Análisis experimental de la pérdida de adherencia hormigón-acero en hormigones sometidos a altas temperaturas

Abstract

En el conjunto de materiales de construcción habituales en la edificación y las obras de ingeniería, el hormigón destaca entre otras razones por su excelente comportamiento frente a las altas temperaturas y la exposición al fuego. El presente estudio se centra en la adherencia residual entre el hormigón y las barras de acero corrugado soldable tras exponer probetas a altas temperaturas y enfriarlas hasta temperatura ambiente por convección natural. El estudio incluye hormigones de resistencia convencional, hormigones de alta resistencia y hormigones reforzados con fibras de polipropileno y fibras de acero. La adherencia hormigón-acero se ha medido mediante el conocido ensayo de pull-out. La campaña experimental también ha incluido la resistencia a compresión y la resistencia a tracción indirecta. Parte de las probetas se han ensayado a 28 días de edad a temperatura ambiente. A 60 días de edad se han repetido los ensayos a temperatura ambiente y se han realizado esos mismos ensayos en probetas calentadas en un horno industrial hasta tres rangos de temperatura: 450°C, 650°C y 825°C. Previo al proceso de calentamiento han sido sometidas durante 3 horas a un escalón de secado a 120°C. Mediante la metodología propuesta ha sido posible caracterizar la evolución de la pérdida de adherencia residual entre el acero y el hormigón conforme se exponen los especímenes a temperaturas más elevadas. La adición de fibras no tiene una influencia clara en la adherencia a temperatura ambiente. Sin embargo, sí se ha conseguido determinar una mejora sustancial de la adherencia residual en los hormigones, reforzados con fibras de acero sometidos a altas temperaturas.

Within the context of the most usual construction materials for building and civil infrastructures, concrete stands out because of its excellent behaviour when exposed to high temperatures and fire condition. The present study focuses on the residual bond strength between concrete and steel rebars after exposure to elevated temperatures and natural cooling to room temperature. Normal strength and high strength concretes have been tested, as well as polypropylene and steel fibre reinforced concretes. The bond strength has been measured using the pull-out test. Compressive and tensile strength have also been determined. Some specimens have been tested at an age of 28 days and at room temperature. At 60 days the tests have been repeated at room temperature and after heating up to three temperature ranges: 450°C, 650°C and 825°C. Before each of the three heating phases, the specimens were pre-heated during 3 hours at 120 °C. After these experiments it has been possible to assess the loss of steel-concrete bonding for higher temperatures. The addition of fibres has no clear influence on the bonding at ambient condition. However, an improvement on the residual bonding strength has been observed for steel fibre reinforced concrete under high temperatures.