DESARROLLO Y APLICACION DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS BASADOS EN ONDAS MECANICAS PARA LA EVALUACION Y MONITORIZACION DE REOLOGIA Y AUTOSANACION EN MATERIALES CEMENTANTES

Año de inicio 2018
Organismo financiador AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION
Tipo de proyecto INV. COMPETITIVA PROYECTOS
Responsable científico Paya Bernabeu Jorge Juan
Resumen El hormigón es el material sintético más ampliamente utilizado en la actualidad a nivel mundial. Sus aplicaciones son bien conocidas en la ingeniería civil y en la edificación, pero existen significativos aspectos de este material tan conocido que deben ser analizados con mayor profundidad y que requieren de nuevas teorías. De entre todos ellos, hay dos aspectos destacables en el campo del hormigón sobre los que se focaliza este proyecto: nuevos hormigones para aplicaciones especiales tales como hormigones autocompactantes, hormigones de altas prestaciones, hormigones para impresión 3D y hormigones autosanables. El objetivo general del proyecto es la aplicación selectiva de técnicas no destructivas para la monitorización de procesos de fabricación, deterioro y autosanado en este tipo de materiales cementantes. Concretamente se pretende la aplicación en situaciones de pre-fraguado (estado fresco) relacionadas con aspectos reológicos de morteros y hormigones y la aplicación en procesos de evolución de material endurecido (específicamente en procesos de fisuración/daño y su autosanación). También se plantean una serie de objetivos generales transversales: incrementar el conocimiento de los fenómenos físicos involucrados, desarrollar nuevas técnicas basadas en ondas mecánicas para la valoración de las características de los materiales cementicios, así como el avance y adaptación de las técnicas alcanzadas en el proyecto anterior para las nuevas aplicaciones presentadas. El proyecto pretende desarrollar nuevos métodos de evaluación no destructiva sobre pastas, morteros y hormigones en fresco (caracterización reológica) y sobre sistemas que han sufrido un daño (fisuración) en los que se produce un proceso de regeneración o autosanación. En el ámbito de la reología, se pretende establecer métodos basados en los ultrasonidos que permitan evaluar las propiedades reológicas básicas, como son la viscosidad y la tensión umbral, ambos parámetros clave para el diseño de mezclas en la puesta en obra de hormigón autocompactable, hormigón de altas prestaciones y hormigón para impresión 3D. Las técnicas ultrasónicas serán las conocidas (velocidad y atenuación), pero mediante una monitorización no uniforme en intervalos de tiempo y amplitud, y también técnicas más novedosas basadas en fenómenos no lineales (determinismo), medidas del coeficiente de reflexión de ondas y la transmisión de ondas Lamb. Se van a analizar los fenómenos de generación de daño por fisuración en morteros y hormigones (a través de medidas simultáneas de carga mecánica y variación de los parámetros ultrasónicos), y se va a monitorizar el fenómeno de la autosanación producido en diferentes condiciones (humedad, presencia de CO2). La autosanación se llevará a cabo por procesos autógenos (por la propia naturaleza del cemento hidratado) y por procesos autónomos (por adición de productos comerciales basados en bacterias y cápsulas de reactivos). La monitorización se realizará mediante técnicas ultrasónicas y técnicas de espectroscopía de resonancia acústica no lineal. Respecto a las técnicas ultrasónicas se emplearán técnicas por contacto (velocidad, atenuación, modalidad de la señal, Lamb waves, reflexión ), técnicas tomográficas (basadas en redes neuronales), y técnicas sin contacto (ultrasonidos acoplados por aire). Por otro lado, las técnicas de resonancia acústica empleadas se basarán en el cálculo del parámetro histerético obtenido a partir de señales de resonancia.