La formación de etringita retardada (DEF) es un fenómeno expansivo que se origina en estructuras de hormigón sometidas a altos niveles de temperatura (>70°C) durante su etapa inicial de curado, esto puede ocurrir en las estructuras de hormigón masivo que desarrollan altas temperaturas producto del calor generado por la reacciones de hidratación del cemento. Es por esta razón, que en estructuras de este tipo se toman costosas medidas con el objetivo de no sobrepasar ciertos niveles de temperatura y así evitar el potencial desarrollo del fenómeno DEF. Este trabajo tiene por objetivo comprobar la hipótesis respecto del efecto inhibidor sobre el fenómeno de formación de etringita retardada (DEF) de las adiciones puzolánicas que se incorporan para la fabricación de la mayoría de los cementos chilenos y de esta forma determinar la posibilidad de flexibilizar las restricciones de temperatura máxima establecidas para los hormigones masivos. El procedimiento experimental desarrollado se basa la metodología implementada por Ross Duggan, denominada Ensayo Duggan, el cual consistió en la fabricación de probetas de mortero confeccionadas con cementos con distintas proporciones de adición, las cuales luego ser sometidas a un curado térmico a una temperatura máxima de 85°C ± 2°C se les aplicó una series de ciclos de humedecimiento y secado, con el objetivo de acelerar el fenómeno expansivo. Luego se tomaron mediciones de longitud periódicas con el fin de determinar el comportamiento expansivo de cada cemento estudiado frente a las condiciones de curado impuestas que favorecen el fenómeno. Paralelamente, se realizaron ensayo de resistencia para determinar la influencia de las altas temperatura de curado sobre la resistencia a la compresión de probetas cubicas de hormigón. Se verificó que el contenido de trióxido de azufre (SO3) es el componente del cemento con mayor influencia en el desarrollo del fenómeno DEF. Se determinó que el cemento con mayor efecto expansivo corresponde al cemento clasificado como Portland Puzolánico el cual coincide con el de mayor proporción de trióxido de azufre (SO3) mientras que el cemento clasificado como Portland puro desarrolla una expansión moderada luego de finalizadas las mediciones. El cemento clasificado como Puzolánico no desarrolla presenta un comportamiento expansivo durante la etapa de estudio, este cemento corresponde al de menor proporción de trióxido de azufre (SO3) al mismo tiempo que corresponde al con mayor contenido de puzolana (≈39%). Respecto a los ensayos de resistencia, se determinó que los cementos con adiciones puzolánicas presentan un aumento moderado de la resistencia a los 28 días producto del curado a alta temperatura, mientras que el cemento Portland sin adición presenta una leve disminución de su resistencia a los 28 días. Estos comportamientos indicarían una disminución de la tasa de desarrollo de la resistencia a más largo plazo.

Ingeniero Civil / El fenómeno expansivo por formación de etringita tardía en etapa de hormigón endurecido, es un factor a considerar cuando se diseña el hormigón de un elemento estructural de grandes dimensiones, o que por su alta dosificación de material cementicio es necesario considerar los efectos de la generación de calor de hidratación asociada. La aparición de este fenómeno provoca agrietamiento y pérdida de resistencia del hormigón años más tarde del vaciado (2 a 20 años), y se relaciona directamente con altas temperaturas en la etapa inicial de endurecimiento al interior del elemento (núcleo), debido al calor generado por las reacciones de hidratación del material cementicio. Para controlar la temperatura a edades tempranas (que cuando superan los 70 °C, se sabe, puede dar origen a un proceso de transformación del sulfoaluminato de calcio hidratado (etringita) en un monosulfoaluminato de calcio hidratado disperso en la matriz cementicia del hormigón) se toman diversas consideraciones, las cuales están enfocadas en mantener la etringita en un rango de temperatura en el que ésta se mantenga estable. Es deseable desde el punto de vista del proceso constructivo, poder liberarse de estas restricciones, estudiando posibles variaciones a la composición del material cementicio o la incorporación de adiciones, que actúen como inhibidoras de la transformación de la etringita primaria bajo condiciones de curado a altas temperaturas. En el presente trabajo se estudia el efecto de la incorporación de puzolana en reemplazo de cemento portland, como parte del material cementicio, a través de ensayos experimentales, en los que se intenta simular de forma acelerada, el comportamiento durante la etapa de servicio, de un hormigón sometido a altas temperaturas a edades tempranas. A partir de los resultados obtenidos en un periodo de ensayo de 120 días se observa que, al utilizar un material cementicio compuesto con 70% de cemento portland y 30% de puzolana con finura similar a la del cemento portland base, manteniendo el contenido de SO3 dentro del rango típico entre 2,8% a 3,5%, es posible controlar el fenómeno expansivo por formación de etringita tardía. Las probetas que utilizaron este material cementicio, se mantuvieron por debajo de las expansiones sugeridas como indicadoras de potenciales problemas por formación de etringita tardía durante la etapa de servicio.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / La base de este trabajo está en analizar la validez del método de madurez como herramienta de control del gradiente de temperatura en estructuras masivas de hormigón, lo cual se puede corroborar utilizando la curva de resistencia, que es producto de su interacción entre las temperaturas registradas a lo largo del tiempo. El estudio cuenta con datos provenientes de proyectos reales (edificio Padre Hurtado, Región Metropolitana y edificio Infinity, Región de Valparaíso), donde el cálculo del índice de madurez está predefinido por los sensores SmartRock, y que se adecuan a los coeficientes calibrados correspondientemente a la obra para estimación de resistencia. Ambos proyectos son de carácter habitacional, y fueron monitoreados en época de verano, específicamente, entre diciembre y marzo. Dentro del desarrollo de este informe, se trabajó en post de verificar las posibles relaciones observables y cuantificables en cuanto al desarrollo de la resistencia, de manera comparativa, entre aquellos proyectos que sufrieron problemas de gradiente de temperatura mayores a 20 [°C], con aquellos que no. Con esto, se podrá buscar una tendencia en el comportamiento de las mediciones, agregando también, el factor de temperatura de colocación y de ambiente y su efecto sobre el desarrollo de las resistencias. Para esto, se definieron conceptos claves como hormigón masivo, método de madurez, control de gradientes de temperatura y sus patologías dentro de las estructuras de concreto masivo, bajo normativas nacionales. El estudio se dividió en dos partes: Análisis de curvas de resistencias y su efecto en el desarrollo de gradientes de temperatura a edades tempranas, para superficie y núcleo por separado, y, con el fin de considerar la unidad completa en análisis, se desarrolla el concepto de diferencia de resistencias entre núcleo y superficie del elemento, el cual se evalúa también para edades tempranas (de manera acumulativa y por tramos temporales, además de un factor promedio en el tiempo). Ambos análisis serán evaluados bajo curvas de tendencia mediante un modelo de regresión polinómica, y sus coeficientes característicos. Los resultados descartan un análisis en base a curvas de tendencia, ya que no se aprecia un patrón que indique un comportamiento común en aquellos proyectos que presentan problemas de gradiente de temperatura, a pesar de que el modelo polinómico era lo suficientemente representativo con los datos estudiados. Para el caso de análisis por curvas de resistencia, la temperatura ambiente es directamente proporcional al desarrollo de resistencias a nivel de núcleo, no así en superficie, donde es variable. Para la temperatura de colocación, se reitera el mismo comportamiento a nivel de núcleo, con un desarrollo de resistencia variable en superficie. En cuanto a la diferencia de resistencias entre núcleo y superficie, aquellos ejes que sobrepasan la diferencia de 1 [MPa] tienden a presentar problemas de gradiente de temperatura. En cuanto a diferencias de resistencia promedio, no se obtiene una tendencia concluyente y se descarta también como alternativa de análisis.