TECNOLOGIA DEL CONCRETO II

TECNOLOGIA DEL CONCRETO II

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CONCRETO CON MICROSILICE

1. OBETIVO

Realizar el diseo de mezcla para un concreto de alta resistencia, adicionando micro slice en la mezcla. Desarrollar el diseo de mezcla en laboratorio. Obtener resultados a partir de la rotura de probetas.

2. DESARROLLO

2.1. MARCO TEORICO

USO DE MICROSLICE EN CONCRETO DE ALTARESISTENCIA

I. DEFINICIONLa rama de la micro slice es muy amplia, debido a esto surgen varios autores con diferentes definiciones, una definicin es: un polvo muy fino, el cual es obtenido por decantaciones del humo de chimeneas de altos hornos de aleaciones metlicas de la industria de la ferro silicn, el cual nos dice que est compuesto de 90% al 95% de dixido de slice amorfo el cual tiene propiedades puzolnicas, las cuales permiten reaccionar qumicamente con el hidrxido de calcio para formar un gel con un notable incremento en las propiedades del concreto, el cual hace que mejore la resistencia a la compresin y durabilidad del mismo.II. PRODUCCIONEl micro slice es un subproducto de la reduccin de cuarzo de alta pureza con carbn mineral, el cual es calentado a 2000 grados centgrados en un horno de arco elctrico durante la fabricacin de aleaciones de ferro silicio y silicio metlico, siendo la aleacin recogida en el fondo del horno. El cuarzo es calentado conjuntamente con carbn o madera, empleados para remover el oxgeno. Conforme el cuarzo va reduciendo su aleacin, deja escapar vapores de xido de silicio. En la parte superior del horno estos humos se oxidan en contacto con el oxgeno de la atmsfera y se condensan en microesferas de slice amorfa.

III. PROPIEDADES FISICASLa microslice presenta varias caractersticas comunes; tipo amorfo, dimetro promedio muy pequeo, alto contenido de slice, condensacin por vapores de xido de silicio, etc. A continuacin se muestra unas de sus propiedades fsicas8. Color: La microslice vara de color gris claro a oscuro, dando una lechada de color negro. Debido a que el SiO2 es incoloro, el color es determinado por los componentes no silicios, los cuales incluyen el carbn y xido de hierro. En general al igual que en otros productos derivados de la calcinacin por carbn, cuanto ms alto es el contenido de carbn, ms oscuro es el color.

Densidad: la densidad de la microslice es usualmente reportada como 2.2, sin embargo este valor puede variar segn el productor, un alto contenido de carbn en la microslice ser reflejada en una menor densidad.

Peso unitario no densificado: el peso unitario suelto de microslice colectadas de la produccin de metales silceos y/o aleaciones de ferro silicn es del orden de 130 a 430 kg/m3, un valor promedio de 300 kg/m3 es aceptado. Los silos los cuales pueden contener una masa dada de cemento portland, puedan contener nicamente el 25% de microslice.

IV. REACCIN CON EL CONCRETOLa microslice, debido a su extrema finura adems de su contenido de slice, tiene un importante papel en las reacciones internas de la pasta de concreto. Su uso se increment en la produccin de concretos de alto desempeo en la dcada de los 80s y 90s.Al ser tan pequeas las partculas, estas actan como un filler llenando los espacios vacos en la pasta haciendo que el concreto tenga mayores propiedades adherentes, creando mayor compacidad a la vez que brinda ms fluidez a la mezcla. Adems ayuda a reducir la exudacin de agua en la superficie y proporciona reducciones significativas en la permeabilidad del concreto y, al ser menos permeable, incrementa tambin la durabilidad del mismo. En cuanto a la resistencia del concreto, se han determinado aumentos significativos desde 20 a 50%, obteniendo mayores beneficios con el uso de sper plastificantes. Al hacer uso de stos los contenidos normales de microslice varan entre el 5% y el 15% del peso del cemento.Si bien es cierto se necesita de aditivos superplastificantes para que la microslice reaccione mejor con el cemento, el uso de stos puede aumentar la tendencia de fisuras por contraccin plstica, siendo necesario cubrir la superficie expuesta del concreto evitar perdida de agua por evaporacin. Otra de las propiedades que brinda el uso de microslice como adicin es el incremento de la resistencia al ataque de sulfatos y cloruros, reduce casi hasta eliminar una probable reaccin lcali-slice. Todo esto se traduce en mayor durabilidad en los elementos en los cuales se emplee esta adicin y que estn sometidos a climas extremos tales como hielo-deshielo, etc.

V. APLICACIN DE LA MICRICOSLICELa adicin microslice inicialmente ha comenzado a ser un remplazo del cemento, con el fin de que aumente la resistencia y disminuya la cantidad de cemento, eso se hace con la finalidad de construir ms estructuras en menos tiempo, optimizando costos.Es por estos motivos que en la actualidad la aplicacin de microslice a nivel mundial ha aumentado, siendo esta utilizada en Puentes, altos edificios (rascacielos) o tneles, son las estructuras que por su ubicacin, solicitud de carga y/o altas ataques de agentes ambientales se construyen con los concretos de altas resistencia; entre las principales aplicaciones en este tipo de estructuras tenemos: En el caso de puentes, incrementa durabilidad, disminuye ataques abrasivos, permite diseos ms ligeros obteniendo longitudes de ensamblaje ms largas, la resistencia a ataques de ambiente marino y mejora la colocacin debido a su rpido incremento de resistencia. En caso de edificios mejora la posibilidad de conseguir miembros ms esbeltos, conexiones fciles y simplicidad constructiva. En ambos casos se aplica adems el requerimiento de esteticidad, es decir una estructura estticamente agradable sin dejar de ser funcional. Mejora la alta resistencia inicial y el incremento a la resistencia a los ataques qumicos y ambientales, lo cual se traduce en una mayor proteccin a la armadura manteniendo as la unin entre acero y el cemento.

VI. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE MICROSLICE ENCONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA VENTAJAS Posibilidad de disminuir secciones transversales de los elementos estructurales. Rapidez en la construccin. Uso eficiente del cemento. Uso eficiente de la mano de obra. Su mdulo de deformacin es ms elevado y, por tanto, tienen un menor acortamiento debido a esfuerzos axiales. Disminuye el porcentaje de aire en la mezcla de concreto, aumenta el tiempo de fraguado inicial y final. Aumenta la vida til de la estructura. El incremento de la resistencia, resistencia a la flexin y una mayor resistencia ante el ataque de agentes agresivos externos al mismo. DESVENTAJAS Se requiere personal capacitado para su manejo Sensible a las variaciones de las materias primas Mayor precio unitario de material. Requiere excelentes condiciones de curado. Necesidad de utilizar aditivos para mejorar las propiedades de trabajabilidad de la mezcla para la colocacin del concreto en la obra. Cualquier adicin de agua, cemento o aditivo en obra alterar su diseo, perjudicando la calidad del concreto. Se deben cumplir estrictamente todas las normas referentes a manejo, proteccin y control del concreto. VII. RELACION AGUA / CEMENTANTES Y MICROSLICE

La relacin agua / cementantes es el valor caracterstico ms importante en la tecnologa del concreto, este valor es el que indica si la mezcla de concreto tendr una resistencia elevada o una resistencia baja, ya que relaciones agua /cementantes bajas indican resistencias elevadas por el contrario relaciones agua/ cementantes altas resistencias bajas pero una mejor trabajabilidad en la mezcla. Una relacin agua / cementantes no solo es agua y cemento por eso mismo se indica cementantes que pueden ser: microslice, cenizas volantes, puzolanas naturales, etc., al colocar estos otros cementantes pude ser que las relaciones agua / cemento baje pero a su vez se obtenga una mayor resistencia e incluso disminuir la cantidad de cemento y colocar uno de las adiciones previamente mencionados.

VIII. REGLAMENTACIN DEL USO LA MICROSLICEEl uso de la microslice est normado por el comit 234 de ACI, el cual tiene todas las especificaciones necesarias para el correcto uso del mismo. La norma ASTM C-1240tambin obliga a varios requisitos si se utiliza microslice en concreto, los cuales dejan saber:

El contenido de dixido de silicio debe ser como mnimo 85%. El contenido de humedad debe ser mximo 3% ya que la microslice trae consigo una cierta humedad El tamao mximo debe ser de 45 m para minimizar los agentes externos que puedan inmiscuirse en el humo. El rea especfica debe ser 15 m2/g.

Consideraciones:

Debido al agua que va a aportar la microslice a la mezcla de concreto, se debe de tener una dosificacin mnima de agua. Tambin es importante que haya un poco ms de aire dentro del concreto para que no haya problema alguno a la hora de verter el concreto. Se debe usar un agregado de tamao grande, de 19 mm sera ideal. Adems se debe utilizar la mayor cantidad de agregado grueso posible para reducir el efecto de encogimiento por secado. El concreto con humos de silicio es muy cohesivo y se comporta diferente a como se comporta el concreto convencional. Para que el concreto sea lo igual de trabajable se debe obtener un revenimiento de 4 a 5 cm mayor al revenimiento que se debe obtener en un concreto normal. Para obtener la proporcin que se debe usar se debe saber a ciencia cierta para qu es que se quiere utilizar el concreto con los humos. No hay un procedimiento cientfico para obtener las proporciones ya que intervienen muchas variables pero si hay ciertas reglas generales a seguir. Se debe obtener las proporciones necesarias para proyectos similares para que el comportamiento del concreto vare lo menos posible entre proyectos. Si se especifica con base en el desempeo, se deben escoger bien los materiales a utilizar puesto que estos son los que van a dar el desempeo final a la mezcla.

2.2. DISEO DE MEZCLARequerimientos: Resistencia requerida a los 28 das de 700 kg/cm2 Usando micro slice.

a) Seleccin de slump:De los requerimientos sabemos que no se har uso de un superplastificante por lo cual escogeremos un slump de 3 a 4.

b) Verificacin y seleccin del tamao mximo del agregado:Para una resistencia requerida mayor a 630 kg/cm2, se recomienda el uso de un agregado de tamao mximo entre 3/8 y 1/2; sin embargo el agregado que utilizaremos presenta un tamao mximo de 1

c) Seleccin del contenido ptimo de agregado grueso:

% Vol ag. grueso0.72m3/m3

W (ag. Grueso)1104kg/m3

d) Estimacin del agua de mezclado y contenido de aire:Contenido de aire1.5%

Estimacin inicial177kg

Contenido de vacos ag. Fino37.65%

Ajuste del agua de mezclado12.49kg

Agua de mezclado189.49kg/m3

e) Seleccin de la relacin agua/materiales cementicios (a/cm):a/cm0.250

f) Clculo del contenido de materiales cementicios:cm757.98kg/m3

g) Proporciones bsicas para mezcla solo cemento:Cemento0.241m3

Ag. Grueso0.399m3

Agua0.189m3

Aire0.015m3

0.844m3

Ag. Fino0.156m3

W (ag. Fino)398.18kg/m3

Las proporciones en peso sern:Cemento758.0kg/m3

Ag. Grueso1104.0kg/m3

Ag. Fino398.2kg/m3

Agua189.5kg/m3

h) Correccin por humedad y absorcin:Correccin del agregado por el contenido de humedad

Ag. Grueso (Kg/m3)Ag. Fino (Kg/m3)

1104.4411.6

Correccin del agua de mezclado

(Kg/m3)

188.7

La proporcin de los pesos corregidos ser:Cemento758kg/m3

Ag. Grueso1104kg/m3

Ag. Fino412kg/m3

Agua189kg/m3

La dosificacin del micro slice ser del 5% del peso total de cemento.

Correccin por compacidad entre los agregados (proporcin final):PROPORCIONES EN PESO

Cemento758kg/m3

Micro slice38kg/m3

Ag. Grueso834kg/m3

Ag. Fino682kg/m3

Agua189kg/m3

2.3. PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO

i. Se procede a tomar los pesos de componentes de la mezcla, tanto agregados, agua as como cemento y micro slice en las cantidades expuestas en el diseo de mezcla.

ii. Encendemos la mezcladora, pasamos a preparla humedecindola no sin antes verificar que no posea partculas extraas que puedan influir en la preparacin de la mezcla.

iii. Colocamos en la, mezcladora los componentes en el siguiente orden: agregado grueso, agregado fino, cemento, micro slice y agua que se va rociando conforme gira.

iv. Despus de observar que la mezcla se encuentra uniforme, procedemos a hacer la prueba de slump con su varillado respectivo.

v. Vaciamos el concreto en los moldes cilndricos, varillando 25 veces por capa.

vi. Se etiquetan los moldes.

vii. Se desencofran las probetas al da siguiente y se procede al curado en la poza con agua presente en el laboratorio.

viii. A los 7 y 14 das se procede a hacer la rotura de las probetas, 2 por semana, no sin antes tomar medidas de las probetas de concreto con micro slice.

ix. Se tomara nota de las fuerzas de rotura de cada probeta.

x. Se contina con el procesamiento de datos para hallar esfuerzos.

2.4. OBTENCION DE RESULTADOS

A los 7 das se obtuvieron los siguientes resultados:CONCRETO CON MICROSILICE - 7 DIAS

ProbetaDiametro Prom. (cm)AREA cm2FUERZA (lb)FUERZA (kg)Esfuerzo Kg/cm2

Probeta 110.5086.6586500.0039236.40452.84

Probeta 210.5587.4481500.0036968.40422.76

A los 14 das se obtuvieron los siguientes resultados:CONCRETO CON MICROSILICE - 14 DIAS

ProbetaDiametro Prom. (cm)AREA cm2FUERZA (lb)FUERZA (kg)Esfuerzo Kg/cm2

Probeta 110.4986.37106000.0048081.60556.69

Probeta 210.4986.37110500.0050122.80580.32

3. CONCLUSIONES

A los 7 das se obtuvieron resistencias de 452.84kg/cm2 en la probeta 1 y 422.76 kg/cm2 en la probeta 2. A los 14 das se obtuvieron resistencias de 556.69 kg/cm2 en la probeta 1 y 580.32 kg/cm2 en la probeta 2. Hay un aumento de aproximadamente 100 kg/cm2 entre el dia 7 y el 14, segn lo obtenido. Los esfuerzos obtenidos superan los esfuerzos a compresin de concreto con concreto normal y concreto con superplastificante.