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La corrosión de los elementos de acero utilizados en la construcción cambia drásticamente sus propiedades y afecta su resistencia general. Varios factores, como las condiciones ambientales y las propiedades específicas del material, gobiernan su tenacidad. Las dos propiedades mecánicas principales del acero de construcción que definen la durabilidad y la capacidad son la resistencia a la compresión y la resistencia a la tracción.
La resistencia a la tracción determina el límite de ruptura del acero bajo carga de tracción, mientras que la resistencia a la compresión es la capacidad del acero para soportar cargas de compresión.
Este artículo proporciona información sobre cómo la corrosión afecta la resistencia a la tracción de los aceros estructurales y de refuerzo durante la construcción.
Comprender la resistencia a la tracción a nivel atómico
Se estudian las propiedades del acero estructural y las barras de refuerzo para comprender los efectos de la corrosión. Las interacciones entre las propiedades del acero y los efectos de la corrosión se han estudiado de las siguientes maneras:
- celosía de acero
- tamaño de grano de acero
La red cristalina de acero muestra el número de átomos y su disposición. Por otra parte, a nivel de grano, la estructura cristalina del acero consta de un gran número de celosías individuales. Las partículas a este nivel son de varios tamaños y se observan a nivel microscópico.
Sin embargo, el acero puede tener una red imperfecta en la que faltan algunos átomos o son reemplazados por otros, lo que se denomina defectos de sustitución. Estos átomos también pueden apilarse dentro de redes conocidas como defectos intersticiales.
Todos estos defectos afectan a las propiedades del acero y resultan de procesos de aleación, mecánicos o térmicos. Estos defectos se denominan defectos puntuales y no se observan a nivel de partículas. Los defectos del cristal provocan deformación y propagación de grietas, lo que genera tensiones residuales e internas. Tanto los defectos puntuales como los defectos cristalinos aceleran la velocidad de corrosión.
Las dos principales causas de la corrosión del acero son el cloro y el dióxido de carbono. Destruyen la capa pasiva de la barra de refuerzo y aumentan la tasa de corrosión. Como se explicó antes, la tasa de corrosión aumenta con las imperfecciones del nivel de la red.
Para las estructuras de hormigón armado, los productos de corrosión ocupan más espacio que los átomos originales de la barra de refuerzo. A medida que avanza la corrosión, el espacio alrededor del refuerzo comienza a expandirse. Esta expansión provoca grietas porque el hormigón es débil en tensión.
Con el tiempo, estas grietas pueden alcanzar la superficie del concreto. La formación de grietas proporciona un camino bien definido desde la barra de refuerzo hasta la superficie de concreto. La corrosión en la superficie del hormigón llega lentamente a la barra de refuerzo a través de esta vía, lo que lleva a la corrosión de la barra de refuerzo.
Efecto de la corrosión en la resistencia a la tracción
La corrosión es el deterioro químico o electroquímico de los metales. Es causada por la reacción del metal con su entorno en presencia de oxígeno y electrolitos que facilitan la reacción.
El efecto de la corrosión sobre la resistencia a la tracción del acero puede explicarse considerando dos tipos generales de corrosión: corrosión uniforme y picaduras.
En la corrosión uniforme, la corrosión se extiende uniformemente sobre la superficie de la pieza de acero. Esto afecta directamente a la reducción de la resistencia estructural del acero. La corrosión uniforme reduce el espesor y el peso de las placas o vigas de acero. Calcular la tensión para la carga dada en la nueva sección transversal da el valor reducido.
La corrosión por picaduras es una corrosión muy localizada en la que pequeñas roturas en la capa protectora dan como resultado picaduras. Esto provoca corrosión por galvanización de forma localizada.
Algunos estudios han demostrado la siguiente correlación entre la resistencia a la tracción y la corrosión:
- La reducción general de la resistencia a la tracción nominal y el alargamiento total es una función del espesor de la capa de corrosión.donde esta el espesor profundidad del pozo. La resistencia a la tracción disminuye gradualmente a medida que el material se vuelve más delgado debido a la corrosión.
- La corrosión reduce la resistencia a la tracción nominal. La resistencia nominal es la relación entre la carga máxima y la sección transversal original. Por lo tanto, la resistencia nominal a la tracción es una propiedad de una estructura o componente, y la resistencia última a la tracción es una propiedad del acero.
- La corrosión por picadura reduce la capacidad de carga de un componente en un factor de 2,5 en comparación con la corrosión uniforme.
- La corrosión en el acero reduce la ductilidad y aumenta la fragilidad. Cambia el modo de falla del acero de dúctil a frágil. peligroso.
- La corrosión juega un papel importante en la reducción de la ductilidad del acero. A medida que disminuye la ductilidad del acero, se vuelve más frágil. Este efecto transforma el comportamiento de falla dúctil del concreto en falla frágil, lo que puede conducir al colapso de la estructura.
- La corrosión también crea concentraciones de tensión en el acero, lo que reduce su capacidad de carga general.
La corrosión existe en muchas formas de miembros estructurales. Por lo tanto, es importante estudiar diferentes casos para comprender y sugerir los remedios adecuados para evitar accidentes.
Preguntas más frecuentes
Las dos principales causas de la corrosión del acero son el cloro y el dióxido de carbono. Estos destruyen la capa pasiva del acero de refuerzo y aumentan la tasa de corrosión. Como se explicó antes, la tasa de corrosión aumenta con las imperfecciones del nivel de la red.
Para las estructuras de hormigón armado, los productos de corrosión ocupan más espacio que los átomos originales de la barra de refuerzo. A medida que avanza la corrosión, el espacio alrededor del refuerzo comienza a expandirse. Esta expansión provoca grietas porque el hormigón es débil en tensión.
Algunos estudios establecen la siguiente correlación entre la resistencia a la tracción y la corrosión:
1. La resistencia a la tracción disminuye gradualmente a medida que el material se adelgaza debido a la corrosión.
2. La corrosión reduce la resistencia a la tracción nominal.
3. Las picaduras reducen la capacidad de carga de un componente en un factor de 2,5 en comparación con la corrosión uniforme.
3. La corrosión en el acero reduce la ductilidad y aumenta la fragilidad del acero.
4. La corrosión juega un papel importante en la reducción de la ductilidad del acero.
5. La corrosión también genera concentraciones de tensión en el acero, lo que reduce su capacidad total de carga.
La corrosión en el acero reduce la ductilidad y aumenta la fragilidad. Cambia el modo de fractura del acero de fractura dúctil a fractura frágil relativamente peligrosa.
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