Análisis del comportamiento frente a cargas de impacto térmico de elementos de hormigón de ultraalta resistencia Proyecto Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Análisis del comportamiento frente a cargas de impacto térmico de elementos de hormigón de ultraalta resistencia

Abstract

Este trabajo se centra en el análisis del comportamiento, tanto mecánico como de fractura de un hormigón de ultra-alta resistencia reforzado con fibras tras haberlo sometido a un choque térmico con el fin de evaluar el daño térmico que dicha variación de temperatura genera a escala microscópica, y cómo se manifiesta a escala macroscópica. Para ello, se llevarán a cabo una serie de ensayos tanto en hormigones reforzados con fibras (de acero y polipropileno) como en aquellos no reforzados, de manera que sirvan de referencia, permitiendo cuantificar el efecto de un impacto térmico sobre las propiedades mecánicas y de fractura. Gracias a que se dispone de los resultados de los mismos ensayos que se realizarán durante este proyecto sobre estos hormigones a temperatura ambiente y tras ser sometidos a un enfriamiento lento desde los 300 oC, realizados en trabajos previos por los tutores Héctor Cifuentes y José D. Ríos, se llevará a cabo un análisis comparativo de la influencia que el proceso de calentamiento-enfriamiento tiene sobre el comportamiento mecánico y de fractura de los hormigones de ultra altas prestaciones, pudiendo establecer una relación entre estos. Los resultados ponen de manifiesto el daño térmico que supone una variación de temperatura tan brusca como es el impacto térmico. Las propiedades tanto mecánicas como de fractura sufren una considerable disminución con respecto a dichas propiedades tanto a temperatura ambiente como tras un enfriamiento lento. Esta disminución esta directamente relacionada con la capacidad del hormigón para evacuar el vapor de agua que genera este aumento de temperatura, y por tanto depende principalmente de la porosidad del hormigón, de la que las fibras son las claras responsables. Las propiedades de fractura resultan ser, en términos relativos, mucho más afectadas que las propiedades mecánicas. No obstante, la simulación de un choque térmico en agua para hormigones reforzados con fibras ha supuesto un mejor resultado en términos de energía de fractura, frente un choque térmico realizado al aire, gracias a una mejor hidratación de la matriz que se traduce en una mejora de la ductilidad, y por tanto una mejora la energía de fractura residual, algo muy interesante de cara a la Protección Contra Incendios, ya que supondría una mayor resistencia tras la extinción de un incendio

This work is focused on the analysis of both mechanical and fracture behavior of an ultra-highperformance fibre-reinforced concrete subjected to thermal shock in order to assess the thermal damage generated in the microscopic level and its connection with the macroscopic level. To this end, a series of tests will be carried out both on fibre-reinforced concretes (steel and polypropylene) and on un-reinforced concretes, used as reference material, to quantify the effects of thermal shock on the mechanical and fracture properties. An assessment of the mechanical and fracture properties results of the same concretes at room temperature and after being subjected to a slow cooling-down process from 300 oC have been performed. These tests were carried out in previous works by the tutors Héctor Cifuentes and José D. Ríos. An analysis of the influence of the heating-cooling process on the mechanical and fracture behavior of ultrahigh- performance fibre-reinforced concretes was carried out. Finally, a comparative analysis between all the results has been established and a relationship between them can be established. The results show the thermal damage caused by a sudden temperature change as the thermal shock is. The mechanical and fracture properties significantly decrease with respect to the room temperature and after slow cooling-down results. This decrease is directly related to the capability of the concrete to evacuate the water vapor generated by the increment of temperature, and thus it depends essentially of the porosity of concrete, of which the fibres are mainly responsible. The fracture properties are much more affected than the mechanical properties in relative terms. However, the simulation of the thermal shock in water for fibrereinforced concrete has conducted to better results of fracture energy in comparison with those with a thermal shock made through the air cooling, thanks to a better hydration of the matrix that results in an improvement of the ductility, and therefore an enhancement of the residual fracture energy. This is very interesting for the Fire Protection, since it would suppose a higher strength after the extinction of a fire.