Modelo termo-químico-mecánico para simular la respuesta de un dique de gravedad sujeto a reacción álcali-sílice

Abstract

Las reacciones álcali-sílice (RAS) en estructuras de hormigón consisten en reacciones químicas que se producen entre agregados con sílice reactiva y los álcalis que se liberan durante la hidratación del cemento. El producto de estas reacciones es un gel expansivo que conduce a la fisuración del hormigón, comprometiendo su durabilidad. Se trata de un proceso complejo debido a que el acoplamiento entre la difusión del calor, humedad y la cinética del RAS puede ser crítico. La RAS es una reacción química que es activada térmicamente y bajo ciertas condiciones de contenido de agua. La disponibilidad de una herramienta que permita realizar una evaluación cuantitativa, en tiempo y espacio, del impacto de los efectos que dichas expansiones pueden provocar en estructuras de hormigón es de fundamental importancia en la evaluación de la durabilidad de estructuras que manifiestan este fenómeno. Los diques, por ejemplo, son estructuras que potencialmente presentan este tipo de degradación dado que en forma permanente durante al menos por un largo período de su vida en servicio están en contacto con agua o suelos húmedos. En este trabajo se desarrolla un modelo gradiente de daño basado en la mecánica multifásica de medios reactivos porosos, donde las ecuaciones de masa, energía y momento conjuntamente a las relaciones constitutivas y físicas necesarias para modelar la RAS en condiciones ambientales variables se desarrollan de manera acoplada y resuelven mediante el método de los elementos finitos. Simulaciones numéricas de un dique de gravedad sujeto a condiciones variables de temperatura a lo largo de 16 años de vida útil verifican el modelo propuesto.