Estudio de la influencia de temperaturas moderadas en el comportamiento de hormigonesreforzados con macrofibras sintéticas

Abstract

La adición de fibras a la matriz cementicia ha sido empleada desde los años sesenta para aprovechar las prestaciones que éstas ofrecen en hormigones reforzados con fibras (FRC) frente a hormigones tradicionales.

El avance tecnológico en el sector del hormigón no ha cesado desde entonces, logrando introducir diferentes tipos de fibras en el mercado. Las macrofibras sintéticas han aparecido más recientemente que las fibras de acero y aunque su comportamiento ha sido estudiado, el efecto de la temperatura sobre el comportamiento de hormigones reforzado con macrofibras sintéticas (MSFRC) no ha sido analizado aún con suficiente amplitud. Las macrofibras sintéticas pueden verse afectadas por los cambios de temperatura, ya que sus propiedades mecánicas son dependientes térmicamente y esto, a su vez, puede influir en las propiedades de los MSFRCs.

En este Trabajo Final de Máster se ha analizado el comportamiento de MSFRCs a corto plazo y a diferentes temperaturas. Para ello, se ha seleccionado un hormigón común de la industria prefabricada con una resistencia de 35 MPa, de tamaño máximo de árido 10mm y un contenido de fibra relativamente alto (10 kg/m³). Se han llevado a cabo ensayos de flexotracción entallada según una metodología de ensayo basada en la norma EN 14651 a escala 2/3, para la realización de dicho ensayo a temperaturas moderadas. Esta metodología ha permitido evaluar las propiedades mecánicas del hormigón cuando toda la masa se encuentra a la temperatura objetivo, así como el efecto de la variación de ésta cuando el hormigón se encuentra en condiciones de servicio, después de que haya alcanzado su resistencia nominal y tras un periodo de conservación de dos meses. Las temperaturas elegidas han sido las siguientes: 5ºC, 20ºC, 35ºC y 50ºC.

Otras opciones también han sido consideradas como la pre-fisuración de las probetas y el empleo de distintos tipos de fibras con el fin de poder comparar y extrapolar resultados. La resistencia a compresión y la trabajabilidad del hormigón se han empleado como ensayos de caracterización complementarios.

Los resultados mostraron que el factor temperatura moderada parece no tener una gran influencia en el comportamiento de hormigones reforzados con macrofibras sintéticas pero no es posible afirmar que no influya en sus resistencias residuales a flexo-tracción. Esto abre la posibilidad de seguir continuando en esta línea para obtener unas conclusiones firmes.

The addition of fibres to the cement matrix is used since the sixties to take advantage of the benefits they offer in fibres reinforced concrete (FRC) compared to traditional concretes.

The technological advances in the construction sector have not stopped since then, managing to introduce different types of fibres into the market. Macrosynthetic fibres appeared more recently than steel fibres and although their behaviour has been studied, the effect of temperature on macrosynthetic fibres reinforced concrete (MSFRC) has not been evaluated yet in depth. Macrosynthetic fibres may be affected by temperature changes since their mechanical properties are thermally dependent which thus has influences on the properties of MSFRCs.

This Master's Thesis analyses the short-term behaviour of MSFRCs at different temperatures. To do this, a common concrete of the prefabricated industry of 35 MPa, with a maximum aggregate size of 10mm and a relatively high fibre content (10 kg/m³) was selected. Threepoint bending test were carried out according to a testing methodology based on the standard UNE-EN 14651:2007+A1:2008 (2/3 scale). This procedure allows to evaluate the mechanical properties of the concrete after reaching its nominal strength and after a conservation period of two months, when the entire mass is at the target temperature as well as the effect of its variation when the concrete is in service condition. The target temperatures were: 5 ºC, 20 ºC, 35 ºC and 50 ºC.

Other options have also been considered like pre-fissuring of the specimens and the use of different types of fibres in order to compare and extrapolate results. Compressive strength and workability of the concrete were used as complementary characterization tests.

The results show that moderated temperatures do (to a great extent) not affect performance of macrosynthetic fibre reinforced concrete for this period of conservation, since the shortterm mechanical behaviour (residual flexural strengths) of these materials is quite similar (also compared to other results of FRCs), but it cannot be affirm that temperature has not a significant influence. This contribution opens the possibility of continuing to further investigate this.