Materiales avanzados para la resistencia a la corrosión y a la fractura en las instalaciones del aeropuerto

La correlación de refuerzo de acero es la causa principal del deterioro de las estructuras de hormigón. En los entornos del aeropuerto, los agentes principales agresivos son los iones cloruros de las sales de deshidratación, el aerosol de acero y algunos productos químicos de limpieza.

Materiales avanzados para la resistencia a la cría

Los materiales resistentes a las grietas modernas abordan las causas profundas de las grietas mejorando la resistencia a las insesiones, reduciendo la reducción y permitiendo la reparación autónoma.

Concreto reforzado por fibra (FRC)

El hormigón reforzado con fibras cortas y discretas se distribuye uniformemente a lo largo de la mezcla. Estas fibras actúan como detendores de crack al cerrar microcrábanos y transferir tensiones a través de ellas, evitando la propagación en macrocrábanos. Se utilizan varios tipos de fibra:

• Fibras de acero] – Proporcionan una alta resistencia a la tensión y la ductilidad. Son particularmente eficaces en pavimentos de aeropuerto donde las cargas pesadas de aviones causan altas tensiones de flexión. El acero-FRC se ha utilizado en los sobrecostos de pista en varios aeropuertos internacionales para reducir el espesor manteniendo la capacidad de carga.
• ] Fibras de polipropileno – Control de la reducción de plástico agrietado durante las primeras horas después de la colocación. Son rentables y mejoran la resistencia al fuego, pero contribuyen menos a la resistencia estructural que las fibras de acero.
• Las fibras de vidrio] – Ofrecen una alta resistencia a la tensión y a la corrosión. El vidrio-FRC se utiliza en paneles arquitectónicos y estructuras secundarias, pero debe ser resistente al alcalino para prevenir la degradación en el entorno de alta presión del hormigón.

La investigación de la FAA Subdivisión de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Aeropuerto demuestra que los pavimentos FRC pueden reducir el espaciado conjunto y el ancho de grieta, prolongando los intervalos de mantenimiento. El Comité 544 del Instituto Americano del Concreto proporciona directrices para el diseño y especificación de FRC (ACI 544.1R-16[]]).

Concreto auto-sanitario

El hormigón auto-sanador representa un cambio paradigmático en la durabilidad de la infraestructura. En lugar de resistirse a la grieta, repara autónomamente las grietas que ocurren. Dos mecanismos primarios están en uso comercial:

• Autosanación bacteriana – Las bacterias específicas de formación de esporas (por ejemplo, Bacillus pasteurii) se incorporan en la mezcla de hormigón junto con nutrientes basados en calcio. Cuando el agua entra en una grieta, las bacterias germinan y precipitan el carbonato de calcio, llenando el ensayo de mm.
• Sanación basada en microcapsulas – Las microcapsulas que contienen un agente curativo polímero (por ejemplo, silicato sodio o epoxi) están incrustadas en el hormigón. Cuando una grieta rompe las cápsulas, el agente es liberado y reacciona para sellar la brecha. Este método es más rápido que la curación bacteriana y es adecuado para aplicaciones estructurales.

El hormigón auto-sanador es particularmente valioso en áreas difíciles de inspeccionar o reparar, como estructuras de grado inferior. Un estudio de caso en Amsterdam Schiphol Airport usó hormigón bacteriano en un túnel de servicio para reducir los costos de mantenimiento en un 40% estimado en su vida de diseño.

Concreto de alto rendimiento (HPC) y Concreto de ultra-alta rendimiento (UHPC)

El hormigón de alto rendimiento alcanza una mayor resistencia y durabilidad mediante una gradación agregada optimizada, unas bajas relaciones entre agua y cemento (0,30–0,40), y el uso de admisores químicos como superplasticizadores y fume de silica. El HPC se especifica generalmente para las pistas de aeropuerto y los delantales de alta tensión porque resiste la abrasión de la explosión de chorro y el desgaste de neumáticos mientras mantiene una baja permeabilidad.

Soluciones innovadoras para la resistencia a la corrosión

La mitigación de la corrosión requiere una estrategia multicapa: proteger el refuerzo, modificar la matriz de hormigón y aplicar barreras superficiales. Los materiales avanzados ahora proporcionan soluciones robustas para cada capa.

Reforzamientos resistentes a la corrosión

Las barras de acero negro tradicionales son vulnerables a la corrosión inducida por cloruro. Varias alternativas ofrecen una mayor protección:

• Acero con revestimiento de aguapoxi – El revestimiento epoxi con abono de fusión proporciona una barrera física contra los cloruros. El rendimiento a largo plazo depende de la integridad del revestimiento; los daños durante el manejo o la instalación pueden crear sitios de corrosión localizados. Todavía se utiliza ampliamente en las estructuras de estacionamiento del aeropuerto y las fundaciones terminales.
• Acero galvanizado – La galvanización de dip caliente crea un revestimiento de zinc que actúa como un ánodo sacrificial. Es más tolerante a pequeños rasguños que el epoxi. El refuerzo galvanizado es común en los aeropuertos costeros y en zonas con alta humedad.
• Acero inoxidable – Ofrece la resistencia a la corrosión más alta debido al contenido de cromo (normalmente 304L o 316L). Se especifica cada vez más para elementos estructurales críticos en las instalaciones del aeropuerto donde el fracaso es inaceptable, como columnas de soporte para puentes de chorro y estructuras de techo. El costo inicial es más alto, pero el análisis de costes de ciclo de vida favorece a menudo el acero inoxidable en entornos agresivos.
• Barras de polímero reforzado con fibras de fibra de vidrio, carbono o aramid incrustadas en una resina polimérica. El refuerzo de FRP es completamente no corrosivo, no magnético y ligero. Es ideal para entornos con exposición de cloruro grave y para estructuras que requieren transparencia electromagnética (por ejemplo, R-15).