Mesoestructura, comportamiento mecánico y propiedades de transporte en hormigón : Aplicación a hormigones dañados y hormigones especiales

El hormigón es un material compuesto a distintos niveles. A nivel mesoestructural se puede distinguir una matriz porosa de mortero que rodea a los agregados gruesos y las interfaces matriz-agregado, además se pueden observar diferentes tipos de defectos como defectos de compactación o fisuras de diverso origen. En el caso de hormigones reforzados con fibras se consideran las fibras como elementos distintivos de la mesoestructura. Si bien se ha reconocido la influencia de la estructura interna sobre las propiedades del hormigón son contados los trabajos que lo hacen en función de los parámetros medidos a nivel mesoestructural. En esta tesis se analiza la mesoestructura del hormigón y su vinculación con la respuesta mecánica y las propiedades de transporte. En primer lugar se buscó una metodología para cuantificar el cuadro de fisuración (ancho y densidad de fisuras) y la distribución de los agregados de mayor tamaño y sus interfaces, como elementos característicos de la mesoestructura del hormigón. Para el caso particular de los hormigones con fibras se evaluaron la distribución y orientación del refuerzo. Como casos de aplicación se analizaron hormigones dañados por altas temperaturas, por contracción por secado y por reacción álcali-sílice. Se evaluaron fisuras en muestras de hormigón expuestas a distintas temperaturas o a secado en un ambiente con baja humedad, los diferentes niveles de daño se vincularon con la respuesta mecánica en compresión y tracción y con las propiedades de transporte (absorción capilar y permeabilidad). Estudios similares se realizaron sobre otras muestras de hormigón dañadas por altas temperaturas sometidas a cargas de larga duración. Se encontró que los distintos niveles de daño afectan en forma diferenciada a las propiedades de transporte, mientras la permeabilidad aumentó en forma continua con el aumento del ancho de fisuras, se observó que la absorción capilar tuvo un máximo para anchos intermedios de fisuras. Finalmente se estudiaron hormigones dañados por reacción álcali-sílice, abordando en este caso un aspecto original, considerando el desarrollo de las fisuras bajo cargas de larga duración así como sobre muestras libres de cargas. Se encontró un marcado efecto de las tensiones aplicadas sobre la propagación de las fisuras, las medidas de la orientación de las fisuras mostraron una clara relación con las propiedades mecánicas. El estudio de la mesoestructura también se aplicó para analizar hormigones reforzados con fibras y hormigones autocompactantes. Se estudiaron la orientación de fibras de acero y fibras de polipropileno en hormigón convencional vibrado y su influencia sobre los parámetros post fisuración obtenidos en ensayos de flexión sobre vigas entalladas. Además se analizó la orientación y distribución que adquieren las fibras de acero y la influencia de la forma de moldeo en hormigón autocompactante. Se encontró que en hormigones autocompactantes las fibras tienden a orientarse en planos horizontales, siendo fuertemente afectadas por el flujo de hormigón y el efecto pared del molde. Finalmente se evaluó la homogeneidad en base a la distribución de agregados en elementos esbeltos de hormigones autocompactantes con y sin refuerzo de fibras y elaborados con distintos tipos de agregados. Doctor en Ingeniería Universidad Nacional de La Plata