Efectos de la retracción por secado y cargas térmicas en el comportamiento deformacional de losas de un concreto de ultra alto desempeño (UHPC) empleadas como pavimento rígido

Abstract

El comportamiento deformacional de los concretos convencionales (CC) empleados como losas para pavimento rígido afectados por temperatura y humedad relativa (HR) en condiciones ambientales ha sido ampliamente estudiado en las últimas décadas. Sin embargo, la constante innovación de materiales alternativos para pavimentos rígidos que poseen mejores propiedades mecánicas y térmicas como el concreto de ultra alto desempeño (UHPC) exige el desarrollo de nuevas investigaciones sobre este material para entender el comportamiento deformacional asociado a factores ambientales. En este trabajo se describen los métodos experimentales que permiten caracterizar las propiedades mecánicas y térmicas del UHPC y a su vez el procedimiento de medición de deformaciones unitarias unidireccionales y de temperatura en las caras de losas de 4,7 y 15 cm de espesor expuesto a condiciones ambientales. Asimismo, se realizó la medición del cambio de longitud por secado en probetas de CC y UHPC ocasionado por variaciones de HR a condiciones de temperatura máximas y mínimas constantes obtenido durante la exposición de las losas en campo. Los resultados muestran que el UHPC desarrolla mayores resistencias a compresión simple y flexotracción. Además de presentar un mayor módulo de elasticidad y coeficiente de expansión térmica comparado con un CC. Solamente el coeficiente de Poisson fue similar para ambos materiales. Con respecto a los resultados obtenidos en campo, durante el día las caras superiores (CS) de las losas presentaron mayor temperatura con respecto a las caras inferiores (CI), mientras que, durante la noche, cuando la temperatura ambiente disminuye, las CS de las losas presentaron menor temperatura para ambos materiales. De igual manera, cuando aumenta la temperatura, las losas de UHPC y CC se expanden y se contraen cuando la temperatura disminuye. No obstante, el valor de deformación unitaria entre las CS y CI de las losas de UHPC y CC es diferente para cada espesor, por lo que se puede inducir presencia de alabeo. En cuanto a la medición de cambio de longitud por secado, ambos materiales muestran que ocurre mayor retracción cuando las probetas son sometidas a mayor temperatura y el mismo ciclo de HR. Basado en los resultados obtenidos se concluye que el comportamiento deformacional de las losas de UHPC y CC de 7 y 15 cm es gobernado por los cambios de temperatura del ambiente, mientras que la losa de UHPC de 4 cm es gobernada por los cambios de HR. Adicionalmente, se encontró que la pérdida de humedad de las CS de las losas ocasiona un gradiente de humedad no uniforme a través del material, lo que genera una deformación permanente del CC (Ceylan, Kim, Gopalakrishnan, & Wang, 2007) y UHPC atribuida por la retracción por secado. El comportamiento deformacional en estado endurecido del UHPC y CC sometido a cargas térmicas y retracción por secado en condiciones ambientales se encuentra dentro del rango elástico.