Análisis de las propiedades mecánicas del concreto celular de autoclave

Abstract

El Concreto Celular de Autoclave (CCA) es un material que se comenzó a utilizar en la década de 1920 en Suecia. Es un material ligero que se elabora con cemento, cal, arena, agua y aluminio; este último hace que la mezcla se expanda hasta 5 veces su volumen original. Es un material económico y sustentable debido a su bajo peso y a que es un buen aislante térmico y acústico. En México se cuenta con normas técnicas para el diseño de muros de mampostería (GCM 2017). En estas normas se establecen los requisitos para el diseño de muros no reforzados, reforzados interiormente y confinados, entre otros. Los requisitos para muros de mampostería confinada consideran piezas de concreto y arcilla. A su vez, en los Estados Unidos de América se cuenta con un reglamento para el diseño de muros de mampostería de CCA (ACI 2013). En este reglamento sólo se consideran muros de CCA no reforzados y reforzados interiormente. Se visualiza la oportunidad de construir muros confinados de CCA para un uso estructural. Para desarrollar ecuaciones de diseño de muros confinados de CCA se requiere hacer estudios experimentales a escala natural y profundizar en el conocimiento sobre las propiedades mecánicas del CCA, tales como: resistencia a la compresión axial, resistencia a la tensión y módulo de elasticidad. El objetivo de este trabajo es analizar las propiedades mecánicas del Concreto Celular de Autoclave mediante ensayes experimentales y modelos del Método de Elemento Finito (MEF). Se ensayó el material proveniente de un mismo lote. Se obtuvieron propiedades del CCA tales como densidad, contenido de humedad, resistencia a la compresión axial, resistencia a la tensión y módulo de elasticidad. Adicionalmente, se obtuvieron propiedades de la mampostería de CCA tales como la resistencia a la compresión diagonal, módulo de cortante, resistencia a la compresión axial y módulo de elasticidad. Se obtuvieron curvas de esfuerzo-deformación del CCA y de la mampostería de CCA. Se compararon los resultados de los ensayes realizados al material y a la mampostería. Se propusieron modificaciones a la norma mexicana para el ensaye a compresión diagonal de muretes de CCA con el fin de observar la falla por tensión. Se desarrolló una ecuación para calcular la resistencia a compresión diagonal del CCA en función de la longitud del murete y la resistencia a tensión del CCA. Mediante modelos del MEF se analizaron las distribuciones de esfuerzos de los elementos ensayados con diferentes normas ASTM. Estos resultados de los modelos de MEF permiten entender las diferencias en la resistencia a tensión obtenidas de los distintos ensayes. Se concluyó que la ecuación para calcular la resistencia a compresión diagonal aproxima satisfactoriamente los resultados experimentales y que las juntas de mortero de pared delgada influyen en el patrón de agrietamiento de los muretes. Adicionalmente, se concluyó que la resistencia a compresión axial y el módulo de elasticidad de las pilas de CCA son similares a los obtenidos del ensaye de una pieza.