Estudio microestructural de hormigones de ultraaltas prestaciones reforzado con fibras de acero mediante tomografía axial computarizada

Abstract

En las últimas décadas, un nuevo material compuesto denominado hormigón de ultra-alta prestación reforzado con fibras (HPFRC), empezó a ganar relevancia en el campo de la ingeniería civil y de la construcción debido a sus propiedades mecánicas mejoradas en relación con los hormigones convencionales, alcanzando excepcionales valores de resistencia a compresión, tracción y flexión. Un determinado volumen de fibras, generalmente fibras de acero por sus mejores propiedades estructurales, es mezclado aleatoriamente a una matriz cementicia, para así incrementar las características globales. Sin embargo, la aportación de fibras afecta a la distribución y comportamiento de la estructura de la matriz, y, su porosidad, pudiendo alterar negativamente el rendimiento del HPFRC. Se hace necesario, por lo tanto, estudiar la influencia de las fibras sobre los mecanismos microestructurales de la matriz de hormigón para lograr entender su comportamiento a macroescala. Este trabajo consiste en el estudio a microescalas de dos matrices de hormigón de ultra-altas prestaciones, utilizando la composición y dosificación prescrita en el trabajo realizado por los tutores Héctor Cifuentes y José D. Ríos, y añadiéndoles un volumen distinto de micro y macro fibras de aceros (la primera un 0.5% y segunda 1.5%). En primer lugar, a lo largo del documento se explicará detalladamente las etapas realizadas para la obtención de esa matriz de hormigón mezcladas al volumen adecuado de fibras de acero, así como el proceso de vertido y curado del HPFRC. Por entonces, se debe preparar las distintas muestras para su análisis mediante la técnica de caracterización de rayos X, la tomografía axial computarizada. Esta técnica permitirá obtener unas secuencias de imágenes para cada muestra, acentuando la escala de grises dependiendo de la densidad de cada material presente en la matriz. A continuación, se analizarán las secuencias por medio de softwares que posibilitarán la corrección de ciertos defectos de imágenes, la aplicación de filtros digitales para mejorar el procedimiento de análisis, y el tratamiento por post-procesamiento de las imágenes para conseguir los datos y valores de interés. Aquellos datos permitirán enseñar la influencia de las fibras de acero, sobre la distribución y caracterización de la porosidad, así como la disposición de aquellas fibras en la matriz cementicia. Finalmente, se comparan los resultados obtenidos con los del trabajo de José D. Ríos anteriormente citados, para un hormigón de ultra-altas prestaciones sin añadido de fibras y otro con un volumen de 2.5% de fibras. De ahí, se expondrán las conclusiones del análisis que sean más relevante y marcando varios puntos para futuros desarrollos.