Procedimientos de control de fisuración a edades tempranas de hormigones avanzados para construcciones arquitectónicas

Resumen

La fisuración por retracción del hormigón debida a la evaporación del agua de amasado durante las edades tempranas (ET) obedece a que no es capaz de absorber las tensiones a las cuales está sometido el material por efecto de la rigidización al no tener desarrollada esta capacidad, lo que afecta seriamente a su durabilidad. Los Hormigones Avanzados (HA), caracterizados por tener una composición diferente que mejora sus prestaciones en estado fresco (EF) o en estado endurecido (EE) respecto a los hormigones convencionales (HC), son más susceptibles de sufrir fisuración a ET. Entre los HA, destacan los hormigones con capacidad autocompactante (HAC), caracterizados por sus características en EF, facilitando su colocación en obra sin necesidad de vibrado, derivadas de su mayor contenido de pasta lo que ha aumentado su uso durante los últimos años. En este trabajo de tesis se estudia el comportamiento durante las ET y en EE de pastas y hormigones avanzados y HAC con filler calizo, diferentes adiciones activas y fibras de tamaño micro y nanométrico. El objetivo es identificar los parámetros principales que controlan la evolución de la reacción, la formación de la microestructura sólida y la red porosa y el desarrollo de sus propiedades tecnológicas, para minimizar el riesgo de fisuración a ET. En estado endurecido (EE) los HAC de manera general poseen características similares a un HC. El desarrollo de los hormigones avanzados y HAC con la incorporación de diferentes tipos y tamaños de adiciones y aditivos busca mejorar otras características en EE enfocadas a la funcionalidad, durabilidad, mantenimiento, aspecto estéticos y ambientales, aportando un valor añadido. Sin embargo la incorporación de estos componentes afecta al hormigón a ET, variando el comportamiento del agua en la mezcla, la velocidad de los procesos de hidratación y, en consecuencia. la formación de la micro estructura rígida del material, variando la cantidad y el tamaño del poro. Para evaluar la evolución de las propiedades del hormigón durante las primeras horas se ha establecido un protocolo de monitorización simultánea de varios parámetros experimentales relacionados con el proceso de hidratación y los efectos en el desarrollo de las propiedades tecnológicas del material, identificando el efecto de cada uno de los componentes constituyentes de HAC durante las ET. Entre los parámetros experimentales monitorizados están la temperatura, la presión capilar, la pérdida de peso por evaporación, la retracción libre y la propagación de ondas ultrasónicas de compresión y de cortante. Se ha utilizado como referencia el grado de reacción (Rd) de la muestra obtenido a partir de la evolución térmica durante las primeras 24 horas. Se ha determinado una relación entre evolución de la presión capilar con la evolución de las propiedades mecánicas, relacionada con la velocidad de propagación de impulsos ultrasónicos. Además se ha identificado la relación entre la retracción a edades tempranas y el riesgo de fisuración por secado a ET. Se ha observado que la secuencia cronológica de sucesos influye más en el riesgo de fisuración que el valor absoluto de los parámetros. Conocer el efecto de cada uno de los componentes de la dosificación de los HAC permite tener más herramientas para entender el proceso, mientras adquiere la estructura rígida. De esta manera es posible determinar el método de control adecuado ante la fisuración. La incorporación de adiciones activas de diferente tamaño han mejorado las propiedades mecánicas de los HAC. Sin embargo, también generan efectos secundarios que comprometen la vida útil del material, siendo la fisuración uno de los más comunes. Los efectos adversos derivados de la fisuración por secado a ET se han controlado incorporando pequeñas cantidades de microfibras de polipropileno, ya que la inclusión de nanofibras de carbono no es efectiva para este fin. Gracias al estudio multi-paramétrico se han podido identificar los aspectos más relevantes durante el proceso de rigidización y que están relacionados con la demanda tensional, el proceso de hidratación y los movimientos del agua en el sistema. Se ha actuado a través del diseño de la dosificación, con materiales que controlen la aparición de los efectos secundarios. La tesis se organiza con una introducción general, estableciendo los objetivos y la metodología experimental, con una discusión y unas conclusiones integradas, mientras que los resultados se presentan en forma de ocho artículos de investigación.