El hormigón de alto rendimiento autocompactante SCHPC hasta ahora ha sufrido una debilidad: cuando se expone al fuego se forma escamas y se divide, lo que reduce su capacidad de carga. Los científicos de Empa han desarrollado un método de fabricación de autocompactación resistente al fuegohormigón de alto rendimiento que mantiene su integridad mecánica en estas condiciones.
La madera cruje cuando se quema en una chimenea o en una fogata. Cuando el concreto se expone al fuego, se astilla y forma escamas, un proceso conocido como astillado. Ambos efectos se deben al mismo fenómeno: agua atrapada dentro del elemento de madera o concretose vaporiza debido a la alta temperatura. A medida que se produce más vapor de agua, aumenta la presión dentro de la estructura de madera u hormigón. En la madera esto hace que las células exploten con un crujido, creando grietas en los troncos. En las estructuras de hormigón, las astillas se separantechos, paredes y pilares de soporte, lo que reduce su capacidad de carga y aumenta el riesgo de colapso en un edificio en llamas.
La resistencia del hormigón vibrado convencional al calor de un incendio puede optimizarse agregando unos kilogramos de fibra de polipropileno PP por metro cúbico de mezcla de hormigón. Cuando se exponen al fuego, las fibras se derriten, creando una red de canales finos en todas partesla estructura de hormigón. Esto permite que el vapor de agua escape sin aumentar la presión interna, por lo que la estructura de hormigón permanece intacta.
Un conflicto de intereses para usuarios concretos: resistencia al fuego versus capacidad de autocompactación
Sin embargo, el concreto autocompactante de alto rendimiento SCHPC se comporta de manera diferente. Agregar más de 2 kg de fibra PP por metro cúbico a la mezcla SCHPC afecta su capacidad de autocompactarse, por lo que la proporción de fibra PP en SCHPC debe mantenerserelativamente bajo. Esto a su vez significa que si el concreto está expuesto al fuego, la red de canales finos creados por las fibras de fusión no es continua en toda la estructura, lo que permite que se produzca desprendimiento. Por lo tanto, la pregunta de $ 64,000 es cómo hacer que SCHPC sea resistente al fuego, por lo que los edificios hechos con él son más seguros, al tiempo que mantienen la proporción de fibras de polímero lo suficientemente baja como para que el concreto permanezca autocompactante.
Los investigadores de los Laboratorios de "Química del Concreto / Construcción" e "Ingeniería de Sistemas Mecánicos" de Empa ahora han logrado encontrar una respuesta. Fabricaron una serie de losas de concreto de paredes delgadas que fueron pretensados con cables hechos de polímero reforzado con fibra de carbono. El concretode las cuales se hicieron las losas también contenían 2 kg de fibra PP por metro cúbico de mezcla. En algunas losas, los científicos también agregaron una pequeña cantidad de polímero súper absorbente SAP, un material sintético especial que es capaz de absorber muchas veces por sí mismopeso en agua. Luego expusieron las losas de concreto al fuego, alcanzando temperaturas de hasta 1000 ° C. Después de 90 minutos se hizo evidente que mientras las losas de concreto que contenían SAP mostraban algunas grietas menores, solo se producían astillas en las losas libres de SAP.
La explicación de este comportamiento es la siguiente: durante el proceso de fabricación, el SAP se satura con agua, hinchándose a varias veces su volumen seco. A medida que el hormigón se fragua, el agua se extrae del SAP por acción capilar en el cemento porosomatriz. El SAP se contrae y crea espacios huecos que unen las redes individuales, hasta ahora no conectadas, de fibras de PP. El resultado es una red dendrítica de fibras de SAP y PP que impregna todo el volumen de hormigón, lo que le permite tolerar el calor del fuegoSuficientemente largo para mantener la integridad estructural del edificio.
Una amplia gama de posibles aplicaciones para hormigón autocompactante resistente al fuego
Con su desarrollo innovador, los investigadores de Empa han ampliado las oportunidades para explotar las ventajas económicas y ambientales que ofrece el hormigón autocompactante SCC. El nuevo proceso, para el cual se ha aplicado una patente, permite, por ejemplo, el uso de SCHPC paraestructuras resistentes al fuego. Hasta la fecha, esto solo ha sido posible utilizando SCC en combinación con un sistema de extinción por aspersión o una capa de aislamiento térmico externo.
Pero el nuevo SCHPC cuenta con una ventaja adicional: las máquinas que se utilizan para compactar concreto vibrado convencional generan una cantidad considerable de ruido. Las empresas de construcción ahora pueden mantener el nivel de ruido bajo mediante el uso de concreto autocompactante enriquecido de alto rendimiento enriquecido con SAP en lugar de vibradohormigón, sin pérdida de resistencia al fuego.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Empa . Original escrito por Reto Zanettin. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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