Estudio de la vida útil de estructuras de hormigón pretensado frente a corrosión por cloruros.

La función primaria de la estructura es resistir las acciones a las que estará sometida. La resistencia de la estructura debe entenderse en sentido amplio y no restringirse solamente a la resistencia mecánica de las solicitaciones derivadas de las acciones actuantes. En particular, la resistencia a las acciones ambientales y la adecuada durabilidad durante el período de vida útil previsto en el proyecto de la estructura son aspectos esenciales.Por estos motivos, en este trabajo de investigación se propone obtener un estudio detallado de cada material que compone el hormigón pretensado y, de esta forma, desarrollar una propuesta de modelo de vida útil que estima cada tiempo de ingreso de los iones cloruro en cada uno de estos materiales, siendo un modelo que se asemeje a lo que ocurre en la realidad. Para ello se realizaron las siguientes campañas experimentales y desarrollos teóricos:· Se ha diseñado un mecanismo bastante sencillo para obtener la tensión de las probetas de acero en un espacio reducido, totalmente original. Se han aprovechado los bastidores de fluencia oleoneumáticos que se utilizan para ensayos de fluencia del hormigón, y se ha diseñado un marco que transforma la carga de compresión aplicada por los bastidores en una fuerza de tracción que ha servido para tesar los alambres con una carga constante.· Se ha diseñado un dispositivo autónomo que garantizó ciclos controlados de ataque humedad-secado, que funciona mediante un temporizador programable. Todo este sistema de ataque ha estado dentro de una cámara climática donde se ha mantenido la humedad relativa al 50% y la temperatura en 20ºC. · Se han obtenido experimentalmente resultados respecto de la velocidad de ingreso de los iones cloruro en la masa de hormigón y del mortero de inyección. · Se han obtenido los coeficientes de difusión y las concentraciones superficiales constantes de cloruros en el hormigón y en mortero de inyección. · Se ha obtenido como resultado de los datos experimentales de los ensayos realizados en los aceros desbastados mecánicamente un coeficiente que nos indica la influencia del "efecto entalla" debido a una picadura y que puede ser aplicado en el cálculo del estado tensional de esos aceros desbastados.· Se han obtenido coeficientes de degradación de la tensión última y de degradación de la masa residual de aceros atacados químicamente con una solución de cloruro de sodio. Ambos se han obtenido del análisis experimental realizado durante la amplia campaña llevada a cabo. · Se ha obtenido experimentalmente la influencia del estado de tensión en aceros cuando éste se combina con un ataque corrosivo, con lo que ocurre en aceros de iguales características pero sin tesarlos con un mismo ataque químico.· Se ha propuesto un modelo de vida útil para hormigón armado y/o pretensado que esté sometido a un ataque de corrosión por cloruros, que puede ser aplicado en el diseño de estructuras nuevas, y en la evaluación de estructuras en servicio. · Este modelo se basa en el modelo de durabilidad presentado por Tuutti en 1982, y se mejora con el aporte de la degradación que se produce no sólo en el hormigón (Tuutti, 1982), sino que estudia las degradaciones de los otros materiales que componen el hormigón armado y pretensado (mortero de inyección, acero), todo esto obtenido con nuestros resultados experimentales.· También, se ha contrastado el modelo aplicándolo en casos reales publicados por otros autores, encontrando una buena correlación para los resultados.The primary structure function is to resist the loads acting on it. The structure capacity should be understood in an extensive sense and not to be restricted only to the mechanical resistance. In particularly, the resistance to the environmental actions and the adequate durability during the service life period estimated in the project of the structure are essential aspects. In order to improve the durability of the prestressed concrete structures, this research focuses in the study of the chloride diffusion in the concrete, the grout and the prestressing steel. Then a service model is developed that can be used for the design of new structures or for the evaluation of existing ones. This model represents what occurs in the reality. Extensive experimental campaigns and theoretical developments were carried out:· A quite simple mechanism was designed to obtain the tension of the test attacked steel specimen in a reduced space, using concrete creep frames. A framework was designed to transform the compression load applied by the frames in a tension to prestress the wires with a constant load.· An automatic machine was designed to control the cycle's attacks (humid-dry), which work with a specific software. All this attack system was placed inside a climatic room where a 50% relative humidity and 20ºC temperature was maintained.· Results regarding the ions chloride diffusion in the concrete mass and in the grout were obtained experimentally.· The diffusion coefficients were obtained and the chlorides superficial concentration in the concrete and in the grout was considered constant.· A coefficient that evaluates the influence of the crack geometry carried out mechanically in the wires was calculated. · Degradation coefficients for ultimate tensile and for the chemically attacked steel residual mass were obtained. The chemical attack was produced with a sodium chloride solution.· The influence of the tension in the wires was obtained experimentally. Corroded wires without tension were compared with corroded wires prestressed in a frame. · A service life model for reinforced/prestressed concrete with a corrosion attack by chloride was proposed. This model could be applied in new structures design, and in the evaluation structures in service, too.· This model is based on the Tuutti durability model (1982), but it is more extensive because this work not only studies the contribution of the degradation of the concrete, it studies the degradations of other materials that compose the reinforced concrete and prestressed (grout, steel).· Good correlation with experimental results was found.Postprint (published version