Resumen de Caracterización de hormigones expansivos para aplicaciones estructurales

Pedro Carballosa de Miguel, José Pedro Gutiérrez Jiménez, José Luis García Calvo

• español

  Este trabajo de investigación aborda el diseño de un hormigón autocompactante de carácter expansivo como elemento de relleno de tubos de acero con finalidad estructural, de tal modo que, induciendo un grado de expansión radial determinado, se garantice la puesta en tensión del tubo continente, permitiéndose así la eliminación o limitación del uso de conectores.

  Para desarrollar estos hormigones se han empleado dos tipos de aditivos expansivos, uno base sulfoaluminato cálcico (tipo K), y otro base óxido de calcio (tipo G). El primero de ellos, promueve la formación de etringita, y el segundo de portlandita. Considerando ambos agentes expansivos, y empleando materiales de partida (cemento y áridos) locales, en este caso canarios, se ha evaluado la influencia del tipo de aditivo expansivo y del tipo de cemento (convencional o puzolánico), en los parámetros de autocompactabilidad de la mezcla de hormigón, en sus propiedades mecánicas, y en el desarrollo y magnitud de las deformaciones obtenidas (tanto en régimen de expansiones libre como confinado).

  En el estado fresco, todas las mezclas desarrolladas cumplen con los parámetros de autocompactabilidad, e incluso se detecta que la inclusión del aditivo expansivo tipo K promueve un aumento del diámetro medido en el ensayo de escurrimiento, respecto al del hormigón de referencia. Es destacable que ambos tipos de aditivo expansivo generan la formación de pequeñas burbujas de aire durante el amasado, lo que puede favorecer ligeramente la fluidez de las mezclas.

  En cuanto a las propiedades mecánicas de estos hormigones, en la figura 1 se aprecia como la inclusión del aditivo tipo G, en las dosis empleadas, promueve un ligero descenso de la resistencia a compresión a 28 días, mientras que la inclusión del aditivo base sulfoaluminato cálcico mantiene los valores obtenidos.

  Respecto a las expansiones medidas, tanto en régimen libre como confinado, se aprecia que el régimen de expansiones varía en función del tipo de aditivo expansivo, independientemente del cemento empleado, obteniéndose expansiones iniciales más rápidas al emplear el aditivo tipo G. Además, la magnitud de las expansiones medidas no presenta una relación lineal con el porcentaje de aditivo expansivo empleado, tal y como se aprecia en la figura 2. Por otro lado, se detecta una clara influencia de la composición química del cemento en la magnitud de las expansiones obtenidas al emplear el aditivo tipo K. En este sentido, el mayor porcentaje de aluminatos presentes en el cemento puzolánico condiciona una respuesta expansiva más significativa.

• English

  This research work is focused on the design of self-stressing and self-compacting concretes to be used as filling of steel tubes in structural elements, inducing a defined stress in the radial direction that ensures the maintenance of the steel tube in stress, allowing the removal or limitation of connectors.

  Two different types of expansive additives were used to develop the desired concretes:

  one of them based on calcium sulphoaluminate (type K) and the other based on calcium oxide (type G). The first one promotes the ettringite formation while the second one promotes the portlandite formation. Considering both expansive agents and using local raw materials (cement, sand and aggregates) from Canary Islands, the influence of the expansive additive type and the cement type (conventional or pozolanic) in the self-compacting behaviour of the mixes, in their mechanical properties, and in the development and magnitude of the obtained expansions (both in free-expansion and uniaxial restraining conditions) has been evaluated.

  In fresh state, all the concrete mixes fulfil with the self-compacting requirements, and even the inclusion of additive type K promotes an increase in the diameter measured in the slump-flow test, with respect to that of the reference concrete. It is remarkable that both types of additive generate the formation of small air bubbles that could improve the fluidity of the mix.

  Regarding the mechanical properties of these concretes, it is observed that the inclusion of additive type G (considering the dosages used) promotes a slight decrease in the compressive strength after 28 days of curing, while similar values are obtained when using additive type K (see figure 1).

  With respect to the expansions measures, regardless of the cement type and considering both restraining conditions, different regimens are detected with each additive type, with faster initial expansions for additive type G. Moreover, the magnitude of the expansion has not a linear connection with the expansive additive dosage (see figure 2). At last, a clear influence of the chemical composition of the cement in the magnitude of the expansion is observed when using additive type K; in this sense, the higher aluminates content of the pozolanic cement determines a higher expansion.