Propiedades mecánicas del hormigón modificado Nano-TiO en un entorno de congelación y deshielo

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería civil
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La durabilidad del hormigón es crucial para la longevidad de la infraestructura.
• Los ciclos de congelación y deshielo representan una amenaza significativa para las estructuras de hormigón, lo que lleva a la degradación.
• Los nanomateriales ofrecen potencial para mejorar las propiedades del concreto.

Objetivo del estudio:

• Evaluar la resistencia al deshielo del hormigón modificado con nano-TiO2 (NTC) frente al hormigón ordinario.
• Para analizar el impacto de los ciclos de congelación y deshielo en la pérdida de masa del concreto, la velocidad ultrasónica, la resistencia a la compresión y la tenacidad a la fractura.
• Validar los hallazgos experimentales mediante simulaciones de códigos de flujo de partículas (PFC2D).

Principales métodos:

• Pruebas experimentales de los ciclos de congelación-descongelación ordinarios y de los ciclos NTC repetidos.
• Medición de la pérdida de masa, la velocidad ultrasónica, la resistencia a la compresión y la tenacidad a la fractura.
• Simulaciones bidimensionales del código de flujo de partículas (PFC2D) para el análisis de daños internos.

Principales resultados:

• NTC exhibió una pérdida de masa significativamente reducida (52,17%) y un aumento de la velocidad ultrasónica (37,31%) después de 100 ciclos de congelación-descongelación en comparación con el hormigón ordinario.
• La reducción de la resistencia a la compresión fue menos grave en el NTC (disminución de 13,37 MPa) que en el hormigón ordinario (disminución de 24,28 MPa).
• La resistencia a la fractura disminuyó sustancialmente en ambos materiales, con NTC mostrando una reducción del 80,9% frente al 89,7% del hormigón ordinario.

Conclusiones:

• La incorporación de Nano-TiO2 mejora efectivamente la resistencia del hormigón al daño por deshielo, particularmente en la preservación de la resistencia a la compresión.
• Si bien el NTC mitiga la degradación general, su capacidad para mantener la capacidad de carga de fractura en condiciones severas de congelación y deshielo requiere una investigación adicional.
• Las simulaciones de PFC2D reflejaron con precisión los resultados experimentales, confirmando su utilidad para modelar la degradación de congelamiento y deshielo en hormigón.