Materiales III. Estructura del hormigón

Transcripción

1 Materiales III Estructura del hormigón

2 Mesoestructura del hormigón material compuesto y heterogéneo, una matriz rodea a inclusiones de diversas formas y tamaños matriz porosa, existen diferentes tamaños y tipos de poros se modifica con el tiempo. existen zonas (interfaces) que poseen una mayor porosidad existen defectos (micro y macrofisuras) aún antes de que fuera expuestos a la accción de cargas mecánicas. Hormigón fresco Función de la Pasta Lubricar la mezcla Permitir el mezclado Otorgar cohesión Dar terminación Hormigón endurecido Llenar vacíos Conferir impermeabilidad Generar resistencia Proteger al acero Transmitir adherencia al acero

3 1.- Actuar como relleno relativamente barato Función de los Agregados 2.- Colaborar en la resistencia a) colaborar con la resistencia mecánica b) resistir el efecto de las cargas c) resistir la abrasión d) resistir la erosión 3.- Reducir los cambios de volumen y las deformaciones en general Matriz porosa.. Poros Diámetro Descripción Papel del agua Propiedades afectadas Capilares micrones Capilares grandes agua libre Resistencia y Permeabilidad Capilares nm Capilares medianos moderadas fuerzas de superficie Resistencia, Permeabilidad y Contracción a altos contenidos de humedad relativa del S-C-H nm pequeña capilaridad grandes fuerzas de superficie Contracción para humedades relativas del orden del 50 % del S-C-H nm Microporos agua adsorbida Fluencia y Contracción del S-C-H < 0.5 nm Microporos entrecapa agua estructural Fluencia y Contracción

4 Productos de hidratación del cemento CH S-C-H Modelos Microestructurales S-C-H (Feldman Sereda)

5 Reacción Puzolánica PASTA DE CEMENTO HIDRATADA S - C - H CH SACH FCH hidratación de los silicatos hidratación de los aluminatos reacción puzolánica Reacción Puzolánica

6 Modificaciones en la Microestructura de la Matriz Cementícea Rigidización del hormigón fresco

7 Desarrollo de los productos de hidratación Importancia de la porosidad La resistencia de la pasta está fuertemente gobernada por la concentración de los productos sólidos de hidratación en el espacio disponible para esos productos Relación gel espacio La relación gel espacio es la relación entre el volumen de los productos de hidratación y la suma de los volúmenes de cemento hidratado y poros capilares

8 Importancia de la porosidad La relación gel espacio se puede determinar mediante la siguiente expresión: 2.06α / ρc relación gel espacio = x = α / ρ + w / c c En la expresión α es la fracción de cemento que se ha hidratado, ρ c es el peso específico del cemento y w es el volumen de agua de mezclado 0.647α relación gel espacio = x = 0.319α + w / c Importancia de la porosidad relación gel espacio 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, ,5 1 1,5 grado de hidratación relación agua-cemento 0,6 0,5 0,4

9 Importancia de la porosidad Resistencia de la pasta, MPa R = A x ,2 0,4 0,6 0,8 1 relación gel espacio Estructura y porosidad R S = S 0 e -kp materiales a base de cemento portland a/c

10 Micrografías de morteros SEM 7000 X HC - a/c: 0.65 HAP - a/c: 0.30 Mesoestructura y propiedades: Interfaces S-C-H CH etringita agregado zona de transición interior de la pasta

11 Interfaces Pasta Agregado Menor concentración de partículas de cemento anhidro Mayor porosidad y mayor tamaño de poros Menor concentración de S-C-H Mayor concentración Ettringita Cristales de CH de mayor tamaño y orientados las interfaces dentro del hormigón Micro-macrofisuración y/o defectos CONTRACCION POR SECADO CONCENTRACION DE DEFORMACIONES EXUDACION REACCIONES DELETEREAS

12 Concentración de deformaciones en las interfaces P. Dantú, 1958 Exudación Giaccio et al.

13 Mesoestructura y propiedades Contracción por secado Resistencia y Permeabilidad Fluencia espacios de intercapas del S-C-H poros capilares cristales de CH partículas agregadas de S-C-H burbujas de aire incorporado vacíos de aire atrapado micro y macro fisuras interfaces - exudación - cargas micrones Requerimientos HORMIGON FRESCO Trabajabilidad Transporte Colocación Compactación Terminación Desencofrado Curado. HORMIGON ENDURECIDO Resistencia Durabilidad Estabilidad dimensional Economía