Resistencia y deformabilidad en compresión de concretos afectados por altas temperaturas

DURANTE SU VIDA en servicio, y debido a factores que pueden ser tanto accidentales como de diseño, los elementos estructurales de concreto puden verse sometidos a altas temperaturas. Dichas situaciones pueden generar alteraciones en la estructura interna del material, pudiéndose producir micro o macro fisuraciones que se traducen a su vez en reducciones de resistencia y, en mayor medida, en un aumento de la deformabilidad.

       

Estos cambios dependen principalmente del nivel de temperatura alcanzado, del tiempo de exposición y de las propiedades de los materiales componentes. Dado que los agregados ocupan el mayor volumen dentro de la masa de concreto y que gran parte de los daños por exposición a altas temperaturas se deben a las diferencias entre los coeficientes de expanción térmica de la matriz y los agregados, es razonable suponer que las caracteristicas de éstos constituyen una variable de importancia. 

En este escrito, resultante de un estudio desarrollado en Argentina, se estudia la resistencia y deformabilidad de concretos elaborados con distintos tipos de agregados gruesos, expuestos a temperaturas de hasta 500° C. En el estudio, se elaboraron 5 mezclas de relación agua-cemento (a/c) 0.50, con cemento Portland normal, arena silícea de río y distintos tipos de agregado grueso de 19 mm de tamaño máximo, 4 agregados triturados de diferente origen (granítico, basáltico, calcáreo y cuarcítico) y una arcilla expandida. También se estudió el comportamiento de un mortero con igual relación a/c. En general, se moldearon probetas cilíndricas de 15 x 30 cm, y se curaron durante los primeros 28 días en cámara húmeda (HR:954 ± 5%; T: 20 ± 2° C) y luego se mantuvieron en ambiente de laboratorio durante 60 días más.                                      

 

En cada una de las series (según el tipo de agregado), diferentes grupos de probetas fueron expuestos a temperaturas de 150, 300, y 500° C y enfriados en forma lenta. En el primer caso, la temperatura máxima se mantuvo por 24 horas, mientras que en los restantes el tiempo de exposición a máxima temperatura fue 1 hora. La velocidad  de calentamiento fue del orden de 100° C / hora, además, un grupo de probetas fue precalentado durante 6 horas a 150° C y luego fue sometido al ciclo de calentamiento a 500° C. Finalmente, se evaluó otro grupo de probetas (identificados como 20° C), las cuales no fueron expuestas a ningún tratamiento térmico.

El calentamiento de las probetas se realizó en horno eléctrico con control automático de la temperatura. En cada serie se incluyó una probeta testigo con una termocupla en su interior a fin de registrar el aumento de temperatura. Los resultados de esta  investigación refieren que bajo ninguna condición, empleando agregados normales, se obtuvieron resistencias residuales inferiores al 75%.

En todas las series, hasta los 300° C la caída de resistencia fue inferior al 10%. también se observó una situación particular en el caso del concreto con arcilla expandida donde se destruyeron algunas de las probetas calentadas a 500° C. Por otra parte, a diferencia de lo que ocurre con la resistencia, a partir de los 150° C se observa una caída del módulo de elasticidad y también reducciones en la relación de Poisson, independientemente del tipo de agregado. Asimismo, en las probetas expuestas a 500° C que fueron precalentadas, eliminando parte de la humedad, se obtuvieron mejoras de la resitencia a compresión y del módulo elástico respecto a los mismos grupos sin precalentar.

Esta información fue obtenida de la revista CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA EN CONCRETO volumen 4, número 6. Una publicación del INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO, A.C.