Fisuras marinas en el hormigón y su prevención
En los últimos años, un gran número de fisuras no han estado directamente relacionadas con la carga, sino que son causadas por deformaciones, incluida la deformación por temperatura (calor de hidratación del cemento, cambios de temperatura y calor generado por el ambiente), deformación por contracción (contracción plástica, contracción por secado y contracción por carbonización) y deformación por asentamiento desigual (expansión) de la base. Estas grietas inducidas por deformación se denominan colectivamente "grietas inducidas por deformación" [2].
Ejemplos de ingeniería de grietas:
Construcción de hormigón de humo de sílice C70 de alta calidad debajo de la cámara de compuerta del túnel del orificio (desvío) de Xiaolangdi, la sección de flujo abierto del túnel de drenaje de arena , el túnel de flujo abierto y el aliviadero. Durante el proceso aparecieron grietas de diversos grados en el hormigón. El ancho de la grieta es generalmente de 0,4 a 0,8 mm, el ancho es de 2 mm y la longitud promedio de la grieta es de 4 m. Agregar entre un 25% y un 40% de cenizas volantes puede minimizar la cantidad de cemento y reducir el aumento de temperatura del calor de hidratación del concreto.
El Proyecto de Conservación de Qiafuqihai utiliza cemento Portland ordinario local 32,5 mezclado con cenizas volantes de Grado I y aditivos de alta calidad para preparar hormigón de alta fluidez y alto rendimiento. Utiliza cemento Portland local de Grado 42,5, humo de sílice y; cenizas volantes y se mezcla con un agente de expansión y un agente reductor de agua de alta eficiencia para preparar concreto de contracción compensada por microexpansión de alta fluidez, alta resistencia y alta densidad. Se encontraron dos microfisuras de unos 3 m de largo en el túnel de desvío de 527 metros terminado en 2000 y en el túnel de lavado de arena de 300 metros que se estaba vertiendo. Se encontraron varias microfisuras en hormigón C60 de alta resistencia con una capa resistente al desgaste en la placa base [4].
La expansión del hormigón se produjo en cinco presas francesas, lo que provocó problemas como la deformación de la presa y tensiones internas, como la elevación de la presa, el desplazamiento de la presa de aguas arriba a aguas abajo o de aguas abajo a aguas arriba, y la formación de algunas grietas típicas. que se caracteriza por la lentitud y gradualidad del proceso de formación [5].
Investigación y aplicación:
Una vez que aparecen las grietas, es necesario repararlas, lo que no solo aumenta el costo, sino que también afecta la durabilidad del edificio. Por lo tanto, bajo la premisa de garantizar los requisitos de resistencia y durabilidad especificados en el diseño de ingeniería básica y cumplir con los requisitos del proceso de construcción, se deben seguir los principios de uso racional de materiales, reducción del consumo de cemento y reducción del aumento de temperatura adiabática del concreto. Otra medida importante para prevenir el agrietamiento del concreto y reducir las grietas es agregar aditivos al concreto. Los aditivos pueden mejorar la densidad del concreto, mejorar efectivamente la resistencia a la carbonatación del concreto y reducir la contracción por carbonatación, además, también pueden aumentar la trabajabilidad del concreto. , formando un microfilm en la superficie para reducir la evaporación del agua y la contracción por secado. Si se agregan agentes reductores de agua y antifisuras, la cantidad de cemento en el concreto se puede reducir en un 15% manteniendo la resistencia. Además, también puede aumentar la consistencia de la lechada de cemento y reducir el sangrado y la deformación por hundimiento. Después de agregar el agente reductor de agua, se prolonga el tiempo de fraguado retardado del concreto, lo que previene efectivamente la rápida hidratación y liberación de calor del cemento y evita la contracción plástica causada por el cemento que no solidifica durante mucho tiempo.
En la actualidad, se han logrado algunos resultados en el país y en el extranjero en la investigación sobre la mejora de la resistencia a las grietas del hormigón marino, y se han aplicado en la práctica de la ingeniería.
La central eléctrica de Fuhuade y la terminal de GNL de Guangdong, ubicadas en la costa este de Shenzhen, son proyectos marinos, y algunos incluso se encuentran en la zona de salpicaduras. La central eléctrica de Fuhuade también utiliza agua de mar como agua de refrigeración circulante para las torres de refrigeración, la primera de su tipo en China. Por tanto, es necesario formular hormigón marino de altas prestaciones. En proyectos de ingeniería en alta mar se utiliza hormigón con una gran cantidad de cenizas volantes y humo de sílice como aditivos. Cuando se suministraron más de 20.000 metros cúbicos de hormigón, no se produjeron grietas en el hormigón [6].
El hormigón marino del "Mundo Subacuático Hutan Paradise" de Dalian ha resistido la prueba de la inmersión en agua de mar y el flujo y reflujo durante más de 10 años. La superficie de hormigón no se desprende, no se agrieta, no gotea ni gotea agua, y su durabilidad es muy buena. Basándose en ejemplos de ingeniería, se estudiaron los efectos de los agentes inclusores de aire, agentes de expansión y agentes retardadores reductores de agua sobre la durabilidad del hormigón. Los resultados muestran que el concreto preparado con los tres aditivos tiene excelentes propiedades de congelación y descongelación, impermeabilidad y resistencia al agrietamiento, cumple con los requisitos de durabilidad de las construcciones de concreto y proporciona un nuevo enfoque para el diseño de mezclas y la investigación de durabilidad del concreto marino y la experiencia de aplicación. [7].
El personal científico y tecnológico del departamento de proyectos del Puente VIII de la Bahía de Hangzhou cooperó con el Instituto de Investigación Científica de Puentes de la compañía para desarrollar concreto duradero en alta mar C50, logrando un gran avance en la investigación sobre la resistencia al agrietamiento y la resistencia a la corrosión del concreto. . La aplicación exitosa del método de tesado secundario finalmente resolvió el problema de grietas de las vigas cajón de concreto. En julio de 2015, ninguna de las 51 vigas cajón prefabricadas de 70 metros tenía grietas evidentes [8].
Las barras de refuerzo pueden corroerse cuando el hormigón se expone a iones de cloruro en agua de mar o sales anticongelantes. Según Herholdt et al., los productos de corrosión pueden ser hasta seis veces mayores que los del acero original, creando suficiente tensión como para agrietar el hormigón.
Mehta y Gerwick estudiaron los daños por corrosión en el Puente de San Mateo, un puente de hormigón de alto rendimiento que cruza la Bahía de San Francisco. Después de que el puente estuvo expuesto al agua de mar durante 17 años, las vigas tratadas con vapor tuvieron que ser reparadas debido a daños por corrosión. Este artículo presenta el diseño de la mezcla de concreto para que pueda curarse con vapor durante 18 horas [9].
La adición de fibras acrílicas al hormigón tiene dos efectos sobre la corrosión del hormigón armado expuesto a iones cloruro. Primero, al reducir el agrietamiento del concreto y retrasar la aparición de la corrosión, se puede producir concreto uniforme de buena calidad en ambientes "típicos". La segunda ventaja de usar PFRC, que es la más importante, es que puede controlar la velocidad de corrosión o debilitarla una vez que comienza. El hormigón común es propenso a agrietarse debido a la tensión interna del óxido de hierro. De manera similar, se ha demostrado el uso de PFRC para controlar las grietas y su crecimiento. Se requiere concreto con este desempeño cuando los subproductos de la corrosión crean fuerzas de tracción en el concreto [10].
Para extender la vida útil de la plataforma del puente interestatal, el Departamento de Transporte de Ohio implementó un programa de evaluación de materiales que identificó la fibra de acero como un material candidato para agregar agregado fino, mezclado con microsílice para modificar el concreto. aumentar la densidad superplástica. Las investigaciones han descubierto que agregar fibras de acero dispersas al concreto puede reducir significativamente la formación y propagación de grietas tempranas [11].
Patente:
El Instituto de Investigación de la Construcción de Shanghai lanzó el aditivo especial para hormigón marino CN1403400A de alto rendimiento el 9 de marzo de 2003. Guiados por la teoría del efecto de superposición de materiales cementosos de múltiples componentes, se mezclan y muelen por primera vez en proporciones apropiadas aditivos externos industrialmente activos, como polvo de escoria, cenizas volantes y humo de sílice. La aplicación de este aditivo especial en el concreto muestra que las propiedades mecánicas del concreto mezclado con aditivos pueden ser comparables al concreto de cemento Portland ordinario con la misma cantidad de materiales cementosos, y su trabajabilidad y durabilidad han mejorado enormemente [12].
La sucursal de concreto de Beijing Urban Construction Group Corporation dio a conocer un método de preparación de concreto de alto rendimiento y una tecnología de construcción el 1193662 de septiembre de 1998. Utiliza cemento Portland o cemento Portland ordinario como componente principal y agrega entre un 8% y un 30% de aditivos compuestos de calcio, aluminio y silicio. La mezcla es un agente reductor de agua compuesto o un anticongelante compuesto que contiene un agente plástico retenedor de agua. Al agregar un 8-15% de agente de expansión, el nivel de resistencia alcanza C80-C120. Tiene buena compacidad y puede evitar grietas en la superficie del concreto. Tiene buena fluidez y puede usarse para construcciones de bombeo a gran escala. En comparación con el hormigón resistente C40, el peso muerto se reduce en un 40 % y el costo se reduce en un 16 %. Especialmente adecuado para vigas y columnas de vías férreas de gran luz, puentes de carreteras y edificios de gran altura.
El 15 de agosto de 2002, Estados Unidos dio a conocer el documento WO02/062719, un material de hormigón altamente elástico, que consiste en: un polímero elástico en una cantidad suficiente para hacer elástico el material final. El éster de silicona aumenta la elasticidad. Adhesión entre polímeros; y cemento; cementos con bajos coeficientes de contracción y expansión; rellenos y cementos tratados con agua, y preparación de materiales de hormigón. Este material también se puede utilizar para reparar grietas en superficies de hormigón [14].