Proyecto: Estructura y Mecanismos de Rotura del Hormigón
R. Zerbino, G. Giaccio, C. Torrijos El hormigón es uno de los materiales de construcción de mayor uso el cual posee una estructura sumamente compleja. A diferencia de la mayoría de los materiales que se manejan en ingeniería civil no sólo a nivel microscópico, sino a simple vista, su estructura real dista de ser la de un material homogéneo. El análisis de la estructura implica el estudio de sus fases componentes (una matriz porosa que rodea a un conjunto de inclusiones de distinta rigidez y tamaño), de las interfaces, de la existencia de discontinuidades (poros e inclusiones se distribuyen aleatoriamente junto con una serie de defectos principalmente constituidos por micro o macrofisuras) y de los procesos que durante su vida en servicio modifican la misma estructura. En este proyecto, pueden destacarse evaluaciones de deformabilidad bajo solicitaciones de tracción, análisis de los procesos de fisuración interna o incidencia de las condiciones de borde en compresión y, como tema de punta, el análisis de la energía de fractura y el comportamiento postpico del material. Para favorecer la discusión respecto a los mecanismos de rotura se recurre al estudio de diversos materiales componentes con los que se elaboran hormigones de variadas características. Mediante cambios de tamaño, forma y textura superficial de los agregados se generan diferentes condiciones de iniciación y propagación de fisuras. En forma similar, el empleo de matrices con distintos niveles de resistencia (cuya resistencia se aproxima a la de los agregados) da lugar a diferentes formas de falla. A lo anterior se suma el estudio de la existencia de alteraciones en la estructura realizando programas específicos sobre el efecto de la microfisuración por secado o de la incidencia de la exposición ante altas temperaturas. Estos fenómenos implican diferentes niveles de defectos, en el primer caso se trata de fisuras preponderantemente ubicadas en el entorno de las zonas de interfaces mientras que en el segundo se trata principalmente de fisuras de matriz. Como parte de los estudios de la caracterización física se desarrollan estudios de permeabilidad sobre hormigones convencionales y especiales, tanto a nivel de laboratorio como de prototipo. Mediante ellos es posible comparar la incidencia de defectos de diferente magnitud sobre las propiedades físicas y sobre la resistencia y deformabilidad. En el período se continuaron los trabajos sobre el comportamiento de hormigones elaborados con agregados de características diferentes, fundamentalmente rigidez, forma y textura (y como consecuencia de ello niveles diversos de adherencia matriz-agregado). Se analiza el nivel de fisuración por la exposición a altas temperaturas y el proceso de propagación. Con relación al tema planteado se analiza también el efecto diferencial que se produce en el hormigón de recubrimiento, principalmente a través del análisis de sus propiedades físicas; esto se vincula íntimamente con la durabilidad de los hormigones.
Proyecto: Ultimos Desarrollos en Tecnología del Hormigón
G. Giaccio, R. Zerbino El proyecto persigue el desarrollo, análisis y divulgación de los nuevos avances en tecnología del hormigón, en particular en lo que se refiere a la optimización del material. Durante este período merecen particular atención los hormigones de Alta Resistencia / Alta Performance, que se destacan no sólo por los niveles resistentes alcanzados (que superan en varios órdenes al hormigón convencional) sino por otras características beneficiosas como su trabajabilidad y durabilidad. Asimismo y vinculados a dichos hormigones, se realizan en este período estudios sobre otros hormigones especiales, como son los Reforzados con Fibras. El estudio de Hormigones de Altas Prestaciones Reforzados con Fibras de acero forma parte del Programa de Cooperación desarrollado conjuntamente con la Universidad Politécnica de Cataluña, España. Incluye el empleo de distintos tipos de fibras y matrices con diferentes niveles de resistencia de hasta 80 MPa; los estudios no sólo han posibilitado la fabricación de dicho material sino que también contribuyen al análisis de aspectos como la metodología de evaluación de hormigones con fibras y de los factores intervinientes. Se continuó el análisis de la tenacidad en tracción y del mecanismo de rotura en compresión, analizando como variables el tipo de fibras y el volumen incorporado. Asimismo se inició el estudio de un método para el análisis de la influencia de la incorporación de fibras en el comportamiento de hormigones sometidos a esfuerzos de corte. Se han realizado estudios de Hormigones Alveolares Reforzados con Fibras Plásticas, que incluye mecanismo de falla y deformabilidad y estabilidad volumétrica. Además, se han estudiado distintos tipos de adiciones minerales, entre las que se destacan puzolanas naturales y distintas microsílices. Los estudios sobre humos de sílice (adiciones de muy alta calidad) corresponden en forma directa con la fabricación y caracterización de Hormigones de Alta Performance, se realizan sobre muestras de diferente origen y se orientan a la optimización en el diseño de mezclas y la selección de materiales. Con relación a este tema se ha avanzado en el desarrollo de “criterios de diseño de mezclas” con el propósito de optimizar el sistema cementíceo en función del ligante y el contenido de aditivos químicos. Se ha avanzado en el análisis de la incidencia del sistema ligante (cemento-adición-aditivo) sobre el requerimiento de aditivos, la fluidez alcanzada, variación en el tiempo y elevación de temperatura. También se analizan las propiedades físicas y mecánicas en hormigones elaborados con algunos conjuntos de ligantes seleccionados. Durante este año continuaron los estudios vinculados con la aptitud del hormigón como depósito de cenizas de residuos hospitalarios.
Proyecto: Evaluación del Hormigón con Métodos Destructivos y No Destructivos
A. A. Di Maio Este Proyecto se refiere a la evaluación, mediante ensayos destructivos y no destructivos, del comportamiento de hormigones de cemento Pórtland, en particular los que han estado expuestos a condiciones severas de servicio. El proyecto se integra con los siguientes sub-proyectos: • Influencia de las Altas Temperaturas: Se evaluaron hormigones de diferentes niveles de resistencia, comparándose el comportamiento de hormigones convencionales respecto a los de alta performance. Además, se consideró el tipo de agregado grueso como variable, ya que al ser el material que ocupa el mayor volumen en el hormigón y poseer diferentes características mineralógicas y coeficientes de dilatación térmica, provocan efectos diferentes cuando son expuestos a temperaturas elevadas. Otra de las variables analizadas está relacionada con el efecto que produce el nivel de temperatura que alcanza el hormigón como así también el tiempo de exposición. Por tal motivo los hormigones en estudio fueron expuestos a temperaturas máximas de 150, 300, 500 y 700 °C, en las cuales permanecieron durante una hora. Debe mencionarse además que se evaluaron hormigones que estuvieron a 150 °C durante 24 horas. En todos los estudios las muestras fueron evaluadas en forma visual antes y después del tratamiento. Posteriormente se determinó el peso y luego mediante distintos ensayos no destructivos (END), fundamentalmente el de frecuencia de resonancia y ultrasonido se determinó el estado interno de los elementos, sin producir modificaciones en la estructura de las muestras. Las muestras sometidas a temperatura fueron comparadas con otros considerados como patrones, dado que no fueron expuestas a ningún tipo de tratamiento. • Evolución de la Resistencia: Otro de los estudios realizados en el período se refiere al análisis del comportamiento experimental de END que se emplean “in situ”, tales como el Break-off y el de Torsión, éste último ideado por los Ings. Di Maio y Traversa en el LEMIT en la década del 80’. Mediante estos métodos se realizó el seguimiento de la evolución de la resistencia, fundamentalmente durante las primeras edades. De los resultados obtenidos con ambos métodos, surge que los mismos son una herramienta valiosa para realizar un seguimiento “in situ” de la evolución de la resistencia del hormigón a través del tiempo, hecho corroborado mediante el ensayo de testigos calados a diferentes edades.
Proyecto: Hormigones Reciclados
A. A. Di Maio, C. Zega, M. Casuccio Se han iniciado estudios vinculados en el empleo de hormigones de desechos como agregados para elaborar nuevo hormigón. En este caso se investiga las propiedades físico-mecánicas de estos hormigones y los aspectos de durabilidad (ingreso de cloruros en ambientes marinos, suelos sulfatados etc.). El empleo de agregados reciclados obtenidos de la trituración de hormigones ocasiona ventajas desde el punto de vista ecológico y de reducción de costos.
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