0 5 10 15 20 25 30 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 A B C i Envejecimiento (Dias) DISMINUCIÓN parámetro α AUMENTO parámetro α A partir del ensayo de frecuencia de resonancia excitada a diferentes energías de impacto se evalúa la dependencia de la frecuencia con la amplitud. Esta depen- dencia se evalúa a partir de la ecuación: CARACTERIZACIÓN DE GRC Y DEL PROCESO DE ENVEJECIMIENTO POR MEDIO DE ESPECTROS DE VIBRACIÓN E l GRC (Glass-fiber reinforced cement) es un composite basado en mortero de cemento Portland reforzado con fibras de vidrio álcali-resistentes (fibras AR). La adición de fibras a la matriz frágil de cemento hidratado permite incrementar de forma notable tanto la resistencia a flexión como la tenacidad de los morteros de cemento. En estas condiciones agresivas (pH>12) y en presencia de humedad las fi- bras de vidrio AR se degradan causando una disminución importante de la resistencia a flexión y una caída drástica en la tenacidad del material compuesto. En este estudio se evalúa la evolución de la degradación del GRC al someterse a un pro- ceso de envejecimiento acelerado (HR 100% y 55ºC), mediante ensayos basados en la excitación de las frecuencias fundamentales de vibración. Los resultados obtenidos reve- lan que las técnicas empleadas en este estudio permiten extraer indicadores capaces de evaluar el estado de degradación del GRC. J. N. EIRAS 1 , F. GAONA 1 , J. MONZÓ 1 , T. KUNDU 2 , J. S. POPOVICS 3 , J.PAYÁ 1 , M. BONILLA 1 1 Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón ICITECH, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n 46022 Valencia, España 2 Department of Civil Engineering and Engineering Mechanics, University of Arizona, Tucson, Arizona 85721 USA 3 Civil and Environmental Engineering, University of Illinois, 205 N. Mathews Ave, Urbana, IL, 61801 USA Trabajabilidad EN 1170-1 Resistencias mecánicas EN 196-1. Frecuencia fundamental de resonancia a flexión. Frecuencia fundamental de resonancia a flexión (FFLEX), ensayo estándar. A l aumentar la edad de envejecimiento aumenta la frecuencia fundamental de re- sonancia a flexión (FFLEX), indicando un incremento del módulo de elasticidad del material. El factor de calidad (Q) también aumenta con la edad de envejeci- miento, indicando una disminución de las discontinuidades que atenúan la se- ñal de vibración. Ciencia y tecnología del hormigón 4800 5000 5200 5400 5600 5800 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 x 10 5 Frecuencia, Hz Amplitud, m/s 2 0 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias Serie Edad de envejecimiento Resistencia a flexion (MPa) Resistencia a compresión (MPa) P1 0 dias 29.2 ± 2.9 81.4 ± 5.2 P3 28 dias 17.4 ± 1.8 81.5 ± 7.2 Superficies de fractura de las probetas 40x40x160 mm 3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x 10 5 -1 0 1 2 3 4 5 x 10 -3 Amplitud, m/s 2 |f-fo|/fo 0 dias Ajuste lineal, 0 dias 28 dias Ajuste lineal, 28 dias alpha=1.4.E-8 R 2 =0.98 alpha=2.4.E-8 R 2 =0.94 5200 5300 5400 5500 5600 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 x 10 5 Frecuencia, Hz Amplitud, m/s 2 0 dias 28 dias A fo fo f L os valores de α obtenidos en cada edad de envejecimiento ( αi), normalizados res- pectivamente por el obtenido a la edad de 0 días ( αo) son inferiores a los iniciales en todos los casos. L a degradación de la fibra en el interior de la matriz de cemento causa una dismi- nución de las discontinuidades en el material, lo que se traduce en un aumento del modulo de elasticidad, evaluado a partir del aumento de la frecuencia de re- sonancia a flexión, un aumento del factor de calidad y una disminución del pará- metro α. Tras el envejecimiento de la fibra se produce una fragilización del GRC disminu- yendo su resistencia a flexión. E l envejecimiento de la fibra produce una merma de resistencia a flexión, mien- tras que no se observan cambios en la resistencia a compresión de los morte- ros. Las superficies de fractura de 40x40 mm 2 de las probetas sometidas al pro- ceso de envejecimiento acelerado presentan una superficie lisa síntoma de la fragilidad del GRC envejecido frente al no envejecido, donde aun podemos observar fi- bras en la superficie. Frecuencia fundamental de resonancia a flexión (FFLEX), ensayo a diferentes energías de impacto. Evolución del parámetro α con la edad de envejecimiento L a variación de frecuencia con la amplitud es mayor al aumentar el número de hete- rogeneidades en el seno del material. Por tanto, la evolución del parámetro α ser- virá como un indicador de la evolución de las propiedades del GRC con la edad de envejecimiento Donde: f o Frecuencia de resonancia para la menor energía de impacto. A Amplitud. α Constante de proporcionalidad entre la variación de frecuencia normalizada por fo y la amplitud. Determinación del parámetro α a 0 y 28 días de envejecimiento. Medias e intervalos LSD (Least Significative Difference) al 95% de confianza. ENSAYO ESTANDAR DE RESONANCIA A FLEXIÓN ENSAYO DE RESONANCIA A DIFERENTES ENERGIAS DE IMPACTO RESISTENCIA MECÁNICA Ensayo de resonancia a diferentes energías de impacto. AGUA/CEMENTO=0.35 ÁRIDO/CEMENTO=0.67 FIBRA AR 12mm no dispersable TRABAJABILIDAD 165 mm EN 1170-1 P3 Resistencia mecánica inicial, 0 días de envejecimiento. Monitorización del envejecimiento mediante técnicas de vibración a 0, 7, 14, 21 y 28 días . Temperatura 55ºC y HR=100%. Monitorización y resistencias mecánicas después de 28 días de envejecimiento. P2 P1 E l análisis de la varianza (ANOVA) sobre las variables FFLEX y Q indican que la edad de envejecimiento tiene un efecto significativo (p<0.05). La FFLEX es sigi- nificativamente diferente, a partir de la edad de 14 días de envejecimiento ace- lerado respecto al GRC sin envejecer. El valor de Q para la edad de envejeci- miento de 28 días es significativamente superior a los obtenidos en las edades inferiores . Los autores agradecen el financiamiento concedido por el Mi- nisterio de Ciencia e Innovación MICINN, España, y FEDER (Proyecto BIA 2010-19933). ACELERÓMETRO MARTILLO DE IMPACTO AMPLIFICADOR PROBETA DE GRC OSCILOSCOPIO ENVEJECIDA 28 días SIN ENVEJECER Medias e intervalos LSD (Least Significative Difference) al 95% de confianza.