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El hormigón de alto rendimiento (HPC) se fabrica para cumplir con varios requisitos que son críticos para la construcción exitosa de edificios en circunstancias especiales. Los requisitos de rendimiento de HPC pueden incluir una mejor colocación y compactación del hormigón sin segregación, propiedades mecánicas a largo plazo, resistencia temprana, tenacidad, estabilidad volumétrica y vida útil.
El HPC es un concreto de ingeniería que cumple con requisitos especiales de desempeño y uniformidad, que no siempre se pueden lograr de manera rutinaria usando solo materiales convencionales y prácticas normales de mezcla, colocación y curado de acuerdo con el Código ACI. Aborda la mayoría de las deficiencias del hormigón convencional, como la durabilidad en entornos hostiles, el tiempo de construcción, la capacidad de absorción de energía de las estructuras sísmicas y las operaciones de reparación y reacondicionamiento.
Por lo tanto, el hormigón de alto rendimiento es muy superior al hormigón cementoso convencional, ya que los componentes del HPC contribuyen de la forma más óptima y eficiente a sus diversas propiedades. Finalmente, todo concreto de alto desempeño tiene una alta capacidad de resistencia, pero debe saber que todo concreto de alta resistencia puede no ser de alto desempeño. También tenga en cuenta que no todos los requisitos se capturan al mismo tiempo.
Tabla de contenido
Requisitos para el hormigón de alto rendimiento
1. Alta fuerza inicial
La alta resistencia inicial es una propiedad clave requerida para que el hormigón de alto rendimiento se clasifique como HPC. Esta propiedad permite que el HPC alcance su resistencia a una edad más temprana que el hormigón normal. El período para alcanzar una cierta intensidad es de varias horas a varios días.
Debido a sus propiedades de alta resistencia inicial, este tipo de hormigón se utiliza para hormigón pretensado y se puede utilizar para la producción rápida de elementos, la construcción colada in situ a alta velocidad, la reutilización rápida de encofrados y la construcción en climas fríos. otros usos. Se puede producir una alta resistencia temprana usando uno o una combinación de los siguientes materiales y/o técnicas:
- cemento de resistencia temprana
- Alto contenido de cemento (400-600 kg/m3)
- Relación agua-cemento baja (relación de masa de 0,20 a 0,45)
- Mayor temperatura del hormigón fresco
- mayor temperatura de curado
- mezcla química
- Material auxiliar de cemento
- curado al vapor
- Aislamiento que retiene el calor de hidratación
2. Alta resistencia
El hormigón de alto rendimiento puede tener una mayor resistencia a la compresión en comparación con el hormigón convencional. Si la resistencia a la compresión del hormigón supera los 40 Mpa, se considera de alta resistencia según el código ACI.
El hormigón de alta resistencia a la compresión se produce en plantas de hormigón cuidadosamente controladas. La fabricación de hormigón de alta resistencia puede requerir o no la compra de materiales especiales. Los productores deben conocer los factores que afectan la resistencia a la compresión y saber cómo variar esos factores para obtener los mejores resultados.
3. Alta durabilidad
Las deficiencias de durabilidad del hormigón convencional causan muchos problemas en ambientes agresivos. Sin embargo, el hormigón de alto rendimiento debe abordar la mayoría de estos problemas debido a la abrasión, la congelación y descongelación, la carbonatación, el ataque de sulfatos, la explosión y la reacción de áridos alcalinos. De lo contrario, no se podrá lograr el rendimiento esperado durante la vida útil.
Resistencia al desgaste
La resistencia al desgaste está relacionada con la resistencia del hormigón, por lo que HPC es una solución ideal para las condiciones de desgaste. Dichos hormigones son adecuados para la construcción de vertederos y estanques de aguas tranquilas, y para pavimentos de hormigón o revestimientos de pavimento de hormigón expuestos a tráfico pesado o friccional.
Resistente a explosiones
En cuanto a los requisitos de resistencia a la explosión, el HPC debe tener una resistencia a la compresión superior a 120 MPa y contener fibras de acero. El concreto a prueba de explosiones se usa a menudo en bóvedas de bancos y aplicaciones militares.
transparencia
La durabilidad y la longevidad del hormigón dependen de la permeabilidad de la cubierta de hormigón. En general, el hormigón de alto rendimiento debe tener una permeabilidad bastante baja al aire, al agua y a los iones de cloruro. La baja permeabilidad se logra mediante una buena compactación, una baja relación agua-cemento y, a veces, el uso de tipos especiales de cemento.
difusión
Debido a su baja relación agua-cemento, el hormigón de alto rendimiento tiene una excelente resistencia a la difusión superficial de iones nocivos como el cloruro. Cuanto menor sea la relación agua-cemento, menor será el coeficiente de difusión. Los materiales cementosos complementarios, especialmente el humo de sílice, reducen aún más el coeficiente de difusión.
carbonatación
El hormigón de alto rendimiento debe tener una excelente resistencia a la carbonatación. Esto se puede lograr bajando la transparencia. En general, la resistencia a la carbonatación del hormigón de alto rendimiento supera con creces la vida útil de la estructura si se proporciona una cubierta de hormigón adecuada.
control de temperatura
El control de la temperatura durante la producción, la colocación y el curado desempeña un papel importante en la calidad, la resistencia y la durabilidad del hormigón de alto rendimiento. Se recomiendan prácticas estructurales y de instalación que resulten en temperaturas de entrega frías, temperaturas máximas instaladas más bajas posibles, gradientes térmicos mínimos después de la instalación y una rampa gradual hacia la temperatura ambiente después de alcanzar las temperaturas máximas.
Temperaturas y gradientes excesivamente altos pueden causar una hidratación excesivamente rápida y micro y macrofisuración del concreto. Por lo tanto, el uso de nitrógeno líquido, hielo o agua fría como parte del agua de mezcla le permite controlar la temperatura.
Resistencia al hielo-deshielo
Por lo general, los HPC deben poder resistir la escala y la degradación causadas por la congelación y descongelación. Esto se debe a la baja relación agua/cemento. La resistencia a la congelación y descongelación se puede mejorar en gran medida mediante el uso de agentes de arrastre de aire.
ataque químico
HPC debe ofrecer una buena resistencia al ataque químico. Esto se puede lograr principalmente mediante el uso de hormigón denso y fuerte con muy baja permeabilidad y una baja proporción de agua a material de cemento.
reactividad de sílice alcalina
La reactividad entre ciertos agregados silíceos e hidróxidos alcalinos puede afectar el desempeño a largo plazo del concreto. Esto se evita en HPC por la relación agua-cemento muy baja que se seca a un nivel en el que no se produce ASR, y el uso de grandes cantidades de materiales cementosos auxiliares que pueden tener la capacidad de controlar la reactividad álcali-sílice.
4. Servicio de larga duración
El hormigón de alto rendimiento es más duradero y resistente, y normalmente tiene una vida útil más prolongada que el hormigón convencional. Como resultado, las estructuras construidas con HPC tienen una mejor vida útil que los edificios construidos con hormigón convencional.
5. Dureza
El hormigón de alto rendimiento debe tener suficiente tenacidad. Esto se puede lograr mediante el uso de agregados adecuados como el basalto y fibras adecuadas como las fibras de polipropileno en la mezcla de hormigón.