Correlación de resultados para distintos tipos de estructuras de hormigón armado, según su localización y su edad.

La tesis presenta los resultados de un extenso estudio experimental de probetas cilíndricas de hormigón sometidas a confinamiento lateral cargadas axialmente. En el estudio se consideró el confinamiento activo y pasivo. El confinamiento activo consistió en aplicar una presión hidrostática en una célula triaxial y el confinamiento pasivo fue mediante tubos de acero rellenos de hormigón y probetas de hormigón zunchadas con polímeros reforzados con fibras (FRP) de carbono y vidrio. Se ensayaron hormigones de baja y alta resistencia, con resistencias características de 25 y 60 MPa, sometidos a diferentes niveles de confinamiento. En el caso del confinamiento activo la presión hidrostática aplicada para el hormigón de baja resistencia varió entre 0 y 35 MPa, y para el hormigón de alta resistencia entre 0 y 50 MPa. Para el confinamiento pasivo con tubo de acero el hormigón fue moldeado en tubos de acero de diferentes espesores - 1.8 mm, 4.5 mm y 7.6 mm. En este caso la carga de compresión fue aplicada sobre la superficie de hormigón y sobre la sección mixta. Para las probetas zunchadas con FRP, se usaron entre 1 y 6 capas de FRP para el hormigón de baja resistencia y entre 1 y 12 capas para el de alta resistencia. Los principales resultados del estudio están basados en la caracterización del comportamiento tensión-deformación de los hormigones bajo los diferentes tipos y niveles de confinamiento. En general, se observó que el confinamiento incrementa la capacidad de carga y la deformación axial máxima del hormigón, con incrementos relativamente mayores en el hormigón de baja resistencia que en el de alta resistencia. Se han definido parámetros para determinar la ductilidad de la respuesta post pico que permite la comparación de los diferentes tipos de confinamiento.En el hormigón confinado con tubo de acero, la máxima tensión de compresión en el hormigón de baja resistencia fue 4.2 veces la tensión de compresión del hormigón sin confinar mientras que para el de alta resistencia solo fue de 2.5 veces. Asimismo, en el hormigón confinado con FRP, el uso de 6 capas de fibras de carbono incrementa 2.6 veces la tensión máxima en el hormigón de baja resistencia mientras que para 12 capas del mismo material en el de alta resistencia solo se incrementó ligeramente (es decir, 3.1). Como se esperaba, las fibras de vidrio fueron menos efectivas que las fibras de carbono en ambos hormigones.En general, se alcanzaron niveles de tensión similares con los diferentes tipos de confinamiento. Sin embargo, la ductilidad difiere considerablemente con el confinamiento con tubo de acero alcanzando valores de deformabilidad mucho mayores que en el caso del confinado con FRP. / The thesis presents results of an extensive experimental study of cylindrical specimens of concrete subjected to compressive loading under lateral confinement. Both active and passive confinements were considered in the study. Active confinement consisted of hydrostatic pressure applied in a triaxial cell and passive confinement was applied through steel jackets and fiber reinforced polymer (FRP) wrapping with carbon and glass fibers. Nomal and high strength concretes of 25 and 60 MPa characteristic were tested under different levels of confinement. In the case of the active confinement, the hydrostatic pressure applied to the normal strength concrete varied from 0 to 35 MPa and for high strength concrete it varied from 0 to 50 MPa. For the passive confinement applied through steel jackets, the concrete was cast in steel tubes of different thicknesses - 1.8, 4.5 and 7.6 mm. The compressive loading in this case was applied on either the concrete surface or the entire composite surface. For the FRP wrapped specimens, 1 to 6 layers of FRP were used for the normal strength concrete and 1 to 12 layers for the high strength concrete.The main results of the study are based on the characterization of the axial stress-strain behavior of the concretes under the different types and levels of confinement. In general, it is observed that confinement increases the load-carrying capacity and the maximum axial strain of the concrete, with relatively higher increases in the normal strength concrete than in the high strength concrete. Parameters have been defined for determining the ductility of the response in the post-cracking regime that permits the comparison of the different types of confinement.In the concrete confined in steel tubes, the maximum compressive stress in the normal strength concrete was 4.2 times the uniaxial compressive strength in the normal concrete while the maximum stress was only 2.5 times in the high strength concrete for the same tube thickness. Similarly, in the concrete wrapped with FRP, the use of 6 layers of carbon fibers increased the maximum compressive stress 2.6 times in the normal concrete while 12 layers of the same material yielded only a slightly higher level of strengthening (i.e., 3.1) in the high strength concrete. The glass fibers were less effective in both concretes than the carbon fibers, as expected.In general, similar levels of strength were achieved with the different types of confinement. However, the ductility of the response differs considerably with the steel tube confinement yielding much higher deformability than the FRP wraps.

Por su elevada biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y resistencia específica, entre otras, el titanio es ampliamente utilizado en el campo de la biomedicina. No obstante, su rigidez resulta elevada en comparación con la del hueso cortical humano, lo que genera problemas por debilitamiento óseo. Por otra parte, pese a que se considera un material bioinerte, es necesario generar rugosidad superficial, con una porosidad y tamaño de poro adecuado para permitir el desarrollo óseo y reducir así el tiempo de recuperación del paciente. Además, la elevada reactividad del titanio dificulta su procesado, pues la reacción con elementos intersticiales deteriora en gran medida sus propiedades. En la presente investigación se han desarrollado piezas porosas de la aleación Ti6Al4V, con una rigidez similar a la del hueso cortical humano y resistencia suficiente para permitir su uso como implante. Para ello se han empleado dos técnicas pulvimetalúrgicas distintas, como son la sinterización de microesferas y el método de espaciadores. El estudio previo de reactividad realizado reveló una interacción máxima sobre gres y alúmina, y una reacción mínima sobre itria, lo que condujo a la obtención de las mejores propiedades mecánicas y menor fragilización. Las piezas porosas de Ti6Al4V desarrolladas por sinterización de microesferas presentan una porosidad abierta e interconectada, con un tamaño de poro proporcional al tamaño de las microesferas. Presentan una rigidez inferior al 40% de la del material sólido, con unas propiedades mecánicas que aumentan con la temperatura y tiempo y evolucionan de forma inversa con el tamaño de la microesfera, siendo éste el parámetro de mayor influencia. Por el contrario, las piezas obtenidas por el método de espaciadores presentan una porosidad cerrada y aislada. La rigidez de éstas oscila entre un 20 y 65% en relación a la del material sólido y, al igual que el resto de propiedades mecánicas, depende principalmente del contenido en bicarbonato. / Reig Cerdá, L. (2010). Desarrollo de piezas porosas de Ti6Al4V mediante técnicas pulvimetalúrgicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7284

[EN] Nowadays concrete is the most used material in construction. This is because of its malleability, its ability to resist compressive and its economy. The benefits of concrete depend on its composition, curing conditions and the blending method and conditions. The basic specifications of this material, demanded by the petitioner to the manufacturer, are the compressive strength and the consistency, which indicates the workability. This thesis is a contribution to the knowledge and research of the influence that different parameters have on the compressive strength and on the consistency of the concrete produced in industrial conditions, and also contributes to the performance of predictive modelling with these characteristics. Most of the concrete used in construction is manufactured in ready-mixed concrete plants or in plants of construction. The characteristics of this concrete are the following: a strength between 25 and 30 N/mm2, soft or fluid consistency, placed by pouring or pumping and compacted by vibration. The conditions of production on the plant are affected by conditions of the industrial process and the business itself; being the amount of water in the mixture indirectly controlled. This paper presents an extensive database of thousands of test results on compressive resistance and consistency of the concrete produced in the same plants and varying the dosage, type of cement and additives. There are also taken into account other aspects such as the inclusion of fibres, the concrete and room temperature or when the concrete specimens are made. A second database is created by tests performed on a short period of time with the same cement and additive and taking into account the exact water-cement relationship. Furthermore, a convenient characterization of the constituent materials of the tested concrete has been done. To analyse the influence of different parameters and technological and environmental factors on the compressive strength, in the evolution of it over time, and on the consistency of concrete, firstly classical statistics has been used, more precisely multiple linear regression, analysis of variance (ANOVA) and multivariate analysis have been used. It has also been verified the fit of the experimental data to the models existing in literature and to the new proposed behaviour models. Finally artificial neural networks have been developed to predict the compressive strength or the consistency of concrete depending on input variables, as well as for obtaining behaviour models. The results obtained by the application of artificial neural networks are proofed to be more efficient and better than those obtained by statistical methods. / [ES] En la actualidad el hormigón es el material más empleado en la construcción debido a su moldeabilidad, a su capacidad de resistir esfuerzos de compresión y a su economía. Las prestaciones del hormigón dependen de su composición, de las condiciones de curado y del método y condiciones de mezclado. Las especificaciones básicas del hormigón demandadas por el peticionario al fabricante son la resistencia a compresión y la consistencia, que indica la trabajabilidad del mismo. Esta tesis es una contribución al conocimiento y la investigación de la influencia de diferentes parámetros en la resistencia a compresión y la consistencia del hormigón fabricado en condiciones industriales y la elaboración de modelos predictivos de dichas características prestacionales. La mayor parte de los hormigones que se emplean en construcción se fabrican en centrales de hormigón preparado o en centrales de obra, y se corresponden con hormigones de resistencia entre 25 y 30 N/mm2, consistencia blanda o fluida, colocación mediante vertido o bombeo y compactación mediante vibración. Las condiciones de producción de hormigones en planta se ven afectadas por los condicionantes del proceso industrial y del negocio en sí, siendo controlada la cantidad de agua existente en la mezcla indirectamente. En este trabajo se presenta una extensa base de datos construida con miles de resultados de ensayos de resistencia a compresión y consistencia realizados sobre hormigones fabricados en la misma planta y con diferentes dosificaciones, tipos de cemento y aditivos. Se tienen en consideración otros aspectos como la inclusión de fibras, la temperatura ambiente y del hormigón o la hora de realización de las probetas. Se crea una segunda base de datos de ensayos realizados en un periodo de tiempo corto con el mismo cemento y aditivo y teniendo en cuenta la relación agua/cemento exacta. Además, se ha realizado la conveniente caracterización de los materiales constituyentes de los hormigones ensayados. Para analizar la influencia de los diferentes parámetros y factores tecnológicos y ambientales en la resistencia a compresión, en la evolución de la misma con el tiempo y en la consistencia del hormigón, se ha utilizado primeramente estadística clásica, concretamente análisis de regresión lineal múltiple, análisis de varianza (ANOVA) y análisis multivariante. También se ha verificado el ajuste de los datos experimentales a modelos existentes en la bibliografía y a nuevos modelos de comportamiento propuestos. Finalmente se han elaborado redes neuronales artificiales para predecir la resistencia a compresión o la consistencia de un hormigón en función de diversas variables de entrada, al igual que para la obtención de modelos de comportamiento. Los resultados obtenidos mediante la aplicación de redes neuronales artificiales han sido más eficientes y mejores que los obtenidos mediante métodos estadísticos. / [CA] Actualment el formigó és el material més empleat en la construcció gràcies a ser moldejable, a la seua capacitat de resistir esforços de compresió i a la seua economia. Les prestacions del formigó depenen de la seua composició, de les condicions de curat i del mètode i condicions de mesclat. Les especificacions bàsiques demanades pel peticionari al fabricant són la resistència a la compresió i la consistència, que indica la treballabilitat del mateix. Aquesta tesi és una constribució al coneixement i a la investigació de la influència de diferents paràmetres en la resistència a la compresió i la consistència del formigó fabricat en condicions industrials i l'elaboració de models predictius d'aquestes característiques prestacionals. La major part dels formigons empleats en la construcció es fabriquen en centrals de formigó preparat o en centrals d'obra, i es corresponen amb formigons de resistència entre 25 i 30 N/mm2, consistència tova o fluida, colocació mitjançant versament o bombament i compactació mitjançant vibració. Les condicions de producció de formigó en planta es venen afectades pels condicionants del procés industrial i del negoci en si, sent controlada la quantitat d'aigua existente en la mescla indirectament. Aquest treball presenta una extensa base de dades construïda amb milers de resultats d'assajos de resistència a compresió i consistència realitzats sobre formigons fabricats en la mateixa planta i amb diferents dosificacions, tipus de ciment i additius. Es tenen en compte altres aspectes com la inclusió de fibres, la temperatura ambient i del formigó o l'hora de realització de les probetes. Es crea una segona base de dades d'assajos realitzats en un període de temps curt amb el mateix ciment i additiu i tenint en compte la relació aigua/ciment exacta. A més a més, s'ha realitzat la caracterització corresponent dels materials constituents dels formigons assajats. Per a analitzar la influencia dels diferents paràmetres i factors tecnològics i ambientals en la resitència a compresió, en l'evolució d'aquesta en el temps i en la consistència del formigó, s'ha utilitzat l'estadistica clàssica, concretament anàlisi de regressió lineal múltiple, anàlisi de variància (ANOVA) i anàlisi multivariant. Alhora, s'ha verificat l'ajustament de les dades experimentals a models existents en la bibliografía i a nous models de comportament proposats. Finalment s'han elaborat xarxes neuronals artificials per a predir la resistència a la compresió o la consistència d'un formigó en funció de diverses variables d'entrada, al igual que per a l'obtenció de models de comportament. Els resultats obtinguts mitjançant l'aplicació de xarxes neuronals artificials han sigut més eficients i millors que els obtinguts mitjançant mètodes estadistics. / Navarro Ferrer, F. (2016). Modelos predictivos de las características prestacionales de hormigones fabricados en condiciones industriales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/67272

El presente artículo de estudio analizó la resistencia al fuego del concreto con adición de cenizas de cascara de arroz (CCA) y bagazo de caña de azúcar (CBCA). Se adoptó un método experimental como diseño de investigación, que produjo setenta y dos probetas cilíndricas (72) y cincuenta y cuatro vigas (54), para ensayos a compresión y flexión respectivamente. Se utilizaron cenizas en porcentajes de 5% y 10% y además una combinación binaria de 5% y 5% de ambas cenizas como reemplazo parcial de cemento. Las muestras fueron ensayadas luego de 28 días de curado a temperaturas de 24 °C (ambiente), 300 °C y 500 °C, con una duración de 2h de exposición y luego de 24 horas de enfriamiento al aire libre. Los resultados muestran un aumento de resistencia promedio a la compresión y flexión de hasta un 95% y 25%, respectivamente, luego de ser expuestos a temperaturas elevadas con respecto a las muestras de control. / This study article analyzed the fire resistance of concrete with the addition of rice hull ash (CCA) and sugarcane bagasse (CBCA). An experimental method was adopted as the research design, which produced seventy-two cylindrical specimens (72) and fifty-four beams (54), for compression and bending tests respectively. Ashes were used in percentages of 5% and 10% and a binary combination of 5% and 5% of both ashes as a partial replacement for cement. The samples were tested after 28 days of curing at temperatures of 25 ° C (ambient), 300 ° C and 500 ° C, with a duration of 2 hours of exposure and after 24 hours of cooling in the open air. The results show an increase in average resistance to compression and flexion of up to 95% and 25%, respectively, after being exposed to high temperatures compared to the control samples. / Trabajo de investigación

El Relleno Fluido o también conocido como Material Controlado de Baja Resistencia (CLSM por sus siglas en inglés) vienen siendo requeridos sobre todo en épocas de pandemia por el COVID-19 en lugar del relleno compactado, debido a su gran facilidad y rapidez para los rellenos de cavidades de zanjas, tanto en redes de agua, desagüe y alcantarillado, relleno de cimentaciones de edificios y puentes, entre las principales aplicaciones. El presente estudio contempla el desarrollo de mezclas con contenidos de cemento Portland tipo I de 60 a 90 kg/m3 para rangos de resistencia a compresión entre 5 a 15 kg/cm2 a 28 días, con agregados de la cantera Tinguiña de Ica, y aditivo agente espumante para conferir la fluidez y trabajabilidad necesaria que facilite su colocación en obra. Resultados satisfactorios de fluidez entre 9 ½” a 10 ½” y pérdida de fluidez promedio de 2”/ hora, y rangos de resistencia de hasta 24 kg/cm2 fueron obtenidos, los cuales permitieron un buen comportamiento costo beneficio tanto en ahorro económico, y tiempo de ejecución propuesto para un proyecto real de saneamiento en la ciudad de Ica. Asimismo, gracias a la aplicación de las mezclas de Relleno Fluido propuestas, se preservará el distanciamiento social durante su empleo en obra, dado que solo requiere de una persona para su aplicación en los rellenos de zanjas. / Flowable Fill or also known as Controlled Low Resistance Material (CLSM) have been required especially in times of pandemic by COVID-19 instead of traditional compacted fill, due to its great ease and speed for fillings works of trench cavities, both in water and wastewater networks, filling for foundations in buildings and bridges, among the main applications. The present study contemplates the development of mixtures with Portland cement type I from 60 to 90 kg / m3 for 28 days compressive strength ranges between 5 to 15 kg / cm2, coarse and fine aggregates from the Tinguiña quarry, in Ica city, and foaming agent chemical admixture to provide the adequate fluidity and workability to cast in place at the job site. Satisfactory fluidity results between 9 ½ ” to 10 ½” and average fluidity loss ratio of 2 ”/ hour, and compressive strength ranges of until 24 kg/cm2 were obtained, which a good cost-benefit performance both in economic savings, and execution time for a proposed sanitation project in the city of Ica. Likewise, thanks to the application of the proposed flowable fill mixtures, social distancing will be preserved during its use on site, because it only requires one person to apply it in the trench fillings. / Tesis

Entre los parámetros de cálculo más importantes en la Mecánica de Rocas, se encuentra la Resistencia a Comprensión Simple, como un valor que nos ayuda a la caracterización y estudio del comportamiento de los macizos rocosos. Contar con una buena correlación entre el ensayo de Carga Puntual (PLT) y de Resistencia a Compresión Simple (RCS) puede ser de gran importancia, pues se obtienen beneficios por la realización de ensayos más rápidos y económicos, que pueden aportar la misma seguridad en los cálculos de estructuras y actuaciones en macizos rocosos. Un paso previo para poder aplicar dicha correlación es disponer de un buen método de determinación de la Resistencia a la Carga Puntual. Esa correcta determinación es bastante confiable cuando se dispone de un número suficiente de ensayos con probetas de la misma naturaleza, pero habitualmente no es así y debe aplicarse un factor de corrección por tamaño F=(De / 50)? , con un ? = 0,45. En el presente trabajo se estudia la adecuación de dicho factor y se inicia el estudio de un factor alternativo, para el que se propone una expresión en la que el exponente ? es del tipo ?* = C1 - C2 x Is(50),F, donde Is(50),F es el índice de resistencia a la Carga Puntual obtenido con el factor F normativo. También, es importante conocer antes de realizar los ensayos de PLT, las dimensiones óptimas de las probetas (relación L / D) para una adecuada aplicación de la carga (P). El trabajo se centra en las Calizas de la Comunidad Valenciana (España) porque representan un porcentaje muy elevado de las rocas existentes en esa comunidad. Para su ejecución se han realizado más de 700 ensayos in-situ y en laboratorio, de los cuales 346 son ensayos de PLT, 45 ensayos de RCS y el resto son determinaciones de otros parámetros caracterizadores como son: peso específico y porosidad, durabilidad al desmoronamiento (Slake-Durability), velocidad ultrasónica, etc. / Galván Ceballos, MA. (2011). Estudio del ensayo a carga puntual en materiales calizos de la Comunidad Valenciana. Propuesta de modificación del factor de corrección por tamaño y correlación del ls(50) con la Resistencia a Compresión Simple [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10526

[EN] The need for concrete durability and an improvement of casting work, lead Professor Okamura to the development of a new type of concrete in 1989, today known as Self Compacting Concrete (SCC). Its use has increased steadily over time, especially in the precast concrete industry, but not with in situ concrete structures, although their properties and characteristics let it adapt to the most precarious situations in the development of any structural item. The mechanical and rheological properties of self-compacting concrete at an early and young age as well as shrinkage have not yet been deeply studied, been treated separately up to the present. In this thesis, a research in the scientific literature known up to the present of the mechanical and rheological properties of concrete at very early and early age is performed, along with a pilot program pursuing the measurement of the early hours (8, 10 12, 24 and 48 hours): Compressive strength, indirect tensile strength, modulus of elasticity (Young's modulus), autogenous shrinkage, drying and complete, and determining weight loss. These same determinations have been made for conventional ages of 7 and 28 days. Seven types of concretes have been studied, 4 self-compacting concrete (SCC) of two maximum aggregate sizes, in which it has been considered variables of runoff, amount and type of cement, and type of additive; and 3 not vibrated conventional concrete (VCC) with the same specifications but in this case using only a settlement, instead of runoff. From the data obtained and from its analysis a comparison between the two types of concrete has been performed. Finally, the validity in a very early and early ages of the normative evolutions models over time of the properties mentioned has been studied.. / [ES] La necesidad de obtener una mayor durabilidad del hormigón y una mejora en la puesta en obra, hizo que se desarrollara en 1989 por el profesor Okamura un nuevo tipo de hormigón, que en la actualidad se conoce como Hormigón Autocompactante (HAC). Su utilización ha aumentado progresivamente en el tiempo, especialmente en la industria de prefabricados de hormigón, no ha sucedido lo mismo con el hormigón para estructuras in situ, aunque sus propiedades y características le permiten adecuarse a las situaciones más precarias de la elaboración de cualquier elemento estructural. Las propiedades mecánicas y reológicas de los hormigones autocompactantes a muy temprana y temprana edad (primeras horas) así como los de retracción aún no han sido estudiadas con profundidad y hasta ahora se han tratados por separado. En esta tesis se realiza una investigación en la literatura científica, conocida hasta el presente, de las propiedades mecánicas y reológicas del hormigón a edades muy tempranas y tempranas, en conjunto con un programa experimental con la finalidad de medir a primeras horas (8, 10, 12, 24 y 48 horas): Resistencia a compresión, resistencia a tracción indirecta, módulo de deformación (módulo de Young), retracción autógena, por secado y total, así como la determinación de la pérdida de peso. Estas mismas determinaciones se han realizado para las edades convencionales de 7 y 28 días. Se ha experimentado con 7 tipos de hormigones, 4 hormigones autocompactantes (HAC) de dos tamaños máximos de árido, en los que se han considerado las variables escurrimiento, cantidad y tipo de cemento, y tipo de aditivo; y 3 hormigones convencionales no vibrados (HCV) con las mismas especificaciones aunque en este caso se ha utilizado solo un asentamiento, en lugar del escurrimiento. A partir de los datos obtenidos se ha procedido a su análisis y comparación entre los dos tipos de hormigón. Finalmente, se ha estudiado la validez a edades muy tempranas y tempranas de los modelos normativos de evolución con el tiempo de las propiedades anteriores. / [CA] La necessitat d'obtenir una major durabilitat del formigó i una millora en la posada en obra, va fer que es desenvolupés el 1989 pel professor Okamura un nou tipus de formigó, que en l'actualitat es coneix com Formigó autocompactant (HAC). La seva utilització ha augmentat progressivament en el temps, especialment en la indústria de prefabricats de formigó, no ha succeït el mateix amb el formigó per estructures in situ, encara que les seves propietats i característiques li permeten adequar-se a les situacions més precàries de l'elaboració de qualsevol element estructural. Les propietats mecàniques i reològiques dels formigons autocompactants a molt primerenca i primerenca edat (primeres hores) així com els de retracció encara no han estat estudiades amb profunditat i fins ara s'han tractats per separat. En aquesta tesi es realitza una investigació en la literatura científica, coneguda fins al present, de les propietats mecàniques i reològiques del formigó a edats molt primerenques i primerenques, en conjunt amb un programa experimental amb la finalitat de mesurar a primeres hores (8, 10 , 12, 24 i 48 hores): Resistència a compressió, resistència a tracció indirecta, mòdul de deformació (mòdul de Young), retracció autògena, per assecat i total, així com la determinació de la pèrdua de pes. Aquestes mateixes determinacions s'han realitzat per a les edats convencionals de 7 i 28 dies. S'ha experimentat amb 7 tipus de formigons, 4 formigons autocompactants (HAC) de dues dimensions màximes d'àrid, en els quals s'han considerat les variables escorriment, quantitat i tipus de ciment, i tipus d'aditiu; i 3 formigons convencionals no vibrats (HCV) amb les mateixes especificacions encara que en aquest cas s'ha utilitzat sol un assentament, en lloc del escorriment. A partir de les dades obtingudes s'ha procedit al seu anàlisi i comparació entre els dos tipus de formigó. Finalment, s'ha estudiat la validesa a edats molt primerenques i primerenques dels models normatius d'evolució amb el temps de les propietats anteriors. / García Ballester, LV. (2016). PROPIEDADES MECÁNICAS Y REOLÓGICAS DE HORMIGONES AUTOCOMPACTANTES SOMETIDOS A CARGA A EDADES MUY TEMPRANAS Y TEMPRANAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63274

Algunas rocas débiles son frecuentemente utilizadas como material de construcción en la ejecución de obra nueva o en la restauración de construcciones patrimoniales y constituyen el cimiento de numerosas edificaciones y vías de comunicación en el sudeste de España. Estos materiales suelen estar expuestos a ambientes húmedos y/o en contacto directo con el agua. Sin embargo, su caracterización mecánica suele realizarse en laboratorio en estado seco o sin control de la humedad. A este respecto, investigaciones recientes han demostrado que propiedades mecánicas como la resistencia a compresión uniaxial o el módulo de elasticidad estático de este tipo de rocas pueden sufrir importantes reducciones cuando se saturan completamente. Sin embargo, los efectos de la saturación parcial, de la humedad relativa ambiental o de la distribución del agua intersticial sobre éstos y otros parámetros mecánicos han sido escasamente estudiados. En esta tesis se realiza un estudio detallado de estos aspectos en varios tipos de rocas sedimentarias débiles presentes en la provincia de Alicante. Por un lado, se han empleado tres variedades de la denominada “Piedra Bateig”, que es una biocalcarenita que se utilizado en el pasado para la construcción de una gran cantidad de edificios históricos y emblemáticos de toda de España (especialmente de la Comunidad Valenciana y Madrid) y que actualmente se comercializa a nivel mundial debido a su abundancia, belleza y calidad para su empleo en revestimientos de fachadas, muros de mampostería o elementos ornamentales. Por otro lado, se han estudiado otras rocas carbonáticas (calcarenitas y limolitas amarillentas) y yesíferas, que se utilizan mayoritariamente en obra civil, principalmente para la construcción de muros de contención o como escollera. Los objetivos principales de la presente tesis doctoral son: (1) la caracterización petrológica y físico-mecánica de estos materiales pétreos sedimentarios porosos; (2) el análisis de los procedimientos de humectación existentes y el desarrollo de nuevas técnicas de saturación parcial; (3) la evaluación de la variación de las propiedades mecánicas de estos materiales con el grado de saturación y la humedad relativa ambiental; (4) el estudio del efecto de la distribución del agua intersticial en su comportamiento mecánico; (5) la propuesta de correlaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros parámetros de fácil y rápida determinación y; (6) la discusión de los principales mecanismos de deterioro mecánico causados por el agua que afectan a estos materiales. En primer lugar, se realizó un estudio petrológico y físico general de estas rocas mediante la determinación de: su composición química y mineralógica empleando las técnicas de difracción y fluorescencia de rayos X o el calcímetro de Bernard; su distribución del tamaño de poros, superficie específica, tortuosidad, porosidades intrapartícula e interpartícula y otras características de su red porosa mediante la realización de porosimetrías de intrusión de mercurio; su textura, ordenación de granos y cristales y morfología de los poros utilizando las técnicas de microscopía óptica y electrónica; sus densidades real y aparente, porosidades abierta y total, y capacidad de absorción de agua usando métodos tradicionales. En segundo lugar, se obtuvieron diversas propiedades físicas y mecánicas de estos materiales en los estados seco y completamente saturado, tales como: la velocidad de paso de las ondas P y S, el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson dinámicos, las resistencias a compresión uniaxial y triaxial, el módulo de elasticidad estático, la resistencia a tracción indirecta, el índice de resistencia frente a carga puntual, el índice de resistencia frente a la penetración de aguja y los parámetros de resistencia al corte de la matriz rocosa. En tercer lugar, se evaluó la influencia de la saturación parcial y la distribución del agua intersticial en las propiedades mecánicas de algunas de estas rocas. Para ello, se prepararon probetas parcialmente saturadas con diferentes grados de saturación utilizando dos procedimientos distintos: (1) la inmersión de probetas completamente secas en agua a presión atmosférica durante diferentes periodos de tiempo, y (2) el secado progresivo de probetas inicialmente completamente saturadas en estufa a 50º C durante diferentes periodos de tiempo. A continuación, se determinó la distribución del agua intersticial en las probetas acondicionadas mediante ambos métodos a través de la obtención de imágenes de resonancia magnética nuclear (RMN) y se ensayaron mecánicamente para obtener su resistencia a compresión uniaxial, su módulo de elasticidad estático, su resistencia a tracción indirecta y su resistencia frente a carga puntual. En cuarto lugar, se estudió el impacto de la humedad relativa ambiental en el comportamiento mecánico de los materiales pétreos. Con este propósito, las muestras se sometieron a ambientes de humedad relativa controlada del 20, 40, 60, 80 y 98% usando una modificación de la técnica de equilibrio de vapor (VET). El método consistió en introducir las probetas de roca junto con disoluciones de glicerol de diferente concentración en recipientes cerrados herméticamente dentro de una estufa a temperatura constante, promoviendo el intercambio de agua en forma de vapor entre la atmósfera creada y las probetas hasta que se alcanzó el contenido de agua de equilibrio en las mismas. Tras ello, las muestras se ensayaron mecánicamente. Finalmente, se realizó un análisis de regresión para establecer relaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros parámetros de fácil obtención, menos costosos o no destructivos que pudiesen ser útiles desde un punto de vista ingenieril. Los resultados obtenidos mostraron que, en las rocas estudiadas, la saturación total generaba importantes variaciones de propiedades físicas como la velocidad de paso de las ondas P y S y de los parámetros dinámicos asociados, así como una reducción muy significativa de todas las propiedades mecánicas analizadas. Además, se observó que ocurría una importante caída de estos parámetros mecánicos cuando estos materiales se saturaban con contenidos de agua pequeños (grados de saturación inferiores al 50%) y que, posteriormente, el valor de estas propiedades se mantenía constante para contenidos de agua superiores (grados de saturación iguales o superiores al 75%). En consecuencia, las variaciones de las propiedades mecánicas con el contenido de agua se modelaron de manera precisa empleando funciones exponenciales decrecientes. Otro resultado relevante de la investigación fue que la distribución del agua intersticial y, por ende, el procedimiento empleado para saturar parcialmente las probetas jugaba un papel importante en el comportamiento mecánico observado. En concreto, para pequeños contenidos de agua, el debilitamiento mecánico experimentado por las muestras preparadas mediante el procedimiento de secado era frecuentemente superior al de las muestras acondicionadas a través del procedimiento de inmersión. Este hallazgo pudo explicarse en base a que en el primer caso las moléculas de agua ocupaban una región más amplia de la probeta (incluyendo la zona central de la misma), mientras que en el segundo caso el agua se encontraba concentrada exclusivamente en la zona más externa, permaneciendo el núcleo de la probeta en estado seco. En cambio, para elevados contenidos de agua, los valores de las propiedades mecánicas en las muestras preparadas por ambos procedimientos fueron parecidos, debido a que el agua intersticial ocupaba una región más amplia y similar. Además, se observó que las propiedades mecánicas de las rocas se reducían linealmente conforme aumentaba la humedad relativa del ambiente al que estaban expuestas, pues esto generaba un incremento del contenido de agua dentro de su red porosa. Por otro lado, el análisis de regresión realizado permitió obtener correlaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros índices de fácil determinación en los estados seco y saturado. Estas relaciones son de gran utilidad para seleccionar bloques de roca de alta calidad a nivel de cantera o para realizar auscultaciones preventivas en edificaciones patrimoniales de piedra de una forma rápida, sencilla, barata y no destructiva. Finalmente, el análisis conjunto de las características petrológicas y el impacto de la saturación total y parcial y la distribución de agua intersticial sobre las propiedades mecánicas permitió esclarecer que las causas del debilitamiento ocasionadas por el agua que afectaban a estos materiales eran variadas. Se podrían destacar la reducción de la succión capilar y efectos físico-químicos como el deterioro de la cementación entre los granos, la disolución de algunos minerales (calcita y clorita), el hinchamiento de la fracción arcillosa, la reducción de la energía superficial de fractura o la corrosión bajo tensión del cuarzo presente en estos materiales. / Esta tesis ha sido financiada por el Vicerrectorado de Investigación y Transferencia del Conocimiento de la Universidad de Alicante a través del Contrato Predoctoral FPUUA53-2018 y las Ayudas UAEEBB2018-09, UAUSTI18-21 y UAUSTI19-25.