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Dosificaci贸n, propiedades y durabilidad en hormig贸n autocompactante para edificaci贸n
Se define el hormig贸n autocompactante como aquel hormig贸n que, por la acci贸n de su propio peso, es capaz de fluir y rellenar correctamente el encofrado, pasando a trav茅s de las armaduras. Estos hormigones poseen la ventaja de eliminar la compactaci贸n manual y evitar los problemas de ruido, molestias a operarios, etc., que conlleva la compactaci贸n mediante vibraci贸n, permitiendo rellenar perfectamente los moldes o encofrados, a煤n en el caso de altas densidades de armado y dar una terminaci贸n superficial de gran calidad. Desde su aparici贸n, el hormig贸n autocompactante ha ido incrementado su producci贸n tanto en edificaci贸n y obra civil como en prefabricaci贸n; no obstante, 茅sta es a煤n muy inferior a la del hormig贸n convencional. Paralelamente a su crecimiento, se ha realizado una intensa labor investigadora, pero a煤n existen campos que no han sido estudiados suficientemente como son los hormigones autocompactantes de resistencias medias, la durabilidad de este tipo de hormigones, y el papel de la adici贸n de finos de diferente naturaleza. Esta investigaci贸n consiste en el estudio de hormigones autocompactantes de resistencias medias debido a que son los m谩s habitualmente empleados en edificaci贸n e incluso en obra civil y en el de la durabilidad de estos, teniendo en cuanta la complejidad que supone tratar de comparar resultados en hormigones donde var铆a su composici贸n, tipo de cemento y adici贸n, ya que estos par谩metros pueden influir en su microestructura y, por lo tanto, en su comportamiento frente a durabilidad. Seg煤n lo anterior, el primer objetivo de esta investigaci贸n es estudiar las propiedades en estado fresco y endurecido, as铆 como la durabilidad de nueve tipos de hormigones autocompactantes de resistencias medias confeccionados con diferentes tipos de cementos y con dos tipos de adiciones. Tambi茅n se estudia la microestructura y procesos de hidrataci贸n de dichos hormigones y se analiza la influencia de 茅stas en sus propiedades en estado endurecido. Por 煤ltimo, en tres de estos hormigones se estudian las deformaciones (retracci贸n y fluencia) a largo plazo. El segundo objetivo de la tesis es el estudio de los cementos especiales, denominando con este nombre a aquellos cementos que posiblemente aparezcan en un futuro pr贸ximo en el mercado y que se caracterizan porque llevan incorporado un alto contenido en adici贸n. En ellos se estudian sus caracter铆sticas mediante el empleo y adaptaci贸n de la normativa actual de cementos comunes. Adem谩s se compara y analiza c贸mo el empleo de la adici贸n utilizada modifica los tiempos de fraguado con los diferentes tipos de cementos. El estudio de las propiedades en estado fresco se ha realizado empleando los ensayos de escurrimiento, caja en L y embudo en V. Las propiedades mec谩nicas se han estudiado mediante el ensayo de resistencia a compresi贸n, m贸dulo de elasticidad y resistencia a tracci贸n indirecta. Las deformaciones a largo plazo se han determinado mediante ensayos de fluencia y retracci贸n. El estudio de la durabilidad se ha realizado mediante los ensayos de penetraci贸n de agua bajo presi贸n, de i贸n cloruro y de CO2. La microestructura y mecanismos de hidrataci贸n se han analizado mediante ensayos de porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio y an谩lisis t茅rmico diferencial y gravim茅trico. Por 煤ltimo, se han determinado las propiedades mec谩nicas (flexotracci贸n y resistencia a compresi贸n) de los morteros de cementos especiales y, se han realizado los ensayos de fraguado y estabilidad de volumen de las pastas de este tipo de cementos. Los resultados obtenidos han puesto de manifiesto que los hormigones autocompactantes obtenidos poseen propiedades mec谩nicas similares entre ellos pero diferentes comportamientos frente a durabilidad, siendo, en general, bueno en la mayor铆a de ellos. Adem谩s, los hormigones presentan importantes diferencias en su microestructura y mecanismos de hidrataci贸n donde, en algunos casos, est谩n influenciados por la adici贸n empleada. En cuanto, a la caracterizaci贸n de los cementos especiales se colige que habr铆a que modificar ligeramente la actual normativa existente para cementos convencionales.
ABSTRACTSelf-compacting concrete is defined as concrete that by the action of its own weight is able to flow, pass through the reinforcement, and correctly fill the formwork. The advantage of this concrete is that manual compaction is not necessary, and therefore the problems associated with this process, such as noise, and different health risks are avoided. With this type of concrete formworks and molds can be perfectly filled, even in the case of highly dense reinforcement, and a high quality concrete surface is achieved. Since its development, the production of self-compacting concrete has increased both in the cast-in-place and the precast industry. However, its use is still much less extensive than conventional concrete. In parallel with its increasing field use, laboratory research on self-compacting concrete has also been substantially developed. Nonetheless, there are still research areas that have not been sufficiently studied. One of these fields is related to the durability of normal strength self-compacting concrete, and the influence of the different types of additions on the concrete properties. This research consists of studying the durability of normal strength self-compacting concrete, given that this is the most commonly used concrete in residential and even civil projects. It should be emphasised that evaluating and comparing results of concretes with variable composition, cement type and addition is complex due to the fact that these parameters may influence the microstructure, and therefore, the durability behaviour. The first objective of this research is to study the fresh and hardened properties, including the durability, of nine types of normal strength self-compacting concrete. Different types of cements and two types of fillers are used. The microstructure and hydration processes on the concretes are studied together with the influence of these on the hardened properties. In addition, for three types of concretes, the long term shrinkage and creep deformations are also examined. The second objective of this thesis is to study the applicability of special cements, which are characterised by their high addition content. The characteristics of the concretes which incorporate these special cements are studied using the existing standards applied to common cements. Furthermore, the effect of different additions, combined with different types of cements, on the setting time of the concrete is also evaluated. The fresh properties of the mixtures are evaluated using the flow test, L box and V shape test. The mechanical properties are evaluated by the compression strength, modulus of elasticity and indirect traction test. For the long term deformations, creep and shrinkage tests are performed. The durability tests applied are: a water penetration under pressure test and chloride and CO2 penetration tests. The microstructure and the hydration process are evaluated by means of mercury intrusion porosimetry tests and differential thermal analysis and gravimetric tests. The mechanical properties, that is to say, compressive strength and flexural tensile strength, of the mortars made with the special cements were analysed. The setting time tests and volume stability of the pastes made with these cements were also tested. From the obtained results it was observed that the different self-compacting concrete mixtures have similar mechanical properties among them, but different durability characteristics. For most mixtures, the durability characteristics are adequate. In addition, the diverse concrete specimens showed significant differences regarding their microstructure and hydration mechanism, in some affected by the additions used. Regarding the special cements, the results show that the actual standards applicable to conventional cements should be slightly modified for their applicability to these cements
Creep and shrinkage of self compacting concrete of medium-strenght
Self-compacting concrete (SCC) is an innovative concrete that does not require vibration for placing and compacting. SCC, developed in Japan in the 1980s, provides a present-day and attractive challenge for many researchers, as the long list of papers on the topic corroborates. Nevertheless, the durability of SCC, especially medium-low strength SCC, provides the researcher with opportunities for study in depth. This paper deals with the shrinkage and creep of SCC: three SCC mixtures, with 30 MPa compressive strength, are studied. The main differences among the SCCs involve the type of the cement: one SCC with type I cement and two SCCs with blended cements. The shrinkage and creep of the three SCCs are studied and compared. Fresh properties and mechanical properties are also evaluated. The shrinkage strains and creep are calculated by means of ACI 209 and Eurocode 2 models. These models overestimate the shrinkage strains and undervalue the creep for the studied concretes
Retracci贸n y fluencia de hormig贸n autocompactante de resistencia moderada
Los estudios sobre el hormig贸n autocompactante se han centrado en obtener las dosificaciones 贸ptimas, pero hay desconocimiento acerca de su comportamiento a largo plazo, en especial en hormigones de resistencia moderada. Este trabajo estudia la fluencia y retracci贸n de tres hormigones autocompactantes de resistencia moderada (resistencia caracter铆stica aproximada de 25 MPa), cuya dosificaci贸n y propiedades mec谩nicas son casi iguales, pero que emplean cementos con distintos tipos de adici贸n. En los tres casos se emplea filler calizo. El trabajo presenta los resultados de los ensayos de retracci贸n y fluencia, que son comparados con las predicciones del C贸digo Modelo CEB-FIP, del ACI Concrete Practice Manual y del Euro Code 2. Adem谩s tambi茅n se ha obtenido el volumen total de poros y su distribuci贸n por tama帽os mediante el ensayo de porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio
Permeabilidad y porosidad en hormigones autocompactantes
Los hormigones autocompactantes (HAC) son relativamente novedosos. La principal diferencia respecto a los hormigones convencionales es su comportamiento en estado fresco. Hasta ahora, los estudios desarrollados se han centrado en obtener dosificaciones 贸ptimas para que estos hormigones presenten comportamiento en estado fresco que permita caracterizarlos como autocompactantes, y con frecuencia para hormigones de resistencia alta. Los estudios relativos a la durabilidad de los HAC son escasos, especialmente en el caso de hormigones de resistencia moderada. Este trabajo presenta los resultados de los ensayos de permeabilidad de HAC de resistencia caracter铆stica 30 MPa, con objeto de estudiar uno de los aspectos importantes de la durabilidad. En los hormigones obtenidos se han realizado ensayos de porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio, que permiten conocer el tama帽o y distribuci贸n de poros, as铆 como la porosidad total del hormig贸n. Adem谩s se ha realizado el ensayo de penetraci贸n de agua bajo presi贸n. A partir de los resultados obtenidos se establecen las conclusiones relativas a los aspectos de durabilidad relacionados con la permeabilidad y la microestructura de la red porosa
Influencia de la estructura porosa en la durabilidad de hormigones autocompactantes de similar resistencia
Los estudios de hormig贸n autocompactante realizados se han centrado en obtener dosificaciones 贸ptimas, pero hay dudas acerca de su durabilidad, en especial en hormigones de resistencia moderada. Este trabajo estudia la durabilidad de tres hormigones autocompactantes de resistencia moderada (resistencia caracter铆stica aproximada de 25 MPa), cuya dosificaci贸n y propiedades mec谩nicas son casi iguales, pero que emplean cementos con distinto tipo de adici贸n. El estudio pone de manifiesto la importancia de la estructura porosa, en particular de la distribuci贸n de tama帽o de poro, en la durabilidad. Los ensayos realizados han sido: ensayo de profundidad de penetraci贸n de agua bajo presi贸n, penetraci贸n de CO2 en c谩mara ambiental con atm贸sfera controlada y penetraci贸n del i贸n cloruro por difusi贸n en probetas saturadas. Adem谩s, se ha obtenido el volumen total de poros y su distribuci贸n por tama帽os mediante porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio. El trabajo muestra c贸mo hormigones autocompactantes con comportamientos muy similares, tanto en estado fresco como endurecido, presentan una estructura porosa distinta, que afecta de forma directa a su durabilidad potencial
Permeabilidad de hormigones autocompactantes
Los hormigones autocompactantes (HAC) son relativamente novedosos. Hasta ahora, los estudios desarrollados se han centrado en obtener dosificaciones 贸ptimas para que estos hormigones presenten comportamiento en estado fresco que permita caracterizarlos como autocompactantes. Sin embargo, lo relativo a la durabilidad de los HAC es escaso, especialmente en el caso de hormigones de resistencias moderadas. Este trabajo presenta los resultados de los ensayos de permeabilidad de HAC de resistencia caracter铆stica 30 MPa, con objeto de estudiar uno de los aspectos importantes de la durabilidad. En los hormigones confeccionados se han realizado ensayos de porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio, que permiten conocer el tama帽o y distribuci贸n de poros, as铆 como la porosidad total del hormig贸n. Adem谩s, se han completado los ensayos de porosimetr铆a con los de penetraci贸n de agua bajo presi贸n
Influence of the mineral admixture on the durability of medium-strenght self compacting concrete
Self-compacting concrete (SCC) is an innovative concrete that does not require vibration for placing and compacting. SCC, developed in Japan in the 1980s, provides a present-day and attractive challenge for many researchers, as the long list of papers on the topic corroborates. Nevertheless, the durability of SCC, especially medium strength SCC, provides the researcher with opportunities for study in depth. This paper deals with the durability of SCC: two SCC mixtures, with 30 MPa compressive strength, are studied. The main difference between the two SCCs is the type of the addition: fly ash and limestone powder. The microstructure and products of hydration of the SCC are analyzed by means of Mercury Porosimetry Intrusion (MPI) and TG/DTA techniques. The penetration of water under pressure, chloride diffusion and CO2 penetration are also analyzed at different ages of the SCC specimens. Fresh and mechanical properties are also evaluated. Microstructure, durability properties and mechanical behaviour are analyzed together, and then associated with the role of the admixture (influence of the type of admixture). Conclusions are then presented
Permeabilidad y estructura porosa de hormigones autocompactantes de resistencia moderada
El hormig贸n autocompactante ha experimentado un amplio desarrollo en los 煤ltimos a帽os. Los estudios sobre este hormig贸n se han centrado en obtener dosificaciones 贸ptimas, mientras los relativos a su durabilidad son escasos, especialmente en el caso de hormigones de resistencia moderada. Este trabajo se centra en el estudio de la permeabilidad de distintos hormigones autocompactantes de resistencia moderada (resistencia caracter铆stica 30 MPa). El estudio incluye hormigones fabricados con cementos comunes, en los que se ha buscado un equilibrio entre prestaciones y precio. Con el fin de estudiar su comportamiento frente a la penetraci贸n de agentes agresivos, se han realizado los ensayos de permeabilidad al agua bajo presi贸n y estudio de la porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio. Los resultados de los ensayos ponen de manifiesto el buen comportamiento de estos hormigones frente a la posible penetraci贸n de agentes agresivos por la red capilar