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Development of cost-efficient UHPC with local materials in Colombia

El hormigón de ultra alta resistencia (UHPC) es una innovación esencial en la investigación del hormigón de las últimas décadas. Sin embargo, debido a los altos contenidos de cemento y humo de sílice utilizados, el coste y el impacto medioambiental del UHPC es considerablemente mayor que el del hormigón convencional. El uso de subproductos industriales como materiales cementantes suplementarios, en el caso del polvo de vidrio reciclado y el residuo de catalizador de craqueo catalítico fluido (FCC), la escoria de horno de arco eléctrico (EASF), las cenizas volantes (FA), la escoria de alto horno granulada molida (GGBSF), la ceniza de cascarilla de arroz (RHA) como sustitución parcial del cemento y el humo de sílice permite crear un UHPC más ecológico y rentable. Además, otros productos como el polvo de piedra caliza podrían añadirse a la mezcla para reducir el coste final del UHPC y mejorar su reología. Para las 22 familias de UHPC con diferente composición de ligante ensayadas, el diseño de las mezclas de hormigón se basó en el objetivo de conseguir propiedades mecánicas y reológicas con cantidades mínimas de cemento, y una cantidad máxima de humo de sílice de 100 kg/m3, mediante un Diseño de Experimentos (DoE) de 3 factores. Los factores considerados en esta investigación fueron el contenido de cemento en kg/m3 (factor A), la relación agua/aglomerante (factor B) y el volumen de superplastificante (factor C). Se utilizaron herramientas estadísticas como los diagramas de Pareto, el diagrama de efectos principales, la regresión por pasos, la regresión de orden cuadrático y la metodología de superficie de respuesta (RSM) para encontrar los modelos de las propiedades mecánicas y reológicas que incluían la resistencia a la compresión a 1, 7 y 28 días y el flujo de asentamiento. Los modelos para la resistencia a la compresión a 28 días y el flujo de asentamiento fueron el punto de partida para la optimización multiobjetivo. El uso de 590 kg/m3 de cemento ASTM Tipo III, mezclado con polvo de microcaliza y harina de vidrio reciclado, debería considerarse la dosis más adecuada a emplear en las mezclas de UHPC para alcanzar una resistencia a la compresión a los 28 días superior a 150 MPa con un flujo de asentamiento adecuado.