Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Stays or Sabbaticals:
INFLUENCIA DE LOS CAMBIOS MICROSTRUCTURALES INDUCIDOS POR REACCIONES QUÍMICAS EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES CERÁMICOS ANALOGOS AL HORMIGÓN
Year:2011
Research Areas
  • Engineering
Information
Abstract
Los costes económicos y medioambientales de las nuevas infraestructuras y de la fabricación de las materias primas que se usan en su construcción se han visto incrementados en los últimos años. Debido a esto las actuales normas y códigos que rigen el uso y aplicación del hormigón han ampliado la vida útil de gran número de construcciones de 50 a 100 años. Sin embargo, debido a las complejas reacciones químicas entre el entorno y el hormigón y a su compleja microestructura no se disponen de modelos de cálculo que permitan predecir el comportamiento y la evolución de sus propiedades mecánicas en periodos prolongados. Este proyecto tiene como objetivo relacionar en materiales cerámicos sencillos los cambios microestructurales y de comportamiento mecánico causados por reacciones químicas para aplicarlos una vez validados al hormigón. El hormigón es un material que tiene una estructura compleja y que evoluciona a lo largo de la vida útil de las estructuras. La estructura del hormigón se compone por áridos y por pasta de cemento. Los poros que se forman en la pasta de cemento muestran una gran diversidad de tamaños, desde los poros de tamaño nanométrico hasta poros que alcanzan las décimas de milímetros. Por lo tanto no se puedan tratar todos los poros como una red homogénea ya que sus tamaños están dentro de 7 órdenes de magnitud diferentes. Además, los compuestos que se forman en la hidratación del cemento no dan lugar a una pasta homogénea, sino que forman compuestos químicos que forma una masa heterogénea en la que conviven las cadenas de silicatos cálcicos hidratados C-S-H, hidróxido de calcio (portlandita) y sulfoaluminato cálcico hidratado además de otros productos. Cada una de estas fases tiene una estructura y unas propiedades mecánicas diferentes. La complejidad del la estructura interna del hormigón ha impedido que existan modelos de comportamiento que tengan en cuenta lo procesos de degradación del hormigón y su influencia en las propiedades mecánicas. No se ha logrado relacionar las propiedades a escala nanoscópicas y microscópica con las propiedades a escala mesoscópica que son de aplicación en las normas del hormigón a pesar de los grandes esfuerzos realizados en este campo. Para conseguir aislar los efectos causados por la heterogeneidad microestructural del hormigón se han elegido materiales con una microestructura perfectamente definida y uniforme y con comportamiento mecánico elástico y frágil. Los materiales cerámicos tienen las características anteriormente citadas y son idóneos para este proyecto. Los resultados obtenidos en ensayos de laboratorio sobre materiales cerámicos darán lugar a la formulación de modelos matemáticos que describan las interacciones entre las interacciones químicas, la red porosa y las propiedades mecánicas. Estos modelos matemáticos se extenderán y comprobarán con ensayos realizados sobre probetas de hormigón en proyectos futuros. Su utilización en el análisis de la durabilidad de hormigones tiene especial importancia en el caso de hormigones sometidos a ciclos hielo-deshielo en presencia de sales fundentes y servirá para aumentar el conocimiento de este fenómeno
International
Si
Place
Caltech
Type
Miembros en el extranjero
Start Date
25/05/2011
End Date
25/08/2011
Participants
  • Autor: Alejandro Enfedaque Diaz (UPM)
  • Autor: Jaime Carlos Galvez Ruiz (UPM)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Tecnología de la Construcción y Ciencia de los Materiales para la edificación y la obra Civil
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