Resumen de Mechanical and durability performance of polyvinyl alcohol fiber hybrid geopolymer-portland cement concrete under freeze–thaw cycles

Mingming Zhang, Nan Zhao, Sheliang Wang, Xiaoyi Quan, Kangning Liu, Jin Xu, Zhaoyao Wang, Honghao Ying, Bo Liu

• español

  Las frías temperaturas invernales a altas latitudes en las regiones costeras originan la exposición prolongada de las estructuras marítimas de hormigón al deterioro por hielo-deshielo (freeze-thaw [F-T]), que reducen considerablemente las propiedades mecánicas y de durabilidad del hormigón. Para mejorar la durabilidad del hormigón sometido a daños por F-T, el presente estudio investigó los efectos combinados de cenizas volantes (fly ash [FA]) y bentonita en la resistencia al hielo del hormigón de geopolímero reforzado de fibra de alcohol polivinílico (polyvinyl alcohol fiber reinforced geopolymer concrete [PFRGC]). El estudio analizó ampliamente el efecto del contenido de cenizas volantes y de bentonita en la tasa de cambio de masa y en la fuerza compresiva en diversas condiciones de deterioro por F-T. Además, se realizaron pruebas de compresión uniaxial en diferentes etapas del deterioro por F-T, analizándose las curvas estrés-tensión y las propiedades compresivas resultantes. Se desarrollaron las correlaciones entre el estrés máximo, la tensión máxima, el módulo de elasticidad y el tiempo de deterioro del hormigón. También se realizaron pruebas mediante microscopio SEM para investigar la evolución de la microestructura interna y las características morfológicas de los productos de la erosión en condiciones de hielo-deshielo. Los resultados indicaron que el cambio de la masa de hormigón con un número creciente de ciclos F-T puede dividirse en dos periodos: un incremento suave y un incremento más rápido. Se observó un incremento continuo de la tasa de incremento de masa para los especímenes que contenían cenizas volantes y bentonita, mientras seguía disminuyendo la fuerza compresiva de dichas muestras. Durante el deterioro por F-T, el estrés máximo se redujo ligeramente, incrementándose gradualmente la tensión máxima a medida que se incrementaba el volumen de bentonita y de cenizas volantes. Este estudio aporta unas bases de tipo teórico y técnico para el desarrollo de cenizas volantes y bentonita para la mejora de la durabilidad al hielo de las estructuras marítimas.

• English

  Cold winter temperatures at high latitudes in coastal regions lead to prolonged exposure of offshore concrete structures to freeze–thaw (F–T) damage, which significantly reduces the mechanical and durability properties of concrete. To improve the durability of concrete under F–T damage, this study investigated the combined effects of fly ash (FA) and bentonite on the frost resistance of polyvinyl alcohol fiber reinforced geopolymer concrete (PFRGC). The study comprehensively analyzed the effect of fly ash and bentonite content on the rate of mass change and compressive strength under various F–T damage conditions. In addition, uniaxial compressive tests were carried out at different stages of F–T damage and the resulting stress–strain curves and compressive properties were analyzed. Correlations between peak stress, peak strain, modulus of elasticity and deterioration time of the concrete were developed. SEM microscopy tests were also used to investigate the evolution of the internal microstructure and the morphological characteristics of the erosion products under freeze–thaw conditions. The results indicated that the change in concrete mass with a growing number of F–T cycles can be divided into two periods: a gentle increase and a faster increase. A continuous increase in the rate of mass increase was observed for the specimens containing fly ash and bentonite, while the compressive strength of these specimens continued to decrease. During F–T damage, the maximum stress decreased slightly and the maximum strain increased gradually as the volume of bentonite and fly ash increased. This study provides a theoretical basis and technical basis for the development of fly ash and bentonite to improve the frost durability of offshore structures.