Retracción por secado en hormigones de alto desempeño

Resumen: T-052
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005
Retracción por secado en hormigones de alto desempeño
elaborados con materiales de la zona del nordeste argentino.
Sanguinetti, Bibiana M. - Astori, Raúl E. - Bizzotto, Marcela B.
Facultad de Ingeniería
Instituto de Estabilidad- Las Heras 727-Cp. 3500- Resistencia- Chaco- Argentina.
E-Mail: sanguinetti @ unne.ing.edu.ar –T.E. 36298 Fax 20076
ANTECEDENTES
El estudio de hormigones de alto desempeño se viene desarrollando en nuestro laboratorio desde hace
aproximadamente una década. Actualmente estamos abocado al tema durabilidad. Una de las propiedades mecánicas
que incide en la durabilidad, en cualquier tipo de hormigón, es la retracción por secado.
El mayor problema se presenta cuando la retracción o contracción no puede realizarse libremente, es decir el hormigón
se encuentra restringido a los cambios volumétricos, ya sea por problemas de vínculos, encofrados, o por la forma del
elemento constructivo. Este impedimento puede provocar una importante figuración la cual atenta contra la durabilidad
y futuro comportamiento del hormigón, por cuanto las fisuras además de provocar el debilitamiento del material,
facilitan su agresión física y química, y especialmente, la de las armaduras, y puede afectar su capacidad para soportar
las cargas de diseño, además de dañar su apariencia.
Hay que distinguir dos aspectos de la contracción: la producida por el fragüe de la pasta de cemento en la fase de
endurecimiento (retracción por fragüe) y la otra que es producto de las variaciones del contenido de humedad del
hormigón (contracción o expansión). Esta última es la que comúnmente se denomina contracción o retracción por
secado. La exposición del hormigón a un ambiente no saturado de humedad provoca su contracción, tanto en estado
fresco como endurecido. Este fenómeno, es favorecido a su vez, cuando existe una considerable acción del viento y
también cuando aumenta la temperatura.
Cuando la contracción es controlada, por si sola no ocasiona efectos desfavorables en el material, como es el caso de
probetas de hormigón estacionada en ambiente de laboratorio.
Este trabajo que forma parte de un proyecto más amplio de investigación tema: “Hormigones de Alto Desempeño”,
tiene como objeto aportar más datos sobre el comportamiento mecánico de hormigones de alto desempeño elaborados
con materiales del nordeste argentino.
Se consideraron, para este estudio, dos mezclas sin adiciones mineralógicas (E50 y F60) y una mezcla (B60) con
incorporación de ceniza de cascarilla de arroz.
El empleo de adiciones minerales activas, en la elaboración de hormigones se viene desarrollando en nuestro
laboratorio desde hace unos años, habiendo trabajos publicados. En estos, se concluyó que la incorporación de la ceniza
de cascarilla de arroz a los hormigones le brinda, a estos conglomerados de cemento, una serie de beneficios: control
del calor de hidratación, menor permeabilidad, mayor compacidad, mayor resistencia.
En este trabajo se la utilizó en vista al estudio de su influencia en la retracción de estos hormigones especiales.
MATERIALES Y METODOS
Para la elaboración de los hormigones se utilizaron: cemento de alta resistencia inicial, piedra partida basáltica
provenientes de canteras de la provincia de Corrientes con tamaño máximo 19 mm, arena natural silícea, proveniente
del río Paraná y con módulo de finura 2.46.
El aditivo superfluidificante que se empleó, como reductor del contenido de agua, fue a base de naftaleno sulfonado y
las dosis empleadas variaron entre 2,4 % y 3 % del peso del cemento más la puzolana. Estas dosis permitió obtener
mezclas trabajables y con consistencias que van de plásticas a fluidas con relaciones agua/ ligante (no se considera el
aditivo) inferiores a 0.33.
La puzolana natural empleada, como se especificó en el apartado anterior, fue ceniza de cascarilla de arroz. La misma
se obtuvo por la quema de cáscara de arroz a una temperatura de 600ºC.
La cáscara de arroz es un material altamente silícico, que después de una combustión controlada proporciona un 20% de
ceniza con contenido de sílice que varía entre el 90 y 95 %.
La puzolana se la incorporó al hormigón en reemplazo parcial del cemento, en una proporción del 10% (B60)
La obtención de los distintos hormigones se realizó basándose en la tecnología propia de los HAD y metodología
convencional de elaboración.
La composición de las mezclas se detalla en la Tabla Nº1.
En ésta se puede apreciar que la cantidad de agua y de aditivo es mayor en la mezcla B-60 debido a que, la
incorporación de ceniza, genera mayor superficie específica requiriendo por lo tanto mayor cantidad de agua para lograr
la trabajabilidad necesaria.
Las propiedades de los hormigones en estado fresco y endurecido se detallan en las tablas Nº 2 y Nº 3.
Resumen: T-052
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005
Para el estudio de la retracción se utilizaron probetas prismáticas de 5cm x 5cm x 28.5cm, moldeadas de a pares para
cada pastón.
Los cambios volumétricos que experimenta el hormigón, se establecieron en términos de cambios relativos de longitud.
Para la determinación de de los cambios de longitud se incorporaron en el molde dos tornillos de material inalterable,
que quedaron adheridos al hormigón la ambos lados, a una distancia de 30cm.
Los valores de retracción fueron obtenidos a través de un comparador de longitud con una sensibilidad de 0.001” por
div. El registro inicial fue el obtenido en el momento del desmolde, a las 24hs. Después del desmolde, las probetas
fueron sumergidas en agua durante 28 días, al término del cual se hizo la segunda medición, y luego se las mantuvieron
en el ambiente del laboratorio.
Los valores de retracción fueron calculados con la siguiente expresión:
Ri (% ) = (D0 - Di) x100
L
siendo:
Ri : la retracción correspondiente a la edad i, en por ciento.
D0: la diferencia de longitud entre la probeta y la barra patrón correspondiente a la primera medición.
Di: la diferencia de longitud entre la probeta y la barra patrón a la edad de i.
L: longitud efectiva de referencia (barra patrón: 300mm)
En la tabla Nº 4 se detallan los valores de retracción a distintas edades del hormigón.
Tabla Nº 1: Composición de las mezclas
a/(c+p)
Mezcla
En Peso
Composición del hormigón
Adición mineral
Agua
Superf.
Cemento
Arena
Piedra part.
(kg)
(kg)
(%)
(kg)
(kg)
(kg)
E-50
0.32
-
160
2.4
500
721
1182
F-60
0.29
-
144
2.4
500
726
1221
B-60
0.33
54
166
3
486
678
1138
(c+p) = cemento + puzolana
Tabla Nº 2: Propiedades del hormigón en estado fresco
Mezcla
Designación
Relación
Agr.Fino
Agr totales
Relación
Propiedades del
pasta / vol. Hº
Asent.
(cm)
hormigón
P. U.
Kg/cm2
fresco
Consistencia
E-50
40
33
15
2574
Lev. Fluída
F-60
40
31
15.5
2603
Plástica
B-60
40
36
11
2537
Fluída
Tabla Nº 3:Resistencia a Compresión del Hormigón a distintas edades
Mezcla
a/(c+p)
Designación
En peso
7d
28 d
E-50
0.32
42
50
F-60
0.29
55
61
0.33
53
60
B-60
f ‘CH
(MPa)
f CH =Resistencia a compresión del hormigón
1Mpa= 10.20 Kg/cm2
Resumen: T-052
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005
Tabla Nº 4: Retracción del hormigón a distintas edades en por ciento
Mezcla
Desig.
Reg.
inicial
1º d
28 d
1 años
E- 50
0
2,41x10-3
3.19x10-3
2.1x10-2
F-60
0
1.44x10-3
1.95x10-3
2.13x10-2
B- 60
0
2.96x10-4
3.47x10-4
7.33x10-3
ANALISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
Se dirigió la investigación hacia al estudio de la retracción o contracción por secado de Hormigones de Alto
Desempeño elaborados sin adiciones (E50, F60) y con adición de ceniza de cascarilla de arroz (B60).
Por los resultados de contracción por secado obtenidos, a la edad de un día (Tabla Nº 4), se puede visualizar que para
las mezclas sin adiciones e igual contenido de cemento, la retracción por secado es un poco mayor, a edades tempranas,
a mayor relación agua/cemento (E50). Esta diferencia disminuye con el tiempo de exposición.
Una de las causas que podrían originar esta diferencia es que a menor relación agua/cemento la matrices presentan
menor desarrollo de los productos de hidratación, por la menor disponibilidad de agua libre por lo que es elevado el
porcentaje de granos de cemento no hidratado, comportándose los mismos como material inerte.
Se puede apreciar que un reemplazo del 10% del contenido de cemento por ceniza de cascarilla de arroz, se puede tener
una significativa disminución de la retracción. Esto se debería a que la menor porosidad que le proporciona la adición
al hormigón dificulta el movimiento de la humedad y además el hecho que la acción puzolánica de la adición mineral,
al utilizarla en remplazo del cemento se produce por un lado menor calor de hidratación por consiguiente menor
posibilidad de planos de debilidad y un mejoramiento de la interfaces.
CONCLUSIONES
Según los resultados de la experiencia hasta aquí realizada, la incorporación de ceniza de cáscara de arroz al hormigón,
en reemplazo parcial del contenido de cemento en peso, le brinda una disminución considerable de la contracción por
secado, disminuyendo la posibilidad de formación de fisuras y por consecuencia aumentando la durabilidad de los
hormigones.
Las cenizas obtenidas a través del tratamiento térmico adecuado, podría ser una alternativa cierta en el campo de la
tecnología de los materiales.
BIBLIOGRAFIA
(1) Grether, R. Saus H., González, A. “Retracción por secado en muestras de hormigones con agregados livianos”.
Memorias del Primer Seminartio de Tecnología del hormigón en la vivienda del MERCOSUR. AATH. 1997. Pp.9-20.
(2) Giaccio, G., Rocco, C., Zerbino, R. "Hormigones de Alta Resistencia" Microestructura y Característica de la
Matriz". Rev. Hormigón Nº 20, AATH 1991, pp 33 - 42.
(3) Giaccio, G. , Giovambattista, A., Rocco, C , Zerbino, R. "Ciencia y Tecnología del Hormigón". Año I Nº 2 UNLP LEMIT - CIC.
(4) Castría, N. , Palazzi de Villagra Delgado, S. , Amín, D. , Anaya, D. "Hormigón de Alto desempeño con agregados
locales". Memorias, XII Reunión Técnica: Dra. Haydeé V. Armándola, AATH. 1995, pp 23 – 30
(5)Silveira, A. A., Dal Molin, D. C. “Adicao de Microssilica e Cinza da Casca de arroz com vistas a Durabilidade de
Concretos”. Memorias, XII Reunión Técnica: Dra. Haydeé V. Armándola, AATH. 1995, pp 221-229.
(6) Evangelista, A. , Ramalho de Almeida, I. , Shehata, L. "Influencia de alguns parâmetros no ensaio de compressâo
dos concretos leves de Alta Resistência". Memorias, XXVII Jornadas Sudamericanas de Ingeniería Estructural,
Tucumán. 1995, pp. 209 - 216
(7) American Concrete Institute, Comite 226. "Silica fume in concrete". ACI, Materials Journal Detroir, 1987, V. 84, Nº
2, pp 158 – 166
(8) ) Giaccio, G. , Giovambattista, A., Rocco, C. , Zerbino, R. "Ciencia y Tecnología del Hormigón". Año 2 Nº 3 LEMIT –.