Factores que intervienen en la durabilidad ÍNDICE Durabilidad Vida útil y vida residual Microestructura del hormigón El agua en los poros Mecanismos de transporte Transporte en aire húmedo Transporte por agua de lluvia y salpicaduras Transporte por inmersión Factores que intervienen en la durabilidad Agentes externos Materiales

VIDA ÚTIL DURABILIDAD Durabilidad de una estructura: capacidad para soportar, durante su vida útil, las condiciones físico-químicas a las que va a estar expuesta, conservando sus condiciones de seguridad, funcionalidad y aspecto, sin costes inesperados de mantenimiento o reparación Durabilidad del hormigón: capacidad de comportarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas o químicas agresivas y proteger adecuadamente a las armaduras y demás elementos metálicos embebidos en el hormigón durante la vida útil de la estructura PROPIEDAD (Define sus deseos presentes y futuros) PROYECTISTA (Prepara especificaciones de diseño) VIDA ÚTIL CONTRATISTA (Construcción. Materiales. Ensayos) USUARIOS (Responsable del mantenimiento)

Modelo de TUUTTI (grado de corrosión) DURABILIDAD Vida útil: Período de tiempo en el que una estructura conserva los requisitos de proyecto sobre seguridad, funcionalidad y estética sin costos inesperados de mantenimiento Modelo de TUUTTI (grado de corrosión) Inaceptable Grado de corrosión Aceptable Tiempo Iniciación Propagación VIDA ÚTIL

Respuesta estructural DURABILIDAD Vida útil y vida residual Respuesta actual Respuesta mínima Respuesta estructural Hoy Tiempo Vida residual Reparación Inicial Comportamiento Mínimo Tiempo Vida útil

DURABILIDAD Vida útil (EHE-08) Tipo de estructura Vida útil nominal Estructuras de carácter temporal Entre 3 y 10 años Elementos reemplazables que no forman parte de la estructura principal (barandillas, apoyos de tuberías, etc) Entre 10 y 20 años Edificios o instalaciones agrícolas o industriales y obras marítimas Entre 15 y 50 años Edificios de carácter monumental o de importancia especial 100 años Puentes de longitud total igual o superior a 100 m y otras estructuras de ingeniería civil de repercusión económica alta

DURABILIDAD COMPORTAMIENTO DURABILIDAD PROYECTO MATERIALES EJECUCIÓN DETERIORO DEL HORMIGÓN DETERIORO DE LAS ARMADURAS DURABILIDAD Físico Químico-Biológico Corrosión Resistencia Condiciones Superficiales Rigidez SEGURIDAD ASPECTO FUNCIONALIDAD COMPORTAMIENTO

MICROESTRUCTURA DURABILIDAD Microestructura del hormigón Transporte de líquidos y gases Intercambio de substancias disueltas Mecanismos de transporte Mecanismos de fijación Poros interconectados Tipo y velocidad Porosidad fundamental Distribución del tamaño de los poros MICROESTRUCTURA COMPORTAMIENTO MECÁNICO TRANSPORTE DE FLUIDOS COMPORTAMIENTO REOLÓGICO Resistencia Tenacidad Impermeabilidad DURABILIDAD Retracción Fluencia

Microestructura del hormigón: Porosidad DURABILIDAD Microestructura del hormigón: Porosidad Tamaño de los poros Poros de compactación: Huecos de aire en la masa de hormigón, consecuencia de un proceso de compactación deficiente. 10-2 Huecos de aire: Macro poros Huecos de aire de forma regular generados como consecuencia del uso de aireantes. 10-3 DURABILIDAD 10-4 Porosidad capilar: Exceso de agua con respecto a la exacta cantidad necesaria para hidratar todo el cemento. (porosidad capilar de grandes diámetros) Debida a la estructura cristalina de los productos de hidratación. La densidad del cemento anhidro es 2,25 veces mayor que la de conjunto de productos hidratados (porosidad capilar de tamaños pequeños) 10-5 Poros Capilares 10-6 10-7 10-8 Micro poros Porosidad de gel: 10-9 Oquedades existentes los geles que forman los silicatos cálcicos hidratados (C-S-H). 10-10

El agua en los poros: Origen DURABILIDAD El agua en los poros: Origen En los productos hidratados Como resultado de combinaciones químicas Restos de agua de fabricación Encerrada en los poros Agua circulante a través de la red capilar Función de la humedad exterior

El agua en los poros: Estado DURABILIDAD El agua en los poros: Estado Agua combinada Se encuentra en los productos resultantes de la hidratación No se puede eliminar por secado convencional Agua intercapa o zeolítica Capa de gel Se encuentra en las capas de gel Se elimina con secado enérgico y humedades relativas menores del 11% Su pérdida provoca retracción (aunque es difícil que se elimine) Agua Agua adsorbida Se fija en la superficie de los poros Alcanza espesores de hasta 150m Puede eliminarse mediante secado con humedades de 40-45% Es causa fundamental de los fenómenos de retracción y fluencia Agua libre o capilar Poros de pequeño diámetro (radio de alrededor de 100m) Su extracción conlleva pérdida de volumen Poros de gran diámetro (radio mayor de 1000m) Es la denominada agua libre Gobierna el mecanismo de ingreso en el hormigón de substancias agresivas

El agua en los poros: Influencia DURABILIDAD El agua en los poros: Influencia Sobre la resistencia Si aumentan los macroporos capilares disminuye la resistencia Sobre las deformaciones Pérdida del agua zeolítica Pérdida del agua adsorbida Pérdida del agua capilar (mesoporos) RETRACCIÓN Movimiento de agua adsorbida FLUENCIA Sobre la durabilidad Ingreso desde el exterior de substancias agresivas con el agua libre de los macroporos Modificación del PH Reacciones que alteran el hormigón Corrosión de armaduras

Mecanismos de transporte DURABILIDAD Mecanismos de transporte Líquidos Líquidos (Iones en disolución acuosa) Gases Difusión Permeabilidad Succión Adsorción Migración Tipo de substancia Grado de concentración Condiciones ambientales Estructura porosa Mecanismos

Mecanismos de transporte DURABILIDAD Mecanismos de transporte DIFUSIÓN Transferencia de moléculas libres o iones en la solución acuosa de los poros Se produce cuando hay gradiente de concentración C1 C2 Difusión Difusión CO2 Difusión de ión cloruro Difusión de oxigeno y vapor de agua CARBONATACIÓN CLORUROS DESPASIVANTES CORROSIÓN DE ARMADURAS

Mecanismos de transporte DURABILIDAD Mecanismos de transporte PERMEABILIDAD Flujo de líquidos o gases como consecuencia de un gradiente de presión ADSORCIÓN Fijación de moléculas de agua en una superficie sólida SUCCIÓN CAPILAR Ingreso de agua en estado líquido desde el exterior MIGRACIÓN Transporte de iones a través de un electrolito por la acción de un campo eléctrico Provoca diferencias de concentración DIFUSIÓN

Transporte en aire húmedo DURABILIDAD Transporte en aire húmedo Procesos de difusión en función de la humedad del aire 100 Contenido de agua (%) HR (%) 100 Fijación de moléculas de agua por adsorción El dióxido de carbono reacciona en la pared de los poros El oxigeno es consumido durante la corrosión de las armaduras Disminución de la concentración DIFUSIÓN

Transporte por agua de lluvia y salpicaduras DURABILIDAD Transporte por agua de lluvia y salpicaduras Transporte de substancias disueltas Succión capilar Saturación muy rápida Difusión de gases impedida Cuando se alcanza el equilibrio juega un papel importante la difusión El agua se absorbe a una velocidad mayor de la que se pierde por evaporación 100 Contenido relativo de agua en la superficie Desecación Tiempo Humidificación Desecación Humidificación Humidificación

Transporte por inmersión DURABILIDAD Transporte por inmersión En principio actúa la succión capilar (acelerada por presión hidráulica) Para que haya transporte interno se precisa que haya evaporación 4 3 1 4 1 2 3 2 1 2 4 1 3 Transporte de agua por presión hidráulica y succión capilar 2 Transporte de agua y agentes disueltos 3 Evaporación 4 Cristalización de agentes disueltos Los agentes transportados se depositan principalmente en las zonas de evaporación Importantes efectos químicos por acumulación de substancias agresivas

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA DURABILIDAD AGENTES EXTERNOS AGRESIÓN TIEMPO MATERIALES

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA DURABILIDAD Precipitación anual media Transformaciones químicas Clima Temperatura anual media Acción del hielo Saturación Clima Presa Ciclos Humedad sequedad AGENTES EXTERNOS Carrera de marea Dique Agua salada Olas Tipo de obra Puente Acción del hielo, sales fundentes Clima Edificación Seco Edificación Industrial Agresión química Cimentación Sulfatos

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA DURABILIDAD Permeabilidad Accesibilidad Porosidad Hormigón Componentes hidratados Composición Áridos MATERIALES Fisuración Armadura Corrosión Recubrimiento Carbonatación ...