Validación de reparaciones de estructuras de hormigón armado mediante la utilización de sensores embebidos

Abstract

[ES] El hormigón armado es hoy en día el material de construcción más utilizado del mundo para la ejecución de estructuras, tanto en edificación como ingeniería civil. Entre las características que lo han llevado a su uso extendido, destacan sus propiedades mecánicas, coste, trabajabilidad, capacidad de adaptarse a diferentes formas y durabilidad. La durabilidad se define como la habilidad del material de mantener intactas sus propiedades iniciales frente a solicitaciones o condiciones de exposición. En el caso del hormigón armado, su alta durabilidad se traduce en un periodo de vida útil más amplio que el que pueden ofrecer otros materiales. Sin embargo, desde los años 90 se ha identificado que la corrosión de las armaduras es una de las principales causas de merma y deterioro, reduciendo así la vida útil de las estructuras. Este fenómeno y sus consecuencias llevan asociado un elevado coste económico, tanto desde el punto de vista de las reparaciones, como del mantenimiento de las estructuras. Debido a esto, es de vital importancia la inspección periódica de las estructuras de hormigón armado, y en su caso, siempre que sea necesario, llevar a cabo reparaciones fiables que permitan asegurar la minimización del proceso de corrosión de las armaduras y prevenir su futura reaparición. En este trabajo se presenta una validación de diferentes procesos de reparación de estructuras de hormigón armado afectadas por la corrosión de las armaduras en ambientes marinos. En el caso de estudio de este Trabajo Final de Máster, el análisis se centra en los productos aplicados en superficie, y más concretamente, en el Sikagard-705 L, impregnación hidrófuga inhibidora de la corrosión aplicada en superficie. Como variables de estudio, se evalúa la eficacia del producto según su aplicación, antes de que aparezca el daño o una vez ya ha aparecido. Para la validación de las diferentes variables estudiadas, en el trabajo se ha empleado una estrategia de monitorización de la corrosión mediante sensores embebidos. Además, el estudio propuesto se ha analizado también sobre una estructura a escala con graves daños de corrosión tras cinco años de vida útil. Los resultados obtenidos han permitido demostrar la eficacia del producto analizado y la respuesta que ofrece en ambientes marinos de gran agresividad (ambiente de exposición XS3).

[CA] Hui en dia, el formigó armat és el material de construcció més utilitzat del món per a l'execució d'estructures, tant en edificació com en enginyeria civil. Entre les característiques que han portat al seu ús estes, destaquen les seues propietats mecàniques, cost, treballabilitat, capacitat d'adaptar-se a diferents formes i durabilitat. La durabilitat es defineix com l’habilitat del material de mantenir intactes les seues propietats inicials enfront de sol·licitacions o condicions d'exposició. En el cas del formigó armat, la seua alta durabilitat es tradueix en un període de vida útil més ampli que el que poden oferir altres materials. No obstant això, des dels anys 90 s'ha identificat que la corrosió de les armadures és una de les principals causes de minvament i deteriorament, reduint així la vida útil de les estructures. Aquest fenomen i les seues conseqüències porten associat un elevat cost econòmic, tant des del punt de vista de les reparacions, com del manteniment de les estructures. A causa d'això, és de vital importància la inspecció periòdica de les estructures de formigó armat, i si és el cas, sempre que siga necessari, dur a terme reparacions fiables que permeten assegurar la minimització del procés de corrosió de les armadures i previndre la seua futura reaparició. En aquest treball es presenta una validació de diferents processos de reparació d'estructures de formigó armat afectades per la corrosió de les armadures en ambients marins. En el cas d'estudi d'aquest Treball Final de Màster, l'anàlisi es centra en els productes aplicats en superfície, i més concretament, en el Sikagard-705 L, impregnació hidròfuga inhibidora de la corrosió aplicada en superfície. Com a variables d'estudi, s'avalua l'eficàcia del producte segons la seua aplicació, abans que hi haja problemes per corrosió, o una vegada ja s’ha produït l’inici del procés electroquímic en l’armadura. Per a la validació de les diferents variables estudiades, en el treball s'ha emprat una estratègia de monitoratge de la corrosió mitjançant sensors embeguts. A més, l'estudi proposat s'ha analitzat també sobre una estructura a escala amb greus danys per corrosió després de cinc anys de vida útil. Els resultats obtinguts han permés demostrar l'eficàcia del producte analitzat i la resposta que ofereix en ambients marins de gran agressivitat (ambient d'exposició XS3).

[EN] Today, reinforced concrete is the most widely used construction material in the world for the construction of structures, both in building and civil engineering. Among the characteristics that have led to its widespread use are its mechanical properties, cost, workability, ability to adapt to different shapes and durability. Durability is defined as the material’s ability to maintain its initial properties intact in the face of stresses or exposure conditions. In the case of reinforced concrete, its high durability translates into a longer service life than other materials can offer. However, since the 1990s, corrosion of the reinforcement has been identified as one of the main causes of deterioration and early failure, thus reducing the service life of structures. This phenomenon and its consequences are associated with high economic costs, both in terms of repairs and maintenance of structures. Because of this, it is of vital importance to periodically inspect reinforced concrete structures and, where necessary, carry out reliable repairs to ensure that the corrosion process of the reinforcement is minimised and to prevent its future reappearance. This work presents a validation of different repair processes for reinforced concrete structures affected by reinforcement corrosion in marine environments. In the case study of this Master's thesis, the analysis focuses on surface-applied products, and more specifically, on Sikagard-705 L, a surface-applied hydrophobic corrosion-inhibiting impregnation. As study variables, the efficacy of the product is evaluated according to its application, before the damage appears or once it has already appeared. For the validation of the different variables studied, a corrosion monitoring strategy using embedded sensors has been used in the work. In addition, the proposed study has also been analysed on a scale structure with severe corrosion damage after five years of service life. The results obtained have demonstrated the effectiveness of the product analysed and the response it offers in highly aggressive marine environments (XS3 exposure environment).