Innovación en investigación concreta - revisión y perspectiva

[pic 1][pic 2]Innovación en investigación concreta - revisión y perspectiva

Gunnar M. Idorn

Resumen

La herencia de la fabricación de hormigón como oficio ha hecho que las pruebas de muestras de

laboratorio sean el principio básico para la investigación y los sistemas de control estándar; Esto se

ha correspondido bien con las condiciones para la tecnología de hormigón de campo y el rendimiento estructural a lo largo de los desarrollos del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX.

Las nuevas demandas de concreto a raíz de la Segunda Guerra Mundial hicieron posible un

enorme desarrollo para las industrias de cemento y concreto. Sin embargo, las reacciones

deletéreas en el concreto de[pic 3][pic 4][pic 5]

eto real causaron cambios en los procesos,

lo que no ocurrió en Las muestras de prueba. Eso hizo que la reproducibilidad de los ensayos fuera incompatible con la previsibilidad buscada para las propiedades del hormigón. En los últimos años, científicos de alto nivel han comenzado a advertir que las pruebas de laboratorio ordinarias no simulan de manera confiable el comportamiento del concreto en el campo. Además, la aparición fractal de micro y macroestructuras en concreto ha sido reportada en revistas internacionales de

investigación. Mintra.s tanto, el progreso enl las ciencias naturales con la introducción de la teoría del caos ha permitido investigar la turbulencia, es decir, procesos no lineales en la naturaleza y sus

patrones fractales visuales.

Palabras llave: cemento; Hormigón; Modelado; No lineal; Teoría del caos

1. Introducción

El hormigón es en esencia "geología hecha por el hombre". El cemento Portland es la salida de un tipo de complejo de reacción eruptiva volcánica moderado por el hombre. Los agregados son rocas sedimentarias o trituradas, naturales. La mezcla, la colocación, la compactación, el curado y

las posteriores alteraciones graduales en el concreto endurecido durante su vida útil son similares a los procesos geológicos en la naturaleza, aunque en una moda de tecnología acelerada y

monitoreada. Los pioneros del desarrollo del cemento Portland en el siglo XIX se dieron cuenta de esta naturaleza básica del cemento y el concreto. Aplicaron petrografía de sección delgada para la identificación de los minerales en clinkers de cemento, designados alite, belite, celite y felite, y para el examen de pasta de cemento endurecido. Toernebohm sugirió en 1897 que los métodos mo oxjiob lkiubos orjb hbsunhlhobtos pkrquo5 —... ob su ijykr pjrto, dks iètkmks mo oxjiob eran puramente de naturaleza química; pero el cemento no es un producto puramente químico, es una roca artificial, y la constitución de una roca no puede explorarse solo con métodos

quéihlks3 tji`hèb skb bolosjrhks ktrks, y ob pjrthludjr od ihlrkslkphk ’. ]korbo`kfi rolkbklhü dj investigación realizada por Le Chatelier (quien introdujo la petrografía clinker en 18 83) y W. Michaelis. Los estudios interactivos de estos i nvestigadores fueron fundamentales para el desarrollo formidable de la producción y usos del cemento durante el siglo XX.

La petrografía de clinker de cemento y, más tarde, la difractometría de rayos X, la fluorescencia de

rayos X y l,microscopía electrónica se convirtieron en herrmienta.s indispensables para la investigacion de la producción de cemento y el monitoreo de la calidad en el transcurso de la

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[pic 8][pic 9]Luego, en la década de 1940, las considerables inversiones estadounidenses en programas de

construcción pública para el desarrollo de la infraestructura coincidieron con casos alarmantes de deterioro en las principales estructuras de hormigón expuestas en todo el continente.

La reacción álcali-sílice (ASR), el ataque de sulfato y la congelación y descongelación fueron las causas predominantes.

El interés contemporáneo en los institutos de investigación estadounidenses para la aplicación de física básica, química y mineralogía llevó a la participación de jóvenes científicos talentosos, incluidos geólogos. Esto creó un renacimiento notable para los estudios del campo de hormigón

como el comienzo para la aplicación de las disciplinas relacionadas con la ciencia de los materiales. El uso de microscopía de sección delgada condujo en algunas comunidades de investigación a un

nuevo paradigma de investigación concreta, que adoptó el concepto de "concreto como geología hecha por el hombre". Esto estaba en contexto con que los productos cristalinos de la reactividad en el concreto eran fases idénticas a los minerales encontrados por los geólogos en rocas naturales.

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La figura 1 es una configuración simbólica de cómo dos modelos diferentes de un cuerpo pueden

proporcionar información complementaria sobre la naturaleza del cuerpo. La figura, por ejemplo, puede verse como simbólica para un estudio de ASR, representada por un núcleo perforado de un concreto de campo afectado. Se puede tomar la única proyección para simbolizar los efectos mecánicos de la reacción, el agrietamiento y, a veces, la expansión del hormigón. El otro puede

verse como símbolo de las alteraciones químicas que de hecho están causando el daño mecánico. Concebida de esta manera, la figura dice que la verdadera comprensión de ASR requiere el conocimiento de la mecánica y la química como entidad. Los primeros investigadores de ASR en los EE. UU. Y Australia en la década de 1940 r econocieron esta interdependencia, como la realizada, por ejemplo, en los dos métodos de prueba ASTM clásicos C 227, la prueba de la barra de mortero, y C 289, la prueba química rápida.

Sin embargo, a pesar del reconocimiento de la complementariedad de las dos pruebas, C 289 se desarrolló realmente para satisfacer las demandas de la práctica de ingeniería para una prueba

más rápida

[pic 10][pic 11]que C 227. Además, ambos métodos se homogeneizaron y estandarizaron para lograr la

reproducibilidad en tal medida que se convirtieron en modelos completamente arbitrarios de ASR en concreto de campo. Sin embargo, C 227 y sus muchos refinamientos posteriores ganaron preferencia como pruebas estándar, presumiblemente porque visualizan los efectos mecánicos,

grietas y expansión lineal, que es lo que los ing enieros pueden ver como evidencia de ASR dañino en el campo.

La Fig. 2 de Plum et al. muestra la vis ibilidad de la m.ecán.ica de ASF al final de una barra de mortero, que está agrietada y se ha expandido en direcciones vertical y horizontal. La única

medida, la expansión lineal —en la dirección de la longitud de la barra— es, por lo tanto, simplemente una parte desconocida del mecanismo expansivo. En el campo de concreto, las

reacciones expansivas son, por supuesto, multidireccionales y, por lo tanto, la prueba basada en la expansión lineal es un error de modelado del mecanismo expansivo. La distribución del tamaño de partícula preparada del agregado reactivo y el uso del mismo procedimiento de prueba y criterios de aceptación para diferentes tipos de rocas son otros sacrificios para la reproducibilidad. La

prescripción de temperatura ambiente (u otra constante) y 100% de HR para la prueba representa una simplificación arbitraria de la cinética de la reacción, lo que impide aún más la transferencia al hormigón de realidad.

El método químico C 289, la disolución de una cierta cantidad de material agregado silíceo en una solución alcalina fuerte, representa con una temperatura de reacción de 80 ° C una cinética más

cercana a la realidad de ASR en las primeras etapas en el campo o en el concreto prefabricado que el C 227. Sin embargo, el proceso de disolución utilizado es, en principio, diferente de cómo se desarrolla ASR en partículas de agregado silíceo en mortero y concreto. El modelo es, en otras palabras, ficticio.

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