Caracterización de hormigones reforzados con fibras de acero utilizando espectroscopía de impedancia electroquímica

Abstract

El Hormigón Reforzado con Fibras (HRF) ha demostrado tener múltiples beneficios al utilizarse como material estructural en la industria de la construcción. En muchos países, su utilización va en crecimiento debido a la aparición de normativas y lineamientos técnicos para la utilización de este material compuesto. Nuevas metodologías y técnicas no destructivas son de interés para el control de calidad tanto del material como de elementos estructurales terminados. Establecer la distribución final de fibras en el material compuesto endurecido es uno de los principales puntos de interés para el control de producción de elementos de HRF. En particular, en Hormigón Reforzado con Fibras de Acero (HRFA), la presencia de fibras altera a las propiedades eléctricas del material cementicio pudiendo ser este efecto la base para desarrollar una metodología que permita identificar la disposición final de fibras en la matriz cementicia. La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es una técnica de corriente alterna (AC) que permite caracterizar el comportamiento eléctrico de un material. La EIS ya se ha utilizado en términos de corrosión para evaluar el hormigón que protege a las armaduras y diferentes estudios sugieren que permite caracterizar contenido y distribución de fibras en compuestos cementicios. Este trabajo presenta avances en la evaluación de la EIS, como técnica capaz de reconocer la presencia de fibras, analizando el impacto de la configuración geométrica de electrodos y conexiones en la sensibilidad de detección que la técnica tiene. Los resultados mostraron que la técnica tiene la sensibilidad necesaria para detectar diferentes dosajes de fibras y puede ser eventualmente utilizada como ensayo no destructivo para el control de calidad.

Fiber Reinforced Concrete (FRC) has proven to have multiple benefits like structural material in construction industry. Due to new regulations and technical guidelines, FRC use is growing in many countries. Develop of non-destructive techniques and evaluation methodologies are both topics of interest for quality control (QC) of materials and finished structural elements. Final fibers distribution in hardened composite material is a main concern for FRC elements production control. Particularly, in Steel Fibers Reinforced Concrete (SFRC), cementitious material electrical properties are altered by fiber presence and this effect may be the base for developing methodologies that allows identifying final fibers distribution in cementitious matrices. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is an alternating current (AC) technique that allows to characterize materials electrical behavior. The EIS has already been used to evaluate concrete performance like reinforcement protection in corrosion terms, and it was suggested for characterizing fiber content and distribution in cementitious composites in different studies. This work presents advances in EIS evaluation as a technique capable of recognizing metallic fibers presence, analyzing the impact of different electrode geometry and electrochemical configuration on sensitivity. Results showed that EIS technique has the necessary sensitivity to detect different dosages of metallic fibers and can eventually be used like a non-destructive quality control test.