TECNOLOGIA TECNOLOGIA DEL CONCRETO II
CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA – CONCRETO CON MICROSILICE
1. OB OBET ETIV IVO O •
Realizar el diseño de mezcla para un concreto de alta resistencia,
•
adicionando micro sílice en la mezcla. Desarrollar el diseño de mezcla en laoratorio. Otener resultados a partir de la rotura de proetas.
•
2. DESARR DES ARROL OLLO LO 2.1.
MARCO TEORICO TEOR ICO
USO DE MICROSÍLICE EN CONCRETO DE ALTARESISTENCIA I.
DEFINICION La rama de la micro sílice es mu! amplia, deido a esto sur"en #arios autores con di$erentes de%niciones, una de%nici&n es' (un pol#o mu! %no, el cual es otenido por decantaciones del )umo de c)imeneas de altos )ornos de aleaciones met*licas de la industria de la $erro silic&n+, el cual nos dice ue est* compuesto de -/ al -0/ de di&1ido de sílice amor$o el cual tiene propiedades puzol*nicas, las cuales permiten reaccionar uímicamente con el )idr&1ido de calcio para $ormar un "el con un notale incremento en las propiedades del concreto, el cual )ace ue me2ore la resistencia a la compresi&n ! durailidad del mismo.
II. II.
PRODUC PRO DUCCIO CION N El micro sílice es un suproducto de la reducci&n de cuarzo de alta pureza con car&n mineral, el cual es calentado a 3 "rados centí"rados en un )orno de arco el4ctrico durante la $aricaci&n de aleaciones de $erro silicio ! silicio met*lico, siendo la aleaci&n reco"ida en el $ondo del )orno. El cuarzo es calentado con2untamente con car&n o madera,
TECNOLOGIA DEL CONCRETO II empleados para remo#er el o1í"eno. Con$orme el cuarzo #a reduciendo su aleaci&n, de2a escapar #apores de &1ido de silicio. En la parte superior del )orno estos )umos se o1idan en contacto con el o1í"eno de la atm&s$era ! se condensan en microes$eras de sílice amor$a.
III.
PROPIEDADES FISICAS La microsílice presenta #arias características comunes5 tipo amor$o, di*metro promedio mu! peueño, alto contenido de sílice, condensaci&n por #apores de &1ido de silicio, etc. A continuaci&n se muestra unas de sus propiedades $ísicas6.
Color: La microsílice #aría de color "ris claro a oscuro, dando una lec)ada de color ne"ro. Deido a ue el 7iO3 es incoloro, el color es determinado por los componentes no silicios, los cuales inclu!en el car&n ! &1ido de )ierro. En "eneral al i"ual ue en otros productos deri#ados de la calcinaci&n por car&n, cuanto m*s alto es el contenido de car&n, m*s oscuro es el color.
Densi!: la densidad de la microsílice es usualmente reportada como 3.3, sin emar"o este #alor puede #ariar se"8n el productor, un alto contenido de car&n en la microsílice ser* re9e2ada en una menor densidad.
Peso "ni#!rio no ensi$%!o: el peso unitario suelto de microsílice colectadas de la producci&n de metales silíceos !:o aleaciones de $erro silic&n es del orden de ;< a =< >":m <, un #alor promedio de < >":m< es aceptado. Los silos los cuales pueden contener una masa dada de cemento portland, puedan contener 8nicamente el 30/ de microsílice.
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IV.
REACCI&N CON EL CONCRETO La microsílice, deido a su e1trema %nura adem*s de su contenido de sílice, tiene un importante papel en las reacciones internas de la pasta de concreto. 7u uso se increment& en la producci&n de concretos de alto desempeño en la d4cada de los 6?s ! -?s. Al ser tan peueñas las partículas, estas act8an como un %ller llenando los espacios #acíos en la pasta )aciendo ue el concreto ten"a ma!ores propiedades ad)erentes, creando ma!or compacidad a la #ez ue rinda m*s 9uidez a la mezcla. Adem*s a!uda a reducir la e1udaci&n de a"ua en la super%cie ! proporciona reducciones si"ni%cati#as en la permeailidad del concreto !, al ser menos permeale, incrementa tami4n la durailidad del mismo. En cuanto a la resistencia del concreto, se )an determinado aumentos si"ni%cati#os desde 3 a 0/, oteniendo ma!ores ene%cios con el uso de s8per plasti%cantes. Al )acer uso de 4stos los contenidos normales de microsílice #arían entre el 0/ ! el ;0/ del peso del cemento. 7i ien es cierto se necesita de aditi#os superplasti%cantes para ue la microsílice reaccione me2or con el cemento, el uso de 4stos puede aumentar la tendencia de %suras por contracci&n pl*stica, siendo necesario curir la super%cie e1puesta del concreto e#itar perdida de a"ua por e#aporaci&n. Otra de las propiedades ue rinda el uso de microsílice como adici&n es el incremento de la resistencia al ataue de sul$atos ! cloruros, reduce casi )asta eliminar una proale reacci&n *lcali@sílice. Todo esto se traduce en ma!or durailidad en los elementos en los cuales se emplee esta adici&n ! ue est4n sometidos a climas e1tremos tales como )ielo@des)ielo, etc.
V.
APLICACI&N DE LA MICRICOSÍLICE La adici&n microsílice inicialmente )a comenzado a ser un remplazo del cemento, con el %n de ue aumente la
TECNOLOGIA DEL CONCRETO II resistencia ! disminu!a la cantidad de cemento, eso se )ace con la %nalidad de construir m*s estructuras en menos tiempo, optimizando costos. Es por estos moti#os ue en la actualidad la aplicaci&n de microsílice a ni#el mundial )a aumentado, siendo esta utilizada en uentes, altos edi%cios Brascacielos o t8neles, son las estructuras ue por su uicaci&n, solicitud de car"a !:o altas ataues de a"entes amientales se constru!en con los concretos de altas resistencia5 entre las principales aplicaciones en este tipo de estructuras tenemos' •
En el caso de puentes, incrementa durailidad, disminu!e ataues arasi#os, permite diseños m*s li"eros oteniendo lon"itudes de ensamla2e m*s lar"as, la resistencia a ataues de amiente marino ! me2ora la colocaci&n deido a su r*pido incremento de resistencia.
•
En caso de edi%cios me2ora la posiilidad de conse"uir miemros m*s eseltos, cone1iones $*ciles ! simplicidad constructi#a. En amos casos se aplica adem*s el reuerimiento de esteticidad, es decir una estructura est4ticamente a"radale sin de2ar de ser $uncional.
•
e2ora la alta resistencia inicial ! el incremento a la resistencia a los ataues uímicos ! amientales, lo cual se traduce en una ma!or protecci&n a la armadura manteniendo así la uni&n entre acero ! el cemento.
VI. VENTA'AS ( DESVENTA'AS DEL USO DE MICROS)LICE ENCONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA
ENTAFA7
TECNOLOGIA DEL CONCRETO II o
osiilidad de disminuir secciones trans#ersales de los elementos estructurales.
o
Rapidez en la construcci&n.
o
so e%ciente del cemento.
o
so e%ciente de la mano de ora.
o
7u m&dulo de de$ormaci&n es m*s ele#ado !, por tanto, tienen un menor acortamiento deido a es$uerzos a1iales.
o
Disminu!e el porcenta2e de aire en la mezcla de concreto, aumenta el tiempo de $ra"uado inicial ! %nal.
o
Aumenta la #ida 8til de la estructura. El incremento de la resistencia, resistencia a la 9e1i&n ! una ma!or resistencia ante el ataue de a"entes a"resi#os e1ternos al mismo.
DESVENTA'AS o
7e reuiere personal capacitado para su mane2o
o
7ensile a las #ariaciones de las materias primas
o
a!or precio unitario de material.
o
Reuiere e1celentes condiciones de curado.
o
Necesidad de utilizar aditi#os para me2orar las propiedades de traa2ailidad de la mezcla para la colocaci&n del concreto en la ora.
o
Cualuier adici&n de a"ua, cemento o aditi#o en ora alterar* su diseño, per2udicando la calidad del concreto.
o
7e deen cumplir estrictamente todas las normas re$erentes a mane2o, protecci&n ! control del concreto.
VII.
RELACION A*UA + CEMENTANTES ( MICROSÍLICE La relaci&n a"ua : cementantes es el #alor característico m*s importante en la tecnolo"ía del concreto, este #alor es el ue indica si la mezcla de concreto tendr* una resistencia ele#ada o una resistencia a2a, !a ue relaciones a"ua :cementantes a2as indican resistencias ele#adas por el contrario relaciones a"ua: cementantes altas resistencias a2as pero una me2or traa2ailidad en la mezcla. na relaci&n a"ua : cementantes no solo es a"ua ! cemento por eso mismo se indica cementantes ue pueden ser'
TECNOLOGIA DEL CONCRETO II microsílice, cenizas #olantes, puzolanas naturales, etc., al colocar estos otros cementantes pude ser ue las relaciones a"ua : cemento a2e pero a su #ez se oten"a una ma!or resistencia e incluso disminuir la cantidad de cemento ! colocar uno de las adiciones pre#iamente mencionados.
VIII. RE*LAMENTACI&N DEL USO LA MICROSÍLICE El uso de la microsílice est* normado por el comit4 3<= de ACI, el cual tiene todas las especi%caciones necesarias para el correcto uso del mismo. La norma A7T C@;3=tami4n oli"a a #arios reuisitos si se utiliza microsílice en concreto, los cuales de2an saer'
•
El contenido de di&1ido de silicio dee ser como mínimo 60/.
•
El contenido de )umedad dee ser m*1imo
•
El tamaño m*1imo dee ser de =0 Hm para minimizar los a"entes e1ternos ue puedan inmiscuirse en el )umo.
•
El *rea especí%ca dee ser ;0 m 3:".
Consier!%iones:
Deido al a"ua ue #a a aportar la microsílice a la mezcla de concreto, se dee de tener una
dosi%caci&n mínima de a"ua. Tami4n es importante ue )a!a un poco m*s de aire dentro del concreto para ue no )a!a prolema al"uno a la )ora de #erter el concreto.
7e dee usar un a"re"ado de tamaño "rande, de ;- mm sería ideal. Adem*s se dee utilizar la
TECNOLOGIA DEL CONCRETO II ma!or cantidad de a"re"ado "rueso posile para reducir el e$ecto de enco"imiento por secado.
El concreto con )umos de silicio es mu! co)esi#o ! se comporta di$erente a como se comporta el concreto con#encional. ara ue el concreto sea lo i"ual de traa2ale se dee otener un re#enimiento de = a 0 cm ma!or al re#enimiento ue se dee otener en un concreto normal.
ara otener la proporci&n ue se dee usar se dee saer a ciencia cierta para u4 es ue se uiere utilizar el concreto con los )umos. No )a! un procedimiento cientí%co para otener las proporciones !a ue inter#ienen muc)as #ariales pero si )a! ciertas re"las "enerales a se"uir.
7e dee otener las proporciones necesarias para pro!ectos similares para ue el comportamiento del concreto #aríe lo menos posile entre pro!ectos.
7i se especi%ca con ase en el desempeño, se deen esco"er ien los materiales a utilizar puesto ue estos son los ue #an a dar el desempeño %nal a la mezcla.
2.2.
DISE,O DE ME-CLA
Re"eri/ien#os: @ @
Resistencia reuerida a los 36 días de >":cm3 sando micro sílice.
!0 Sele%%in e sl"/: De los reuerimientos saemos ue no se )ar* uso de un superplasti%cante por lo cual esco"eremos un slump de <+ a =+.
30 Veri$%!%in 4 sele%%in el #!/!5o /67i/o el !8re8!o:
TECNOLOGIA DEL CONCRETO II ara
Con#enio e !ire
;.0
/
Estimaci&n inicial Contenido de #acíos a".
;
>"
Kino A2uste del a"ua de
<.J0
/
mezclado
;3.=;6-.=-
A8"! e /e;%l!o
una
>" >":m<
resistencia reuerida ma!or a J< >":cm3, se recomienda el uso de un a"re"ado de tamaño m*1imo entre <:6+ ! ;:3+5 sin emar"o el a"re"ado ue utilizaremos presenta un tamaño m*1imo de ;+
%0 Sele%%in el %on#enio #i/o e !8re8!o 8r"eso: / ol a". "rueso
9 !8. *r"eso0
.3 ;;=
m<:m< >":m<
d Es#i/!%in el !8"! e /e;%l!o 4 %on#enio e !ire:
e0 Sele%%in e l! rel!%in !8"!+/!#eri!les %e/en#i%ios !+%/0: !+%/
.30
<0 C6l%"lo el %on#enio e /!#eri!les %e/en#i%ios: %/
0.-6
>":m<
80 Proor%iones 36si%!s !r! /e;%l! solo %e/en#o: Cemento A". Grueso A"ua
.3=; .<-.;6-
m< m< m<
TECNOLOGIA DEL CONCRETO II Aire A". Kino
9 !8. Fino0
m< m< m< >":m<
.;0 .6== .;0J <-6.;6
Las proporciones en peso ser*n' Cemento A". Grueso A". Kino A"ua
>":m< >":m< >":m< >":m<
06. ;;=. <-6.3 ;6-.0
=0 Corre%%in or ="/e! 4 !3sor%in: Correcci&n del a"re"ado por el contenido de )umedad A". Grueso
A". Kino
B":m<
B":m<
;;=.=
=;;.J
Correcci&n del a"ua de mezclado B":m< ;66. La proporci&n de los pesos corre"idos ser*' Cemento A". Grueso A". Kino A"ua
06 ;;= =;3 ;6-
>":m< >":m< >":m< >":m<
La dosi%caci&n del micro sílice ser* del 0/ del peso total de cemento.
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Corre%%in or %o/!%i! en#re los !8re8!os roor%in $n!l0: PROPORCIONES EN PESO >":m< Ce/en#o >?@ >":m< Mi%ro sli%e @ >":m< A8. *r"eso @ >":m< A8. Fino @2 >":m< A8"! 1@
2..
PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO i.
7e procede a tomar los pesos de componentes de la mezcla, tanto a"re"ados, a"ua así como cemento ! micro sílice en las cantidades e1puestas en el diseño de mezcla.
ii.
Encendemos
la
mezcladora,
pasamos
a
preparla
)umedeci4ndola no sin antes #eri%car ue no posea partículas e1trañas ue puedan in9uir en la preparaci&n de la mezcla.
iii.
Colocamos en la, mezcladora los componentes en el si"uiente orden' a"re"ado "rueso, a"re"ado %no, cemento, micro sílice ! a"ua ue se #a rociando con$orme "ira.
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i.
Despu4s de oser#ar ue la mezcla se encuentra uni$orme, procedemos a
)acer la pruea de slump con su #arillado
respecti#o.
.
aciamos el concreto en los moldes cilíndricos, #arillando 30 #eces por capa.
#i.
7e etiuetan los moldes.
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ii.
7e desenco$ran las proetas al día si"uiente ! se procede al curado en la poza con a"ua presente en el laoratorio.
iii.
A los ! ;= días se procede a )acer la rotura de las proetas, 3 por semana, no sin antes tomar medidas de las proetas de concreto con micro sílice.
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i1.
7e tomara nota de las $uerzas de rotura de cada proeta.
7.
7e contin8a
con el procesamiento de datos para )allar
es$uerzos.
2..
OBTENCION DE RESULTADOS
A los días se otu#ieron los si"uientes resultados'
CONCRETO CON MICROSILICE G > DIAS Pro3e#! Pro3e#! 1
Di!/e#ro Pro/. %/0
;.0
AREA %/2
6J.J0
FUER-A
FUER-A
Es<"er;o
l30
H80
8+%/2
6J0. <-3
TECNOLOGIA DEL CONCRETO II Pro3e#! 2
;.00
6.==
6;0.
A los ;= días se otu#ieron los si"uientes resultados'
CONCRETO CON MICROSILICE G 1 DIAS Pro3e#!
Di!/e#ro Pro/. %/0
AREA %/2
FUER-A
FUER-A
Es<"er;o
l30
H80
8+%/2
;J. Pro3e#! 1
;.=-
6J.<
=66;.J 00J.J;;0.
Pro3e#! 2
;.=-
6J.<
0;33.6 06.<3
CONCRETO CON MICROSILICE dias
;= dias 06.<3
00J.J=03.6=
=33.J
3.
;. ;
3
. CONCLUSIONES •
A los días se otu#ieron resistencias de =03.6=>":cm3 en la
•
proeta ; ! =33.J >":cm3 en la proeta 3. A los ;= días se otu#ieron resistencias de 00J.J- >":cm3 en la
•
proeta ; ! 06.<3 >":cm3 en la proeta 3. Ma! un aumento de apro1imadamente ; >":cm3 entre el dia
•
! el ;=, se"8n lo otenido. Los es$uerzos otenidos superan los es$uerzos a compresi&n de concreto
con
superplasti%cante.
concreto
normal
!
concreto
con
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