La fuerza expansiva de la oxidación , que puede denominarse levantamiento de óxido o explosión de óxido , es un fenómeno que puede causar daños a las estructuras hechas de piedra, mampostería, hormigón o cerámica, y reforzadas con componentes metálicos. Una definición es "el desplazamiento de elementos de construcción debido a la expansión de productos de hierro y acero a medida que el metal se oxida y se convierte en óxido de hierro". [1] La corrosión de otros metales como el aluminio también puede causar levantamiento de 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 la piedra o el 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 de metales modernos son más susceptibles a la oxidación excesiva cuando se las somete a la intemperie que otros metales. En ese momento, hubo 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 en el mundo real mucho más rápido de lo previsto, lo que llevó a un regreso al uso de hierro forjado en ciertas aplicaciones donde la duración del servicio era importante. [3]
En un artículo de 1987 en New Scientist , Jack Harris informó que el levantamiento de óxido ha causado daños significativos a muchas estructuras históricas en el Reino Unido, incluida 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 el óxido también dañó los antiguos Caballos de San Marcos en el exterior de la Basílica de San Marcos en Venecia . La oxidación expansiva 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 óxido en la Acrópolis de Atenas . [4]
En Estados Unidos, la oxidación de las clavijas de hierro insertadas en los agujeros de la escalera de piedra de la entrada para sostener los pasamanos provocó el agrietamiento de los escalones de la Basílica del Sagrado Corazón en Notre Dame, Indiana . [5]
El óxido de la cornisa 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 en el Registro Nacional de Lugares Históricos . En 1922, los expertos en terracota arquitectónica advirtieron que la oxidación de los sujetadores de hierro incrustados podría hacer que los componentes decorativos del edificio fallaran. [7] Esta cornisa de 1902 tiene casi 9 pies (2,7 m) de alto, sobresale 7 pies (2,1 m) de la fachada del edificio y tiene 465 pies (142 m) de largo. La cornisa se estabilizó, los anclajes de acero sujetos a oxidación se reemplazaron con nuevos anclajes de acero inoxidable y la cornisa se renovó por completo. El proyecto se completó en 1991. [6]
Las inundaciones de 2007 dañaron la modernista Casa Farnsworth en Plano, Illinois , diseñada en 1945 por Ludwig Mies van der Rohe y ahora propiedad del National Trust for Historic Preservation . Entre los daños descubiertos por un arquitecto que inspeccionó la casa en 2007 se encontraban óxido en las esquinas de la estructura de acero de la casa. [8] La casa se inundó nuevamente en 2008.
Las estructuras construidas con hormigón y reforzadas con varillas de refuerzo metálicas también están sujetas a daños por oxidación. La expansión de las varillas de refuerzo corroídas provoca el desconchado del hormigón. Las estructuras expuestas a un entorno marino o en las que se utiliza sal para descongelar son especialmente susceptibles a este tipo de daño. [4] Esto también puede deberse a que el hormigón se ha instalado sin una cobertura suficiente para las varillas de refuerzo, lo que permite que la humedad llegue al metal y provoque oxidación.
Una investigación realizada en la década de 1960 mostró que el 22 por ciento de los tableros de puentes de hormigón de Pensilvania mostraban signos de desconchado debido a la oxidación en los cuatro años siguientes a su construcción. La oxidación causó daños generalizados a las viviendas sociales de hormigón construidas en el Reino Unido en la era posterior a la Segunda Guerra Mundial. [4]
Según un experto en la materia, el problema dio lugar a "una intensa investigación a nivel mundial sobre las causas y la reparación de la corrosión del refuerzo, lo que a su vez dio lugar a una vasta producción de artículos de investigación, conferencias y publicaciones sobre el tema". [9]
Los componentes de encimeras fabricados con granito y otras piedras naturales a veces se refuerzan con varillas de metal insertadas en ranuras cortadas en la parte inferior de la piedra y se adhieren en su lugar con varias resinas. Este procedimiento se denomina "varillado" por los fabricantes de encimeras. Lo más común es que estas varillas se coloquen cerca de los recortes 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 da como resultado un aumento del 600% en la resistencia a la deflexión del componente. [11]
Sin embargo, si se utiliza una varilla de metal sujeta a oxidación u otras formas de corrosión , y la humedad de un fregadero o grifo llega a la varilla, el óxido puede agrietar la encimera directamente sobre la varilla. [12] Se sabe que el acero dulce y algunos grados de varillas de aluminio causan fallas por óxido en encimeras de granito. Los profesionales expertos en reparación de piedra pueden desmontar la piedra agrietada, quitar la varilla de metal y volver a ensamblar la piedra utilizando varias resinas teñidas para que coincidan con los colores de la piedra. [11] Este tipo de problema se puede prevenir utilizando varillas de refuerzo hechas de acero inoxidable o fibra de vidrio en el procedimiento de varillado. [11]