Modelado del Desarrollo de la Temperatura del Concreto In Situ: El Impacto de la Temperatura Ambiental y la Sustitución de GGBS
Autores: Tan, Yaowen; Tang, Kangkang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado del Desarrollo de la Temperatura del Concreto In Situ: El Impacto de la Temperatura Ambiental y la Sustitución de GGBS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Civil y Estructural
Palabras clave
Temperatura
Concreto
Hidratación
Ambiente
GGBS
Agrietamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 41
Citaciones: Sin citaciones
El aumento de la temperatura en estructuras de concreto a temprana edad, impulsado por las reacciones exotérmicas durante la hidratación del cemento, incrementa significativamente el riesgo de agrietamiento térmico. Para abordar este problema, la industria de la construcción emplea varias estrategias, incluida la sustitución parcial del cemento por escoria granulada de alto horno (GGBS) debido a su menor calor de hidratación. Predecir con precisión la temperatura de hidratación del concreto es fundamental para prevenir el agrietamiento térmico. Esta tarea se complica aún más, ya que las fluctuaciones de temperatura ambiente influyen en la cinética de hidratación y en la disipación de calor. Estudios previos a menudo asumen condiciones adiabáticas o isotérmicas, pasando por alto el impacto de las variaciones de temperatura ambiente. Este artículo presenta un enfoque innovador de modelado por elementos finitos (FEM) para simular la progresión de la temperatura de hidratación en losas de concreto in situ, incorporando los efectos de las fluctuaciones de temperatura ambiente. Las curvas de calorimetría isotérmica se ajustaron utilizando un enfoque basado en Arrhenius para expresar la tasa de hidratación del cemento como una función de la temperatura ambiente. Los resultados del FEM, validados con pruebas de calorimetría semi-adiabática, demuestran la capacidad del modelo para predecir el desarrollo de temperatura en concreto in situ bajo diversas condiciones ambientales. Además, el estudio examina la influencia de la sustitución parcial de cemento con GGBS en el comportamiento térmico, revelando que, aunque el GGBS reduce efectivamente las reacciones térmicas a contenidos más altos, su eficacia disminuye con el aumento de las temperaturas ambientales.
Descripción
El aumento de la temperatura en estructuras de concreto a temprana edad, impulsado por las reacciones exotérmicas durante la hidratación del cemento, incrementa significativamente el riesgo de agrietamiento térmico. Para abordar este problema, la industria de la construcción emplea varias estrategias, incluida la sustitución parcial del cemento por escoria granulada de alto horno (GGBS) debido a su menor calor de hidratación. Predecir con precisión la temperatura de hidratación del concreto es fundamental para prevenir el agrietamiento térmico. Esta tarea se complica aún más, ya que las fluctuaciones de temperatura ambiente influyen en la cinética de hidratación y en la disipación de calor. Estudios previos a menudo asumen condiciones adiabáticas o isotérmicas, pasando por alto el impacto de las variaciones de temperatura ambiente. Este artículo presenta un enfoque innovador de modelado por elementos finitos (FEM) para simular la progresión de la temperatura de hidratación en losas de concreto in situ, incorporando los efectos de las fluctuaciones de temperatura ambiente. Las curvas de calorimetría isotérmica se ajustaron utilizando un enfoque basado en Arrhenius para expresar la tasa de hidratación del cemento como una función de la temperatura ambiente. Los resultados del FEM, validados con pruebas de calorimetría semi-adiabática, demuestran la capacidad del modelo para predecir el desarrollo de temperatura en concreto in situ bajo diversas condiciones ambientales. Además, el estudio examina la influencia de la sustitución parcial de cemento con GGBS en el comportamiento térmico, revelando que, aunque el GGBS reduce efectivamente las reacciones térmicas a contenidos más altos, su eficacia disminuye con el aumento de las temperaturas ambientales.