Effect of pore size distribution of aggregates on the thermal and mechanical behavior of lightweight aggregate concrete
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Date
2022
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Abstract
El hormigón es el material más utilizado en la construcción a nivel mundial. Sin embargo, su alta conductividad térmica dificulta a las envolventes de hormigón cumplir con las normativas térmicas. La incorporación de agregados livianos al hormigón mejora su comportamiento térmico, pero un reduce su desempeño mecánico. La mayoría de las investigaciones de hormigones livianos consideran solo la materialidad y proporción de sus componentes en la evaluación de conductividad térmica y resistencia a compresión. No obstante, estas propiedades también dependen de la distribución de tamaño de poros contenida en los agregados, donde estos agregados representan hasta un 80% del volumen del hormigón. Esta tesis se enfoca en evaluar el efecto de la distribución de tamaño de poros sobre las propiedades térmicas y mecánicas del hormigón con agregados livianos utilizando un nuevo modelo térmico y mecánico (LWAC-TMM) basado en el método de elementos finitos. El modelo térmico utiliza la ley de Fourier, mientras que el mecánico usa la ley de Hooke y la superficie de fluencia de Drucker-Prager. La validación muestra que el modelo estima adecuadamente la conductividad térmica, módulo de Young y resistencia a compresión de materiales porosos compuestos. Respecto a la influencia de la distribución de tamaño de poros sobre la conductividad térmica, el efecto es insignificante, cambiando 1.4% al disminuir el tamaño promedio de poros de 161 a 25 μm en hormigones con 53.2%
de porosidad. Sin embargo, para el mismo cambio de tamaño promedio de poros la resistencia a compresión aumentó 30.8%. La distribución del tamaño de poros afecta en mayor medida al comportamiento mecánico que al térmico en este rango de porosidad. Dicha diferencia se explica por el efecto de tortuosidad y cantidad de caminos a través de los cuales fluye el calor entre los poros. El trabajo futuro debería evaluar menores tamaños de poros, asociados a un mejor desempeño mecánico, así como mejorar las propiedades térmicas a través de la optimización de distribuciones de tamaño y localización de poros.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2022