Hormigones de cal: Adherencia a las armaduras Rosell, J.R. De la Rosa, G. Ramírez-Casas, J.

PUNTO DE PARTIDA DE LA INVESTIGACIÓN

Casa Puig i Cadafalch, Argentona

PROPUESTA DE RESTAURACIÓN Propuesta

Elemento a base de cal hidráulica adherida al muro

de las almenas y anclada con barras de armado

tanto en el muro existente como en la cubierta.

Opciones para su ejecución

• Proyección de mortero de cal hidráulica

• Vaciado de hormigón a base de cal hidráulica

Fuente: Zazurca, 2014 Fuente: Zazurca, 2014

PUNTO DE PARTIDA DE LA INVESTIGACIÓN

pH > 9 (12)

pH < 9

Frente de carbonatación

Zona pasivada

Zona despasivada

Efecto del CO2

Mortero de cal hidráulica eco-puzolana

MATERIALES

Hormigón a base de cal hidráulica eco-puzolana

• Mortero premezclado en polvo “Mape-Antique Strutturale NHL” de la casa MAPEI.

• Compuesto de cal hidráulica natural (NHL) y eco-puzolana, arenas naturales, sílice amorfa, microfibras de poliacrilato sintéticos y fibra de vidrio.

Refuerzo

Barras de fibra de vidrio lisas “Maperod G ” con un módulo elástico de 40.800 N/mm² y resistencia a tracción de 760 N/mm²

Barras de acero inoxidable corrugadas con un módulo elástico de 193.000 N/mm² y resistencia a tracción de 750 N/mm²

• A base de mortero premezclado en polvo “Mape-Antique Colabile” de la casa MAPEI y agregados de machaqueo de origen calizo de 4 a 12mm.

• El mortero usado está compuesto de cal hidráulica natural (NHL) y eco-puzolana, sílice amorfa y microfibras de poliacrilato sintéticos

Barras de fibra de vidrio-resina y acero inoxidable

GRANULOMETRÍA DE LOS ÁRIDOS DEL HORMIGÓN

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0,01 0,1 1 10 100

Po

rce

nta

je q

ue

pas

a p

or

el t

amiz

(%

)

Tamaño del tamiz (mm)

Línea granulométrica "Garbancillo"

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0,01 0,1 1 10 100P

orc

en

taje

qu

e p

asa

po

r e

l tam

iz (

%)

Tamaño del tamiz (mm)

Línea granulométrica "Mortero Colabile"

GRANULOMETRÍA DEL MORTERO

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0,01 0,1 1 10 100

Po

rce

nta

je q

ue

pas

a p

or

el t

amiz

(%

)

Tamaño del tamiz (mm)

ESTUDIO GRANULOMETRICO DEL MORTERO-STRUTTURALE

Mayor concentración de granos: de 0,25mm con 33,48% del peso total del árido y 0,125mm con 17,26% del peso total

• Determinar la adherencia entre las barras de fibra

de vidrio y los hormigones y morteros de cal • Determinar las prestaciones mecánicas tanto del

hormigón como del mortero. • Conocer las características propias del material que

pueden influir en el comportamiento mecánico del mismo.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO:

ELABORACIÓN DE LAS PROBETAS

Probetas de hormigón

10x10x40cms

probetas de mortero y hormigón 15x15x15cms

Probetas de mortero

4x4x16cms

Probetas para ensayos de

caracterización

Probetas para ensayo de

arrancamiento

3 probetas por tipo y por edad, con un total de 24 probetas y 6 probetas para ensayar al cabo de un año

6 probetas por tipo y por edad y refuerzo, con un total de 96 probetas y 24 probetas para ensayar al cabo de un año

11,87 14,78 15,64

19,54

11,36

16,40 17,40

17,44

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84

Ten

sió

n (

N/m

m²)

Edad (días)

Evolución de la resistencia a compresión a través del tiempo

Hormigón de cal hidráulica-colabile mortero de cal hidráulica-struttuale

1,10

2,11 2,19 2,60

2,86

3,81 4,34

4,38

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84

Ten

sió

n (

N/m

m²)

Edad (días)

Evolución de la resistencia a flexo-tracción a través del tiempo

Hormigón de cal hidráulica-colabile Mortero de cal hidráulica-strutturale

18388,29 17725,08

14154,36

17073,50

11142,51

11625,91 11113,78

10925,83

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84

MO

E (N

/mm

²)

Edad (días)

Módulo de Young por edad

Hormigón de calhidráulica-colabile

Mortero de calhidráulica-strutturale

Ensayos realizados bajo la norma UNE-EN ISO 12680-1 Datos obtenidos por el método de impacto a flexión, ya que los coeficientes de variación resultaron muy elevados con las otras metodologías

2,17

2,69

1,86

2,61

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Densidadaparente :

gr/cm3

DensidadRelativa:(gr/cm3)

Densidad

Hormigón

Mortero

19,61

9,06

28,80

15,49

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

Porosidadabierta: % en

volumen

Contenido deagua: % en peso

Porcentaje de Porosidad y agua

Hormigón

Mortero

Ensayos realizados según norma UNE-EN 1015

PROCESO DE CARBONATACIÓN

Ensayos realizados bajo norma UNE EN 13295

Las probetas fueron envejecidas de forma natural, humedeciéndolas de manera periódica

y dejando todas sus caras expuestas

Evolución de la profundidad de carbonatación de hormigones de cal hidráulica-

colabile a las edades de 7, 28, 60 y 90 días respectivamente

7 días 28 días 60 días 90 días

7 días 28 días 60 días 90 días

Evolución de la profundidad de carbonatación de mortero de cal hidráulica-

Strutturale a las edades de 7, 28, 60 y 90 días respectivamente

MORTERO

HORMIGÓN

PROCESO DE CARBONATACIÓN

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 50 100 150 200 250

Pro

fun

did

ad d

e ca

rbo

nat

ació

n (

mm

)

Edad (dias)

Velocidad de carbonatación en el tiempo

Hormigón (C)

Mortero (S)

Prof = 1,12 √t R2=0,97

Prof = 1,04 √t R2=0,98

Esquema del útil para el ensayo “pull out” y probeta 15x15x15 cm durante el ensayo UNE EN 10080

ADHERENCIA DE LAS BARRAS

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

7 28 60 90

Ten

sió

n b

arra

-ho

rmig

ón

(N

/mm

²)

Edad (días)

Tensión de adherencia

Hormigón-Fibra devidrio

Hormigón-Aceroinoxidable

Mortero-Fibra devidrio

Mortero-Aceroinoxidable

Hormigón-barra 7 dias 28 dias 60 dias 90 dias

6,31±0,90

7,05±1,16

4,24±0,54

4,21±0,88

6,23±1,28

5,35±1,11

6,28±1,29

5,89±0,79

2,77±0,54 4,40±0,64 5,64±0,61 6,99±0,87

4,76 ±0,51 6,10±0,59 7,01±0,57 7,26±0,82

COLABILE-FIBRA

DE VIDRIO

COLABILE-

ACERO

INOXIDABLE

ESTRUCTURALE-

FIBRA DE VIDRIO

ESTRUCTURALE-

ACERO

INOXIDABLE

ADHERENCIA DE LAS BARRAS

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84

Ten

sió

n b

arra

-ho

rmig

ón

(N

/mm

²)

Edad (días)

Aumento de las tensiones de adherencia a través del tiempo

Hormigón-Fibra de vidrio

Hormigón-acero inoxidable

Mortero-fibra de vidrio

Mortero-Acero Inoxidable

ADHERENCIA DE LAS BARRAS

4,40

6,23

3,38

28 Días

Tensiones de adherencia N/mm2 con barras de fibra de vidrio a los 28 días ente los especímenes de cal ensayados y otros hormigones convencionales

Hormigón de cal fck=14,78 -barras de fibra de vidrio ø10

mortero de calfck=16,40N/mm²-barras defibra de vidrio ø10

Hormigón convencionalfck=29,23N/mm²-barra defibra de vidiro ø12

Valores de tensión media de adherencia (tbm) no son significativamente diferentes a los que especifica la Instrucción EHE 08 en el artículo 32.2 para armaduras de acero, entre 8 y 32 mm de diámetro. Para diámetros de 10 mm, el valor de tbm es 6.64 (tbm = 7,84-0,12·Diam.), siempre considerando hormigones de resistencia característica 25±5 N/mm2.

CONCLUSIONES

1. Los morteros y hormigones de cal hidráulica armados con barras de fibra de vidrio resultan una alternativa viable para restauraciones de edificios históricos.

2. Estos materiales son altamente porosos, siendo más permeables y menos resistentes, por lo que para ser usados en rehabilitación-restauración deben ser dimensionados a prtir de sus prestaciones (evidentemente).

3. La resistencia mecánica del hormigón o mortero, influye directamente en la adherencia de las barras.

4. La carbonatación no influirá en la adherencia de las barras en las primeras edades, sin embargo puede llegar a influir cuando la profundidad de carbonatación llegue a la parte que está en contacto con la barra. (no se ha estudiado)

6. El hormigón de cal hidráulica probado en los ensayos, resultó ser más rígido que el de mortero, pero menos rígido que el de cemento portland con resistencia equivalente (fcm= 20 MPa; Ecm = 23 GPa).

7. La fibra de vidrio presente en los morteros ensayados hace que aumente su capacidad resistente a flexión, influyendo en la adherencia de las barras.

8. Con las barras de acero se pueden doblar los extremos in situ y aumentar su anclaje, mientras que los de fibra de vidrio no, a menos que se haga en fábrica.

Hormigones de cal: Adherencia a las armaduras Rosell, J.R. De la Rosa, G. Ramírez-Casas, J.

Los autores agradecen la colaboración de:

• El equipo multidisciplinar de Mercè Zazurca

• Mapei S.A. y URCOTEX

• Laboratori de Materials de l’EPSEB-UPC