Estudio experimental de la influencia del estado tensional en las expansiones por Reacción Álcali-Sílice en hormigón

Abstract

The Alkali-Silica Reaction is the combination of certain forms of silica present in determinate aggregates, and the alkalis (sodium and potassium) and calcium usually present in the water of the concrete pores. This reaction might form an expansive gel inside the microstructure of the concrete, which causes important expansions in the material and propagation of cracks in the worst cases. As a result, the ASR effect can damage de general deterioration of the structure and his durability. The types of structures usually affected by the RAS are bridges and dams. This experimental study is part of a bigger research carried out by the group MECMAT (UPC), which is focussed on the development of tests for the investigation of ASR. This thesis took part with the realization of experiments to study the influence of the stress state in the expansions of concrete test cubes. The tests are developed in the AAR-Triaxial Machine, a special device that allows applying a determinate stress conditions during the confinement of the test cube. The originality respect other experiments is the possibility of consider different value of load for each axis simultaneously. The main goal is contribute a consistent basis of experimental results in order to complete many numerical models that have been developed previously. Moreover, it is also realized an additional tests with a particular type of basaltic aggregate of natural origin. The purpose is applying this basaltic aggregate in future tests cubes for the AAR-TM, so it is needed to carry out tests of free expansion in order to typify the aggregate behaviour against the ASR. Along this thesis are exposed all the steps executed in the achievement of this experiments. It is explained the complete procedure of specimen preparation (materials, elaboration of test cubes, process, data acquisition and results). Also each part of the experimental methodology is defined and finally, it is shown the discussion of the results.

La Reacción Álcali-Sílice es la combinación de ciertas formas de sílice presentes en determinados áridos, y los iones álcalis (sodio y potasio) y calcio normalmente presentes en el agua de los poros del hormigón. Esta reacción puede formar un gel expansivo en la microestructura del hormigón, causando importantes expansiones en el material y propagación de fisuras, en los peores casos. Como resultado, el efecto de la RAS puede perjudicar el deterioro global de la estructura y su durabilidad. Los tipos de estructuras normalmente afectadas por la RAS son puentes y presas. Este estudio experimental forma parte de una investigación más amplia llevada a cabo por el grupo MECMAT (UPC), el cual se centra en el desarrollo de ensayos para la investigación de la RAS. Esta tesis participa en la realización de experimentos para el estudio de la influencia de los estados tensionales en las expansiones de probetas cúbicas. Los ensayos se desarrollan en la AAR-Triaxial Machine, un aparato especial que permite aplicar un determinado estado tensional durante el confinamiento de la probeta cúbica. La originalidad respecto otros experimentos es la posibilidad de considerar diferentes valores de carga para cada eje simultáneamente. El objetivo principal es contribuir a una base consistente de resultados experimentales con el objetivo de completar los numerosos modelos numéricos desarrollados previamente. Además, se han realizado ensayos adicionales con un particular tipo de árido basáltico de origen natural. El propósito es utilizar este árido basáltico en futuras probetas cúbicas para la AAR-TM, por eso es necesario llevar a cabo ensayos de expansión libre para caracterizar el comportamiento del árido ante la RAS. A lo largo de este trabajo, son expuestos todos los pasos ejecutados para la realización de los experimentos. Se explica el procedimiento completo de elaboración de probetas (materiales, proceso, etc.). También, cada parte de la metodología experimental es definida y finalmente, se muestra la discusión de los resultados.