0 5 10 15 20 25 30

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

A

B

C

i

Envejecimiento (Dias)

DISMINUCIÓN parámetro α

AUMENTO parámetro α

A partir del ensayo de frecuencia de resonancia excitada a diferentes energías de impacto se evalúa la dependencia de la frecuencia con la amplitud. Esta depen-dencia se evalúa a partir de la ecuación:

CARACTERIZACIÓN DE GRC Y DEL PROCESO DE ENVEJECIMIENTO POR MEDIO DE ESPECTROS DE VIBRACIÓN

E l GRC (Glass-fiber reinforced cement) es un composite basado en mortero de cemento Portland reforzado con fibras de vidrio álcali-resistentes (fibras AR). La adición de fibras a la matriz frágil de cemento hidratado permite incrementar de forma notable tanto la resistencia a flexión como la tenacidad de los morteros

de cemento. En estas condiciones agresivas (pH>12) y en presencia de humedad las fi-bras de vidrio AR se degradan causando una disminución importante de la resistencia a flexión y una caída drástica en la tenacidad del material compuesto. En este estudio se evalúa la evolución de la degradación del GRC al someterse a un pro-ceso de envejecimiento acelerado (HR 100% y 55ºC), mediante ensayos basados en la excitación de las frecuencias fundamentales de vibración. Los resultados obtenidos reve-lan que las técnicas empleadas en este estudio permiten extraer indicadores capaces de evaluar el estado de degradación del GRC.

J. N. EIRAS 1, F. GAONA 1, J. MONZÓ 1, T. KUNDU 2, J. S. POPOVICS 3, J.PAYÁ 1, M. BONILLA 1

1 Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón ICITECH, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n 46022 Valencia, España 2 Department of Civil Engineering and Engineering Mechanics, University of Arizona, Tucson, Arizona 85721 USA 3 Civil and Environmental Engineering, University of Illinois, 205 N. Mathews Ave, Urbana, IL, 61801 USA

Trabajabilidad EN 1170-1

Resistencias mecánicas EN 196-1. Frecuencia fundamental de resonancia a flexión.

Frecuencia fundamental de resonancia a flexión (FFLEX), ensayo estándar.

A l aumentar la edad de envejecimiento aumenta la frecuencia fundamental de re-sonancia a flexión (FFLEX), indicando un incremento del módulo de elasticidad del material. El factor de calidad (Q) también aumenta con la edad de envejeci-miento, indicando una disminución de las discontinuidades que atenúan la se-

ñal de vibración.

Ciencia y tecnología del hormigón

4800 5000 5200 5400 5600 58000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

x 105

Frecuencia, Hz

Am

plit

ud, m

/s2

0 dias

7 dias

14 dias

21 dias

28 dias

Serie Edad de envejecimiento

Resistencia a flexion (MPa)

Resistencia a compresión (MPa)

P1 0 dias 29.2 ± 2.9 81.4 ± 5.2

P3 28 dias 17.4 ± 1.8 81.5 ± 7.2

Superficies de fractura de las probetas 40x40x160 mm3

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

x 105

-1

0

1

2

3

4

5x 10

-3

Amplitud, m/s2

|f-f

o|/fo

0 dias

Ajuste lineal, 0 dias

28 dias

Ajuste lineal, 28 dias

alpha=1.4.E-8

R2=0.98

alpha=2.4.E-8

R2=0.94

5200 5300 5400 5500 56000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

x 105

Frecuencia, Hz

Am

plit

ud, m

/s2

0 dias

28 dias

Afo

fof

L os valores de α obtenidos en cada edad de envejecimiento (αi), normalizados res-pectivamente por el obtenido a la edad de 0 días (αo) son inferiores a los iniciales en todos los casos.

L a degradación de la fibra en el interior de la matriz de cemento causa una dismi-nución de las discontinuidades en el material, lo que se traduce en un aumento del modulo de elasticidad, evaluado a partir del aumento de la frecuencia de re-sonancia a flexión, un aumento del factor de calidad y una disminución del pará-

metro α. Tras el envejecimiento de la fibra se produce una fragilización del GRC disminu-yendo su resistencia a flexión.

E l envejecimiento de la fibra produce una merma de resistencia a flexión, mien-tras que no se observan cambios en la resistencia a compresión de los morte-ros. Las superficies de fractura de 40x40 mm2 de las probetas sometidas al pro-ceso de envejecimiento acelerado presentan una superficie lisa síntoma de la

fragilidad del GRC envejecido frente al no envejecido, donde aun podemos observar fi-bras en la superficie.

Frecuencia fundamental de resonancia a flexión (FFLEX), ensayo a diferentes energías de impacto.

Evolución del parámetro α con la edad de envejecimiento

L a variación de frecuencia con la amplitud es mayor al aumentar el número de hete-rogeneidades en el seno del material. Por tanto, la evolución del parámetro α ser-virá como un indicador de la evolución de las propiedades del GRC con la edad de envejecimiento

Donde:

fo Frecuencia de resonancia para la menor energía de impacto.

A Amplitud. α Constante de proporcionalidad entre la variación de frecuencia normalizada por fo y la amplitud.

Determinación del parámetro α a 0 y 28 días de envejecimiento. Medias e intervalos LSD (Least Significative Difference) al 95% de confianza.

ENSAYO ESTANDAR DE RESONANCIA A FLEXIÓN ENSAYO DE RESONANCIA A DIFERENTES ENERGIAS DE IMPACTO

RESISTENCIA MECÁNICA

Ensayo de resonancia a diferentes energías de impacto.

AGUA/CEMENTO=0.35 ÁRIDO/CEMENTO=0.67 FIBRA AR 12mm no dispersable TRABAJABILIDAD 165 mm EN 1170-1

P3

Resistencia mecánica inicial, 0 días de envejecimiento. Monitorización del envejecimiento mediante técnicas de vibración a 0, 7, 14, 21 y 28 días . Temperatura 55ºC y HR=100%. Monitorización y resistencias mecánicas después de 28 días de envejecimiento.

P2

P1

E l análisis de la varianza (ANOVA) sobre las variables FFLEX y Q indican que la edad de envejecimiento tiene un efecto significativo (p<0.05). La FFLEX es sigi-nificativamente diferente, a partir de la edad de 14 días de envejecimiento ace-lerado respecto al GRC sin envejecer. El valor de Q para la edad de envejeci-

miento de 28 días es significativamente superior a los obtenidos en las edades inferiores.

Los autores agradecen el financiamiento concedido por el Mi-nisterio de Ciencia e Innovación MICINN, España, y FEDER (Proyecto BIA 2010-19933).

ACELERÓMETRO

MARTILLO DE IMPACTO

AMPLIFICADOR

PROBETA DE GRC

OSCILOSCOPIO

ENVEJECIDA 28 días SIN ENVEJECER Medias e intervalos LSD (Least Significative Difference) al 95% de confianza.