Accelerated cementitious matrices: hydration, microstructure and mechanical strength
- Autores: Renan Picolo Salvador
- Directores de la Tesis: Sergio H. Pialarissi Cavalaro (dir. tes.), Antonio Domingues de Figueiredo (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Aguado de Cea (presid.), Ignasi Casanova Hormaechea (secret.), María Luz Granizo Fernández (voc.), Francisca Puertas Maroto (voc.), José Javier Anaya Velayos (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de la Construcción por la Universidad Politécnica de Catalunya
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: UPCommons
- Resumen
El hormigón proyectado es ampliamente utilizado como soporte estructural para la estabilización de túneles y construcciones subterráneas. El desempeño de mezclas cementicias que contienen acelerantes está fuertemente relacionado con sus propiedades mecánicas a cortas y largas edades. En la práctica, este es el principal parámetro que gobierna su diseño y aplicabilidad.
El desarrollo de resistencia mecánica resulta de la combinación de diversos factores asociados al diseño de la mezcla, método de aplicación y microestructura de la matriz. La compatibilidad entre cemento y acelerante es uno de los parámetros más importantes que controla la cinética de hidratación y la velocidad de ganancia de resistencia mecánica. El proceso de proyección también debe de ser considerado, puesto que la velocidad de mezcla influye en la cinética de reacción y afecta la porosidad de la matriz.
A pesar de que la tecnología del hormigón proyectado haya avanzado considerablemente durante los años pasados, cuestiones relacionadas a su desempeño, uso eficiente y diseño optimizado siguen surgiendo. Uno de los temas que requiere investigación es la caracterización de la hidratación a cortas edades de mezclas cementicias aceleradas. La influencia de las reacciones causadas por el acelerante en las propiedades mecánicas de la matriz a corto y largo plazo y la influencia de la proyección en la cinética de hidratación también necesitan ser evaluados.
En este contexto, un estudio que engloba estas demandas es propuesto en esta tesis doctoral. El primer tema planteado es la caracterización de la cinética, de los mecanismos de hidratación y de la microestructura de pastas de cemento aceleradas. La hidratación a cortas edades de diferentes mezclas cementicias fue analizada y comparada. Los resultados obtenidos permitieron la elucidación de los procesos químicos que ocurren durante la reacción del acelerante y en la posterior hidratación del cemento, analizando su influencia en la microestructura de la matriz.
El segundo tema comprende la parametrización de la hidratación a cortas edades de pastas de cemento con acelerantes. Las principales propiedades químicas de los cementos y acelerantes fueron evaluadas, justificando su influencia en la reactividad del acelerante y en la hidratación del cemento. Por lo tanto, el diseño de mezclas aceleradas puede ser optimizado y reacciones de hidratación imprevistas y sus consecuencias pueden ser evitadas.
El tercer tema trata de la caracterización de los procesos de fraguado y endurecimiento de mezclas cementicias aceleradas por medidas de ultrasonido. Este tema fue propuesto porque los métodos actuales para caracterizar la evolución de resistencia a corta edad son discontinuos y tienen un rango limitado para su realización. Utilizando la técnica de ultrasonidos, se puede obtener una caracterización más completa del desarrollo de propiedades mecánicas de la matriz.
El cuarto tema tiene como objetivo evaluar como el proceso de proyección afecta la reactividad del acelerante y la posterior hidratación del cemento. Un equipo de proyección de pequeña escala fue utilizado para simular aplicaciones de hormigón proyectado en escala real. Una influencia significativa del método de mezcla en las velocidades de reacción y en la microestructura de la matriz fue observada.
El último tema de esta tesis enfoca la evaluación de como reacciones de hidratación aceleradas influyen en el desarrollo de resistencia mecánica de la matriz. Los procesos químicos principales que afectan las propiedades mecánicas a cortas y largas edades fueron determinados. Los resultados obtenidos proporcionan la caracterización del desempeño mecánico de materiales proyectados basado en su composición química, con el objetivo de optimizar su diseño y control.
