Influencia de la estructura de los áridos en la pasta de cemento del hormigón

Piet Stroeven
Facultad de Ingeniería Civil y Geociencias
Universidad de Tecnología de Delft (Holanda)

Los áridos, aproximadamente, suponen tres cuartas partes del volumen del hormigón maduro. Por tanto, es un componente principal y, como tal, influye considerablemente en las propiedades prestacionales del material compuesto. En general, una estructura más densa con áridos normales dará lugar a una resistencia a compresión mayor, de ahí, las condiciones óptimas de empaquetamiento son de interés para la ingeniería. Este artículo resumirá los resultados experimentales y simulaciones con ordenador en las que se comparan áridos de tamaños diferentes compactados en el estado conocido como “bloqueado”. Para este fin se emplea el sistema basado en el algoritmo SPACE*. Los sistemas de adición (partículas) aleatorios convencionales (SRA) sólo pueden generar empaquetamientos de partículas con densidades por debajo del 40 %. Además, el espaciado de las partículas estará seriamente influenciado, comparado con la situación del hormigón real. Se presenta un ejemplo de la dispersión de granos esféricos monogranulares de cerámica simulando la mayor fracción de áridos en el hormigón. Las propiedades de la dispersión eran bastante similares en los ensayos experimentales y en el hormigón generado por SPACE.

El árido empacado densamente constituye una estructura que resiste una carga en el hormigón sometida la tensión de compresión. El cemento estabiliza este esqueleto y rellena los huecos entre los granos de los áridos. La distribución entre la vecindad de todos los granos de los áridos fluctúa entre 1 y 200 μm, con un promedio de aproximadamente 50 μm. Ya que la Zona de Transición Interfacial (ITZ) alrededor de cada grano del árido es aproximadamente de 50 μm de espesor, el esqueleto del árido se acompaña por una estructura de red espacial de ITZ interconectada. El empacado de las partículas de cemento en estado fresco cerca de la superficie de los granos de los áridos es bastante similar a la del grano de árido empacado cerca del molde. Se desarrollarán gradientes de la densidad de volumen, la densidad aparente, en la distribución de tamaños y espaciados. Esto conduce a diferencias de resistencia con la pasta y a diferencias de porosidad que gobiernan la durabilidad. Se presentarán algunos resultados asombrosos obtenidos en la pasta de cemento generados con el programa SPACE. (…)