Óxido

La fuerza expansiva de la oxidación , también conocida como levantamiento por óxido o estallido de óxido , es un fenómeno que puede dañar estructuras de piedra, mampostería, hormigón o cerámica, reforzadas con componentes metálicos. Se define como "el desplazamiento de elementos constructivos debido a la expansión de productos de hierro y acero al oxidarse el metal y convertirse en óxido de hierro". ^{[ 1 ]} La corrosión de otros metales, como el aluminio, también puede provocar levantamiento por óxido.

Según el metalúrgico Jack Harris, «la oxidación suele ir acompañada de una expansión neta, de modo que cuando se produce en un espacio confinado se generan tensiones en el propio componente metálico o en cualquier medio circundante, como piedra o cemento. La oxidación libera tanta energía que las tensiones generadas son de magnitud suficiente para deformar o fracturar todos los materiales conocidos». ^{[ 2 ]}

Ya en 1915 se reconoció que ciertas aleaciones metálicas modernas son más susceptibles a la oxidación excesiva al estar expuestas a la intemperie que otros metales. En aquel entonces, existía una tendencia a reemplazar los sujetadores de hierro forjado por equivalentes de acero dulce , que eran menos costosos. Inesperadamente, los sujetadores de acero dulce fallaron en el uso real mucho más rápido de lo previsto, lo que llevó a un retorno al uso de hierro forjado en ciertas aplicaciones donde la durabilidad era importante. ^{[ 3 ]}

En un artículo de 1987 en New Scientist , Jack Harris informó que el levantamiento por óxido ha causado daños significativos a muchas estructuras históricas en el Reino Unido, incluyendo la Catedral de San Pablo , el Museo Británico y el Albert Memorial en Londres, la Catedral de Gloucester , la Iglesia de Santa Margarita en King's Lynn , la Catedral de Winchester y la Catedral de Blackburn . ^{[ 4 ]}

Harris también escribió que la corrosión por óxido dañó los antiguos caballos de San Marcos en el exterior de la Basílica de San Marcos en Venecia . La extensa oxidación de los pernos y refuerzos de hierro y acero afectó la integridad estructural de las esculturas de caballos de cobre, que fueron reubicadas en el interior y reemplazadas por réplicas. Las renovaciones mal diseñadas de principios del siglo XX también provocaron daños por corrosión por óxido en la Acrópolis de Atenas . ^{[ 4 ]}

En Estados Unidos, la oxidación de las clavijas de hierro insertadas en agujeros en la escalera de entrada de piedra para sostener los pasamanos provocó el agrietamiento de los escalones en la Basílica del Sagrado Corazón en Notre Dame, Indiana . ^{[ 5 ]}

La corrosión dañó la cornisa de terracota del Land Title Building en Filadelfia , diseñado en 1897 y ampliado en 1902 por el arquitecto pionero de rascacielos Daniel Burnham . ^{[ 6 ]} El complejo Land Title, con sus dos torres interconectadas, está incluido en el Registro Nacional de Lugares Históricos . Para 1922, los expertos en terracota arquitectónica advertían que la oxidación de los sujetadores de hierro incrustados podía provocar fallas en los componentes decorativos del edificio. ^{[ 7 ]} Esta cornisa de 1902 tiene casi 2,7 m de altura, sobresale 2,1 m de la fachada del edificio y mide 142 m de largo. La cornisa fue estabilizada, los anclajes de acero propensos a la oxidación fueron reemplazados por nuevos anclajes de acero inoxidable y la cornisa fue completamente renovada. El proyecto se completó en 1991. ^{[ 6 ]}   

Las inundaciones de 2007 dañaron la casa modernista Farnsworth en Plano, Illinois , diseñada en 1945 por Ludwig Mies van der Rohe y que ahora pertenece al National Trust for Historic Preservation . Entre los daños descubiertos por un arquitecto que inspeccionó la casa en 2007 se encontraba el levantamiento de óxido en las esquinas de la estructura de acero de la casa. ^{[ 8 ]} La casa volvió a inundarse en 2008.

Las estructuras construidas con hormigón armado y reforzadas con barras metálicas también son susceptibles a sufrir daños por oxidación. La expansión de las barras corroídas provoca el desprendimiento del hormigón. Las estructuras expuestas a un ambiente marino o donde se utiliza sal para el deshielo son especialmente vulnerables a este tipo de daños. ^{[ 4 ]} Esto también puede deberse a que el hormigón se haya instalado sin el recubrimiento suficiente para las barras, lo que permite que la humedad llegue al metal y provoque oxidación.

Las investigaciones realizadas en la década de 1960 mostraron que el 22 por ciento de los tableros de puentes de hormigón en Pensilvania presentaban signos de desconchamiento debido a la oxidación del hormigón en los cuatro años posteriores a su construcción. La oxidación del hormigón causó daños generalizados en las viviendas sociales de hormigón construidas en el Reino Unido en la posguerra. ^{[ 4 ]}

Según un experto en la materia, el problema dio lugar a "una intensa investigación mundial sobre las causas y la reparación de la corrosión del refuerzo, lo que a su vez generó una gran cantidad de artículos de investigación, conferencias y publicaciones sobre el tema". ^{[ 9 ]}

Los componentes de encimera fabricados con granito y otras piedras naturales a veces se refuerzan con varillas metálicas insertadas en ranuras cortadas en la parte inferior de la piedra y se adhieren con diversas resinas. Este procedimiento se denomina "varado" entre los fabricantes de encimeras. Generalmente, estas varillas se colocan cerca de los orificios del fregadero para evitar que la frágil encimera de piedra se agriete durante el transporte y la instalación. ^{[ 10 ]} Los datos publicados por el Marble Institute of America muestran que esta técnica produce un aumento del 600 % en la resistencia a la deflexión del componente. ^{[ 11 ]}

Sin embargo, si se utiliza una varilla metálica susceptible a la oxidación u otras formas de corrosión , y la humedad de un fregadero o grifo llega a la varilla, la oxidación puede agrietar la encimera justo encima de la varilla. ^{[ 12 ]} Se sabe que las varillas de acero dulce y algunos grados de aluminio causan fallas por oxidación en encimeras de granito. Los profesionales expertos en reparación de piedra pueden desmontar la piedra agrietada, retirar la varilla metálica y volver a ensamblar la piedra utilizando diversas resinas teñidas para que coincidan con los colores de la piedra. ^{[ 11 ]} Este tipo de problema se puede prevenir utilizando varillas de refuerzo de acero inoxidable o fibra de vidrio en el procedimiento de varillado. ^{[ 11 ]}

• Elevación sobre hielo
• Degradación del hormigón

• Agua y deterioro de la mampostería: Fotos de daños en edificios de ladrillo causados ​​por la oxidación. Archivado el 26/04/2012 en Wayback Machine.
• Exploratorio al aire libre en Fort Mason: Cuña de óxido: Una exhibición de museo que muestra la fuerza expansiva del acero oxidado.
• Harris, JE, Meteorización de la roca, corrosión de la piedra y oxidación del hierro, MECCANICA , Volumen 27, Número 3