Grupos de investigación


Corrosión de Armaduras y Seguridad Estructural

a.    Objetivos del grupo

·  Objetivos en Investigación y Desarrollo

·       Mecanismos de corrosión de armaduras y deterioro físico-químico del hormigón.

·       Técnicas de medida de la corrosión de la armadura y de la durabilidad del hormigón

·       Instrumentación in –situ mediante sensores de corrosión embebidos

·       Evolución del comportamiento y seguridad de estructuras corroídas

·       Ciclo de Vida del hormigón, evolución de las Prestaciones y Seguridad de estructuras corroídas.

·       Simulación numérica y validación en laboratorio.

·       Sostenibilidad y evaluación de la innovación

·       Restauración del Patrimonio arquitectónico.

·  Objetivos en transferencia El trabajo con el sector industrial se realiza mediante

·       la participación en proyectos conjuntos

·       la redacción de normativa.

·       La formación mediante la impartición de un máster en “Seguridad y Durabilidad” y la participación de cursos de especialización y conferencias.

b.      Líneas de investigación Las áreas principales en las que se han realizado aportaciones relevantesson:

·  Técnicas electroquímicas de medida de la velocidad de corrosión

·  Efecto de los cloruros y la carbonatación en la corrosión de armaduras

·  Corrosión bajo tensión de aceros de pretensado

·   Fundamentos de los fenómenos de difusión y  migración iónica en hormigón, realcalinización y extracción de cloruros

·  Consecuencias estructurales de la corrosión de la armadura

·  Cálculo de la vida útil y residual de estructuras de hormigón

·  Uso de inhibidores de corrosión en el hormigón

·  Uso de armaduras galvanizadas   

·  Durabilidad de  hormigones de altas prestaciones

·  Durabilidad de materiales de reparación y de estructuras reparadas

·  Protección catódica de armaduras y empleo de otras técnicas electroquímicas de reparación.

 

Desarrollo Prestacional de Hormigones, Fiabilidad Estructural y Análisis de Riesgos. PREHFER.

a.     Objetivo del grupo

Las actividades del Grupo PREFER, integrado en el IETcc-CSIC, se inscriben en el campo de la ingeniería estructural, abarcando temas relacionados con el diseño y el estudio de los hormigones, la fiabilidad estructural y el análisis de riesgos, todo ello sobre la base de un enfoque prestacional

b.    Líneas de investigación

·       Desarrollos de hormigones a la carta con enfoque prestacional, validando los modelos de comportamiento estructural y de vida útil existente.

·       Caracterización completa de la meso y macroestructura de hormigones con propiedades especiales.

·       Estudio y validación de los fenómenos físicos asociados a la evolución intrínseca del material y a la interacción con los estados de carga tanto estáticos o dinámicos, como     diferidos del hormigón.

·       Aprovechamiento integral de las propiedades del hormigón para aportar una mejora en la economía  en el proceso constructivo, al evaluar de manera conjunta todo el ciclo de vida, el coste de los materiales y la energía.

·       Cuantificar para las soluciones innovadoras de hormigón, las incertidumbres de las diferentes variables, así como el nivel de fiabilidad de los elementos estructurales que se requieran de manera implícita por la normativa en vigor.

·       Modelado de acciones e influencias, cuantificando las incertidumbres asociadas con los parámetros relevantes.

·       Modelado de la resistencia de estructuras deterioradas o no, incluida la cuantificación de las incertidumbres asociadas.

·       Estudio y modelado de las consecuencias de los posibles fallos de estructuras y sistemas;

·       Fiabilidad requerida y criterios de aceptación de riesgos;

·       Evaluación de la fiabilidad de estructuras existentes;

·       Análisis de los riesgos asociados con estructuras y procesos transitorios;

·       Concepción de estructuras innovadoras y evaluación de los riesgos asociados;

·       Desarrollo de conceptos de seguridad para el dimensionado estructural

 

 

Interacción Sostenible de los Materiales de Construcción con el Medio Ambiente (ISCMA)

a.     Objetivo del grupo

El objetivo global del grupo de investigación ISCMA es la excelencia en la generación de conocimiento y tecnología que permita poner en positivo y/o minimizar los impactos negativos de la construcción, en cada una de las etapas del ciclo de vida, sobre el medio ambiente y las personas, integrando los logros alcanzados en el ámbito global de la evaluación y criterios de aceptación de la gestión de las estructuras.  En relación con este objetivo, el ISCMA aspira a ser un referente internacional con impacto real de la tecnología desarrollada en la sociedad española, europea y mundial

Para cumplir este objetivo, el ISCMA lleva a cabo investigación fundamental y aplicada, así como actividad en comités europeos y nacionales de normalización, en relación con varios ámbitos dentro del mundo de la ingeniería civil, la construcción y el medio ambiente.  Así, cabe señalar 3 importantes líneas de actuación del grupo ISCMA cuyo trabajo cubre, en mayor o menor medida, los tres grandes pilares sobre los que se asienta el concepto de sostenibilidad.   Dentro de cada una de ellas se desarrollan asimismo las herramientas para la evaluación de la innovación y mejora de la tecnología alcanzada, por criterios prestacionales.

1: Nuevos materiales de construcción: Diseño, desarrollo, funcionalización y evaluación de la durabilidad.

2: Impacto ambiental: Prolongación de la vida útil de estructuras, gestión de residuos y descontaminación.

3: Mejora de la Calidad de vida: Calidad de ambiente interior y fotocatálisis heterogénea en construcción.

Dado el carácter multidisciplinar del grupo, el trabajo se aborda a varias escalas y desde varios campos de especialización, desde la generación de ideas innovadoras hasta los desarrollos, desde nanotecnología hasta prototipos y normativa, haciendo uso de las tecnologías más avanzadas disponibles en el tratamiento de procesos complejos, como por ejemplo difracción de neutrones y/o radiación sincrotrón, NRRA, IBA, técnicas electroquímicas o mecano-químico-físicas avanzadas.

 

b.    Líneas de investigación

Basándonos en los tres objetivos fundamentales mencionados, las líneas de investigación en las que el grupo ISCMA ha hecho aportaciones originales reconocidas internacionalmente son:

·       Fotocatálisis en construcción

o   Síntesis de fotocatalizadores

o   Análisis paramétrico y desarrollo de métodos

o   Evaluación de materiales fotocatalíticos en laboratorio e in situ

o   Determinación de especies activas

·       Calidad de aire ambiente interior

o   Síndrome del Edificio Enfermo

o   Evaluación de CAI y diagnosis

o   Determinación de Emisiones por materiales en laboratorio e in situ

·       Diseño de materiales de construcción a partir de residuos.

o   Sedimentos dragados.

o   Rechazo de salmuera de plantas desalinizadoras.

·       Caracterización del transporte de iones a través del hormigón.
Desarrollo de nuevos métodos de ensayo acelerados para la determinación de coeficientes de difusión de iones cloruro, capacidad de combinación por parte de la matriz y umbrales límite de corrosión.
Aplicación a especies de interés por su carácter radiactivo. 

·       Descontaminación de materiales y estructuras contaminados por metales pesados e hidrocarburos.

·       Mecanismos de corrosión y pasivación de armaduras
Técnicas eléctricas y electroquímicas para la caracterización de hormigones a edad temprana.

·       Aplicación y desarrollo de técnicas no destructivas para la evaluación de materiales estructurales:

o   Obra civil

o   Arquitectura

o   Estructuras especiales de contención nuclear

o   Patrimonio histórico.

 

Técnicas Avanzadas de reparación de estructuras dañadas por corrosión de armaduras:

o   Extracción electroquímica de cloruros (EEC).

o   Realcalinización (RA).

o   Introducción de sustancias con distintas propiedades, como inhibidores de corrosión hidrófugos.

·       Simulación acelerada de la degradación de materiales de construcción.

Aplicación de Técnicas Avanzadas al estudio de materiales de construcción

  • Simulación in-situ por difracción de neutrones o de radiación sincrotrón de los efectos de la  carbonatación en el hormigón, del fuego, o de la lixiviación acelerada y posterior cuantificación de fases por Refinamiento Rietveld.  
  • Aplicación de NRRA (Nuclear Resonance Reaction Analysis) para el estudio de fases hidratadas del cemento y de fragilización de aceros.
  • Tribología y ultra alto vacío para el estudio de degradación de aceros.

 

Modelado y Durabilidad de Estructuras

a.     Objetivo del grupo

·       Establecer las condiciones de deterioro de los materiales que componen las estructuras.

·       Modelar el cambio de las propiedades mecánicas de los materiales bajo la influencia de medios agresivos.

·       Establecer criterios y bases para poder estimar la durabilidad de una estructura bajo determinadas condiciones ambientales.

·       Acoplar modelos atómicos con cálculos mesoscópicos, como por ejemplo cálculos de Elemento Finitos.

·       Acoplar diferentes procesos físicos, es decir, desarrollar modelos multifísicos en los que se tenga en cuenta el deterioro de los materiales y su acoplamiento a las propiedades mecánicas.

·       Caracterización por técnicas físico-químicas avanzadas de materiales, principalmente en base cemento, para evaluar su idoneidad de uso y comportamiento a largo plazo.

·       Monitorización de estructuras afectadas por procesos de degradación e implementación de soluciones de reparación.

b.     Líneas de investigación

La actividad que se está llevando a cabo está relacionada con modelos multiescala sobre procesos de deterioro y fractura en materiales y componentes estructurales. Los principales materiales estudiados son el hormigón y el acero. Por lo tanto, los principales fenómenos de deterioro serán los que afecten a estos materiales. Tanto el modelado como la experimentación van desde la escala nanométrica hasta la escala macroscópica, combinándose modelos atómicos o de Primeros Principios con modelos de Elementos Finitos. Del mismo modo, se están realizando experimentación a escala atómica empleando el Microscopio de Fuerza Atómica, junto con ensayos con piezas o componentes de mayor tamaño. También, es objeto la caracterización y evaluación de la idoneidad de los materiales de construcción, principalmente en base cemento, para su uso estructural. Y la diagnosis, monitorización y reparación de estructuras con alteraciones debidas a acciones ambientales en el hormigón.