita costes de eliminación de residuos) y en algunos casos tecnológicas (dependiendo del tipo de cemento puede mejorar las propiedades mecánicas en hormigones). Sin embargo, el problema potencial de este tipo de morteros es una posible mayor susceptibilidad a la carbonatación, la cual provocaría con facilidad problemas de corrosión de las armaduras de acero al carbono más externas si se empleara en estructuras de hormigón armado (EHA). En esta Tesis se plantea el estudio de la durabilidad de armaduras de acero inoxidable embebidos en morteros con CV en medios contaminados con cloruros y frente a la carbonatación, que son los ataques de corrosión más frecuentes en EHA. Para ello se han estudiado por separado: las propiedades físicas, químicas y mecánicas de morteros, así como la influencia del conformado en las propiedades mecánicas y de corrosión de los aceros inoxidables. Por un lado, los resultados que se han obtenido para la caracterización de aceros inoxidables tanto conformados en frío como en caliente han demostrado que proceso de conformado de las corrugas modifica la microestructura de los aceros inoxidables y tiene un importante efecto en las características de la capa pasiva, y en el comportamiento a la corrosión. Los resultados de EIS y Ecorr para morteros armados muestran que los aceros inoxidables corrugados de tipo austenítico (304L y 316L) y dúplex (2205) son una interesante opción para asegurar la durabilidad de las EHA en ambientes con cloruros, incluso en armaduras soldadas. Sin embargo, el austenítico 204Cu CW no es recomendable en ambientes de inmersión parcial en presencia de cloruros. Por otro lado, se ha realizado un estudio del comportamiento de los morteros con CV frente a la carbonatación a largo plazo, en un ambiente natural (atmósfera de Madrid durante 4 años). Los morteros se han fabricado con dos cementos (tipos I y IV) y dos tamaños de partículas de CV, en estado de recepción (CV140) y tamizadas (CV20). Este estudio indica que el comportamiento de los morteros fabricados con CEM IV es pobre y no se recomienda el uso de de CV con este cemento, porque este ya contiene adiciones en su composición. Los estudios en morteros con cemento tipo I, indican que las CV con menor tamaño de partícula (CV20) en grandes proporciones (50 %) no afectan la densidad del mortero, pero sí son más susceptibles a la carbonatación. Las CV con mayor tamaño de partícula (CV140) son menos susceptibles a la carbonatación que las CV20. Por lo tanto, la densidad y por consiguiente las propiedades mecánicas se ven afectadas con el uso de grandes proporciones (50 %), por lo que es conveniente el uso de estas CV por debajo del 25 %. Además, en estos morteros con diferentes tamaños de CV, también se ha realizado el estudio de su resistencia frente al ataque por sulfatos, tipo de degradación química que sucede en contacto con residuos contaminantes bajo tierra o en suelos o aguas, ricos en sulfatos. Los resultados indican que a medida que el contenido de CV aumenta (sin importar el tamaño de estas), el ataque por sulfatos se ve inhibido debido a la reacción puzolánica de las CV. Además, en morteros carbonatados, el ataque por sulfatos también se inhibe ya que la cantidad de Ca(OH)2 en los poros es despreciable debido a la carbonatación, independientemente de que haya o no CV. Por último, el estudio electroquímico realizado a los aceros inoxidables embebidos en morteros con CV señala que todas las armaduras (tipo austenítico y dúplex) presentan un comportamiento pasivo después de 2 años aproximadamente de exposición en ambientes agresivos de contaminación de cloruros y carbonatación. Sin embargo, la adherencia armadura/mortero disminuye en los morteros con CV (50 % CV20) en condiciones de alta HR y contaminación con cloruros. Por lo tanto, el interés del empleo de morteros ecológicos con CV (teniendo en cuenta las limitaciones de contenidos así como el tamaño de CV) y haciendo uso de armaduras de acero inoxidable para asegurar la durabilidad en ambientes agresivos, quedan demostrados y han sentado una base para continuar con estos estudios.