La resistencia del hormigón es la capacidad de un material para conservar sus propiedades durante mucho tiempo: resistencia al fuego y resistencia al calor , resistencia a las heladas , resistencia del hormigón en un entorno de agua y gas químicamente agresivo , para mantener su rendimiento cuando se trabaja en condiciones ambientales adversas sin daños y destrucción significativos.
Durante la formación de hidrosulfoaluminato de calcio (3CaSO 4 • 3CaO • Al 2 O 3 • 3H 2 O) se produce una expansión particularmente alta del hormigón endurecido (piedra de cemento). La corrosión del concreto también se puede observar en presencia de humedad y varios gases ácidos en el aire. Así, por ejemplo, el dióxido de azufre que sale de los hornos de las calderas , locomotoras de vapor o de algún aparato químico, combinado con la humedad del aire y el vapor de agua, forma ácido sulfuroso , que destruye el hormigón de la misma forma que el ácido libre en el medio acuático. Los procesos de corrosión química del hormigón no pueden considerarse aparte de los procesos físicos y fisicoquímicos que se producen en el hormigón bajo la influencia de un medio ambiente externo acuoso o gaseoso. En particular, tienen una gran influencia las deformaciones volumétricas resultantes del intercambio de humedad (absorción de agua y su evaporación), procesos de congelación y descongelación, infiltración y filtración de agua, procesos de difusión del movimiento de humedad en el hormigón, etc.
El aumento de la resistencia del hormigón, independientemente del tipo de corrosión, se consigue proporcionando la densidad y uniformidad necesarias a la estructura del hormigón. La presencia de cascarones y fugas de diversa índole en forma de grietas abiertas o interconectadas, grietas resultantes de deformaciones por temperatura o retracción son las que más favorecen la aparición y desarrollo de procesos de corrosión.
Para aumentar la resistencia del hormigón a los procesos de corrosión puramente químicos, es necesario no sólo asegurar una densidad suficiente del hormigón, sino también seleccionar los ligantes y áridos más resistentes a este tipo de corrosión.
El tema de la seguridad del refuerzo en el concreto está indisolublemente ligado al tema de la resistencia del concreto, por lo que sería apropiado considerarlo aquí.
Por regla general, el refuerzo de acero incrustado en el hormigón no se descompone (pero se oxida) y se puede mantener en buenas condiciones durante mucho tiempo. La seguridad del refuerzo se explica por la presencia de un ambiente alcalino en el hormigón. Esto es cierto solo para hormigón suficientemente denso, donde se excluye la posibilidad de acceso de aire directamente a las barras de refuerzo de acero. Por lo tanto, el refuerzo de la estructura debe cubrirse con una capa protectora de hormigón, cuyo espesor mínimo va desde 10 (para losas de paredes delgadas y huecas, cubiertas) hasta 120 mm (para grandes estructuras hidráulicas). Si el entorno es desfavorable (alta humedad, gases nocivos, etc.), se debe aumentar el espesor de la capa protectora. La capa protectora debe ser densa, sin grietas ni defectos, de lo contrario, su propósito no está justificado. Las grietas en la capa protectora abren el acceso de aire directamente a la armadura, lo que provoca la formación de una película de óxido, acompañada de un aumento de su volumen. Este último provoca esfuerzos de tracción en el hormigón, fisuración y destrucción de la capa protectora, con todas las consecuencias negativas para la durabilidad de la estructura de hormigón armado.
Por resistencia al fuego se entiende la resistencia del hormigón a la acción a corto plazo del fuego durante un incendio. Por resistencia al calor se entiende la resistencia del hormigón a la exposición prolongada y constante a altas temperaturas en las condiciones de funcionamiento de las unidades térmicas (hormigón refractario). El hormigón es uno de los materiales resistentes al fuego. Debido a la conductividad térmica relativamente baja del hormigón, una exposición breve a altas temperaturas no tiene tiempo de causar un calentamiento significativo del hormigón y el refuerzo debajo de la capa protectora. El riego de hormigón muy caliente con agua fría (al extinguir un incendio) es mucho más peligroso, provoca inevitablemente la formación de grietas, la destrucción de la capa protectora y la exposición del refuerzo con la acción continua de altas temperaturas.
En condiciones de exposición prolongada a altas temperaturas, el hormigón de cemento Portland ordinario no es adecuado para su uso a temperaturas superiores a 250 °. Se ha establecido que cuando el hormigón ordinario se calienta por encima de 250-300°, la resistencia disminuye con la descomposición del hidrato de óxido de calcio y la destrucción de la estructura de la piedra de cemento. A temperaturas superiores a 550 °, los granos de cuarzo en arena y granito triturado comienzan a agrietarse debido a la transición del cuarzo a estas temperaturas a otra modificación (tridimita), que se asocia con un aumento significativo en el volumen de granos de cuarzo y la formación de microfisuras. en los puntos de contacto entre los granos de agregado y la piedra de cemento. Con un mayor aumento de la temperatura, también se destruyen otros elementos estructurales de hormigón ordinario. Los trabajos científicos, así como la práctica, han establecido la posibilidad de obtener hormigón refractario a base de cemento Portland, resistente a temperaturas de 1100-1200° y más.
Para ello, es necesario introducir en el hormigón aditivos de sílice o alúmina-sílice finamente triturados que aglutinen el hidróxido de calcio libre liberado durante la hidratación del cemento . Como rellenos, se utilizan materiales que tienen un grado suficiente de refractariedad y resistencia al calor, por ejemplo, mineral de hierro cromado, arcilla refractaria, basalto, andesita, escoria de alto horno de desecho, tobas y piedra triturada de ladrillo . La temperatura máxima que pueden soportar las estructuras depende de la resistencia al fuego y al calor de los agregados y aditivos finamente molidos. Entonces, cuando se usa arcilla refractaria y aditivos molidos, la temperatura máxima de operación de los hormigones refractarios a base de cemento Portland alcanza los 1100-1200 °. A una temperatura máxima de funcionamiento de 700 °, es posible utilizar basalto , diabasa , andesita , escoria de alto horno de desecho , toba Artik, ladrillos de arcilla rotos como agregados de hormigón y piedra pómez , cenizas volantes, escoria de alto horno granulada y ácido acético . ácido como aditivos finamente molidos . Para las mismas temperaturas (hasta 700 °), se permite reemplazar el cemento Portland en el hormigón con cemento de escoria Portland sin introducir aditivos finamente triturados en este caso. Para la preparación de hormigón resistente al calor con una temperatura de servicio de hasta 1300-1400 °, se debe utilizar cemento de alúmina con agregados finos y gruesos de arcilla refractaria o mineral de cromo-hierro . En este caso no se requieren aditivos finamente triturados para unir hidróxido de calcio . Como aglutinante para hormigón resistente al calor con una temperatura máxima de hasta 900-1000 °, también se puede usar vidrio líquido con silicofluoruro de sodio.
La piedra de cemento en el hormigón como componente suele ser menos resistente que los agregados de piedra; cuando se expone a agentes químicamente agresivos, el hormigón se destruye en primer lugar. Todas las causas de corrosión del hormigón sobre cemento Portland se pueden resumir en los siguientes grupos principales:
Determinar la velocidad de corrosión del hormigón es difícil debido a que el número de factores que influyen en la cinética del proceso es muy grande (más de diez). Para resolver este problema se utiliza la teoría de modelado, como resultado de la cual se obtienen complejos adimensionales que expresan la esencia física y química de los fenómenos, y permiten reducir el trabajo experimental a estudiar la influencia de solo dos o tres factores complejos. La modelización de procesos físicos y químicos como la corrosión del hormigón se basa en tres principios:
Confirmación de la existencia de la evolución adaptativa de la piedra de cemento en el hormigón es el hecho de la formación en su estructura bajo la influencia del medio ambiente de los llamados "hidratos modificados", que se caracterizan por una mayor estabilidad que los hidratos tradicionales. En este caso, los iones "extraños" se intercalan en la estructura de los hidratos cristalinos, y dichos procesos están asociados con un cambio en las características químicas del cristal y las propiedades morfológicas de las formaciones de hidratos [3] .