materiales de construccion

Química y la investigación de materiales, Vol.4 2013
Edición especial para el Congreso Internacional sobre materiales y estabilidad estructural, Rabat, Marruecos, 27-30 de noviembre de 2013
 
Materiales virtuales para la predicción de las propiedades mecánicas de hormigón
 
L. Valentini1, M. Parisatto1, G. Artioli1, M.C. Dalconi1, Russo V.2, G. Ferrari2 y J.W. Bullard3
1 Universidad dePadua, Departamento de Geociencias, Padua, Italia
2 Mapei S.p.A., laboratorio de investigación, Milán, Italia
3 Materiales y construcción investigación división, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA
 
Abstracto. Física propiedades tales como resistencia a la compresión y módulos elásticos son de suma importancia para la estabilidad estructural y el diseño demateriales a base de cemento. Estas propiedades se relacionan estrictamente con la microestructura de la pasta aglutinante, que a su vez varía en el tiempo, en función de la cinética de hidratación. Por lo tanto, el desarrollo de las propiedades elásticas y la fuerza mecánica puede en principio ser controlado por afectar la cinética de la microestructura y la hidratación. Esto puede lograrse a travésde un diseño de mezcla apropiado, que abarca una cuidada selección de las proporciones de fase, distribución de tamaño de grano, cantidad de agua y los agregados y el uso de aditivos. Cambiar dichas variables mediante un proceso de ensayo y error puede ser extremadamente desperdiciador de tiempo y ha empleado un impacto significativo en términos de recursos. Además, un enfoque totalmentecuantitativo para el estudio de la cinética de microestructura y la hidratación del cemento requiere esfuerzos significativos en cuanto a la prueba experimental, que a menudo abarca técnicas analíticas como la difracción de rayos x, microscopía electrónica y calorimetría isotérmica, entre otros. En esta contribución, se ilustra una alternativa caracterización cuantitativa de la pasta de cemento en eltiempo, basado en la modelación numérica de sistemas a base de cemento. Cemento virtual pastas y morteros se generan utilizando el software VCCTL
(http://www.nist.gov/el/building_materials/inorganic/vcctl.cfm), usando como parámetros de entrada la composición de la fase de la escoria, la relación agua/cemento y la distribución, tamaño y forma de las partículas. Los módulos elásticos y resistencia a lacompresión de dichas muestras virtuales se calcula entonces de la microestructura desarrollada por un método de elementos finitos. Pruebas y calibración extensa ha llevado a cabo contra los datos experimentales, y el buen acuerdo entre las propiedades elásticas y mecánicas calculados y medidos muestra que VCCTL puede utilizarse como una herramienta verdaderamente predictiva. Aunque la pruebaexperimental sigue siendo un aspecto fundamental de la ciencia concreta, el acoplamiento de experimentos con métodos computacionales proporciona una herramienta viable hacia un diseño de mezcla centradas, con un potencial de reducción de costos e impacto ambiental.
1 Introducción
La producción mundial actual de carpetas cementicias asciende a unos 3 billones de toneladas por año [1]. La producción deelementos estructurales representa la más importante aplicación para hormigón y otros aglutinantes pase, aunque estos materiales fructuoso se utilizan en otros ámbitos, como la restauración de edificios históricos y el tratamiento y la remediación de suelos contaminados, por ejemplo mediante técnicas de estabilización/solidificación.
Independientemente de la aplicación específica, laspropiedades fundamentales de cualquier material de cemento son las relacionadas con sus propiedades mecánicas, durabilidad y trabajabilidad. Todas estas propiedades se relacionan estrictamente con la termodinámica, hidratación cinética y microstrctural la configuración del sistema específica.
El control de estas propiedades por un acercamiento moderno, basado en el conocimiento, más que puramente...