View
30
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
HORMIGÓN CON NANOSÍLICE
5° TANQUE ENAGAS
DEPARTAMENTO DE I+D+i
Julio 2009
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 2de 23
1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 3
2 VENTAJAS........................................................................................................................... 3
3 EFECTOS DE LA NANOSÍLICE EN LA MATRIZ DE HORMIGÓN...................... 4
3.1 Efectos químicos: ........................................................................................................ 4
3.2 Efectos físicos: ............................................................................................................. 5
4 FICHA TÉCNICA ADITIVO GAIA NANOSÍLICE .................................................... 7
5 ENSAYOS REALIZADOS EN MAYO: CARACTERIZACIÓN DOSIFICACIÓN HORMIGÓN CON NANOSÍLICE. ........................................................................................ 8
5.1 OBJETIVO.................................................................................................................... 8
5.2 PROTOCOLO DE ENSAYOS .................................................................................. 8
5.3 Dosificación hormigón: ............................................................................................. 9
5.4 ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN. HORMIGÓN FRESCO...................... 10 5.4.1 Análisis de la consistencia: ............................................................................................10
Prueba 1: ........................................................................................................................................10 Prueba 2: ........................................................................................................................................11 Prueba 3: ........................................................................................................................................12 Prueba 4: ........................................................................................................................................12 Prueba 5: ........................................................................................................................................13 Prueba 6: ........................................................................................................................................14 Conclusión ....................................................................................................................................14
5.4.2 Análisis del contenido del aire ocluido: ...........................................................................14 Conclusión ....................................................................................................................................15
5.4.3 Análisis de la densidad:......................................................................................................15 Conclusión ....................................................................................................................................15
5.4.4 Análisis del contenido de árido grueso y módulo granulométrico del árido: ............16
5.5 ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN. HORMIGÓN ENDURECIDO ......... 16 5.5.1 Resultados resistencias a compresión:..............................................................................16 5.5.2 Resultados durabilidad del hormigón:............................................................................17 5.5.3 Resultados de homogeneidad del hormigón:..................................................................17 5.5.4 Condiciones de humedad y temperatura.........................................................................17
5.6 HORMIGÓN VERTIDO EN MOCKUP............................................................... 18 5.6.1 Acabado final superficial:...................................................................................................19 5.6.2 Testigos hormigón con malla nervometal:.......................................................................19
6 CONCLUSIÓN FINAL .................................................................................................... 20
7 ANEXOS............................................................................................................................. 20
7.1 Anexo 1: ...................................................................................................................... 20
7.2 Anexo 2: ...................................................................................................................... 22
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 3de 23
1 INTRODUCCIÓN
La nanosílice es un producto basado en el precipitado de nanosílice sintética (de mayor
finura que la microsílice), de elevada pureza y altamente reactiva, que ofrece las mismas
ventajas y efectos que la microsílice pero eliminando prácticamente toda su
problemática y limitaciones.
La nanosílice se modifica para que sea estable en agua y evitar la agregación de
partículas.
2 VENTAJAS
Las ventajas que aporta el aditivo de nanosílice en la matriz de hormigón son las
siguientes:
� Aumenta la viscosidad de la fase líquida, mejorando la resistencia a la
segregación y la trabajabilidad.
- Fotografía electrónica TEM de
nanosílice a 100 nm - Fotografía electrónica SEM de nanosílice desecada.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 4de 23
� Acelera la hidratación, actuando como centros de cristalización.
� Rellena huecos disminuyendo la porosidad del hormigón y por tanto mejora la
durabilidad del hormigón.
� Evita la enfermedad de la silicosis en comparación con el humo de sílice.
� Cuida el medioambiente, y evita la contaminación por partículas.
3 EFECTOS DE LA NANOSÍLICE EN LA MATRIZ DE HORMIGÓN
Efectos químicos y físicos.
3.1 Efectos químicos:
Las reacciones químicas de hidratación de los compuestos del cemento, son las
responsables de los procesos de fraguado y adquisición de resistencias de los materiales
base cemento. Los compuestos hidratados mayoritarios resultantes son los siguientes:
� Gel C-S-H: constituye entre un 50-60 % del volumen del total de la pasta de
cemento hidratada y aporta al material endurecido una matriz que conecta y une
los áridos.
� La portlandita Ca (OH)2: constituye entre el 20-25 % del volumen de la pasta de
cemento hidratada. Al contrario que el gel CSH, tiene una estequiometría
definida y es un compuesto cristalino, tendiendo a formar grandes cristales de
simetría hexagonal o prismática. En función del espacio disponible para su
formación, temperatura e impurezas del sistema. En comparación con el gel
CSH apenas contribuye a crear resistencia, debido a que su carácter enlazante es
mínimo. Esto es debido al mayor tamaño de sus cristales, que condiciona que
tenga una menor superficie específica.
La nanosílice reacciona con la portlandita libre (actividad puzolánica) generada en la
hidratación del cemento para formar más gel C-S-H.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 5de 23
Por lo tanto, al aumentar la producción de gel C-S-H, aumentan las resistencias
mecánicas. Al disminuir la cantidad de Portlandita mejora la durabilidad del
hormigón, ya que ésta puede reaccionar con agentes químicos externos.
La reactividad de la nanosílice está directamente relacionada con el tamaño de
partícula. Además, la reacción puzolánica entre la portlandita y el gel C-S-H continúa
lentamente durante un prolongado periodo de tiempo. Por lo que las resistencias
mecánicas siguen aumentando a edades avanzadas, más de 28 días.
3.2 Efectos físicos:
Debido a que se genera más gel C-S-H, las cadenas de silicatos han aumentado de
tamaño, rellenando huecos y aumentando consecuentemente las resistencias. Éste efecto
es mayor a primeras edades debido a que la reacción es más enérgica por haber más
cantidad de portlandita a edades tempranas, se forma mayor cantidad de gel.
Al aumentar la cantidad de finos mediante la adición de nanosílice también se mejora la
reología de la mezcla al presentar una menor oposición al fluir, se produce una mezcla
más homogénea. Lo cual se traduce en mayor compacidad y durabilidad frente a
ataques químicos.
Portlandita Ca(OH)2
Gel C-S-H
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 6de 23
- Distribución de partículas homogénea y
compacta.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 7de 23
4 FICHA TÉCNICA ADITIVO GAIA NANOSÍLICE
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 8de 23
5 ENSAYOS REALIZADOS EN MAYO: CARACTERIZACIÓN DOSIFICACIÓN
HORMIGÓN CON NANOSÍLICE.
5.1 OBJETIVO
El objetivo de los siguientes ensayos es, obtener un hormigón de consistencia baja (6 ± 2
cm de consistencia) pero a la vez trabajable durante un periodo de tiempo de 1 hora
aproximadamente, ya que se aplicará a una estructura en forma de cúpula. La zona de
arranque de la cúpula tiene una inclinación de 30 ° con un espesor de 40 cm y a los 5 m,
el ángulo de inclinación es de 27° y espesor 20 cm. Para ello, se realizaron ensayos
preliminares en matriz de hormigón con un aditivo que contiene nanosílice de las
características apropiadas en su composición para mejorar la reología y compensar la
reducción de la cantidad de cemento, ya que dicho aditivo aumenta las resistencias
mecánicas sobre todo a edades tempranas.
5.2 PROTOCOLO DE ENSAYOS
Para los ensayos de caracterización de la dosificación del hormigón con nanosílice, se
fabricaron en planta 6 amasadas de 4 m3 cada una.
A pie de obra, se tomaron muestras de hormigón de cada amasada al inicio de la
descarga, a un cuarto y a los tres cuartos para realizar los ensayos de caracterización de
la dosificación prueba.
Con cada muestra de hormigón fresco se llevaron a cabo los siguientes análisis de
caracterización: consistencia del hormigón con el cono de Abrams (según UNE
83313:90), contenido de aire ocluido (según UNE 83315:96), densidad (según UNE
833117:91) y contenido de árido grueso (según UNE 7295:76). Además en cada análisis
se toma la medida de la humedad, temperatura ambiente y temperatura del hormigón.
También se fabricaron 90 probetas cilíndricas de 15 X 30 cm para medir roturas a
compresión, durabilidad y homogeneidad del hormigón.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 9de 23
Tabla resumen del protocolo de trabajo de los ensayos de caracterización del hormigón.
5.3 DOSIFICACIÓN HORMIGÓN:
La dosificación de hormigón con nanosílice que se caracterizó fue la siguiente:
DOSIFICACIÓN HNS
m3
Agua aditivos (l) 4,27
Agua añadida (l) 139,00
Agua total (kg) 143,27
A/c 0,41
CEM I 52,5 N/SR (kg) 350
Arena de huelva 0-4 (kg) 491
Arena de Excavo 0-4 (kg) 431
Árido de Excavo 4/12 (kg) 393
Árido de Excavo 12/25 (kg) 688
Polifuncional MELCRET PF 30 (%) 0,62
Polifuncional MELCRET PF 30 (kg) 2,17
Nanosílice (%) 1
Nanosílice (kg) 3,5
% Finos árido ≤ 0,063 mm 3,15
Densidad hormigón teórica (kg/m3) 2565,20
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 10de 23
5.4 ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN. HORMIGÓN FRESCO
Los ensayos realizados en hormigón fresco fueron: medida de la consistencia, aire
ocluido, densidad y peso granulométrico.
5.4.1 Análisis de la consistencia:
Se analizó la consistencia de los 6 hormigones prueba al inicio, a un cuarto y a tres
cuartos de la descarga del camión hormigonera.
ENSAYSO HORMIGÓN FRESCO
1ª descarga 2ª descarga 3ª descarga
P1 6 6 5
P2 5 5 5
P3 6 6 5
P4 6 6 6
P5 6 6 7
Cono de Abrams (cm)
P6 5 5 5
Mantenimiento de la consistencia
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50
Minutos
cm
P1_1 P2_1 P3_1 P4_1 P5_1 P6_1
Representación gráfica del mantenimiento de la consistencia en el tiempo.
Prueba 1:
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 11de 23
1ª Descarga. Cono Abrams 6 cm. 2ª Descarga. Cono Abrams 6 cm.
3ª Descarga. Cono Abrams 5 cm.
Prueba 2:
1ª Descarga. Cono Abrams 5 cm. 2ª Descarga. Cono Abrams 5 cm
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 12de 23
3ª Descarga. Cono Abrams 5 cm.
Prueba 3:
1ª Descarga. Cono Abrams 6 cm. 2ª Descarga. Cono Abrams 6 cm
3ª Descarga. Cono Abrams 5 cm.
Prueba 4:
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 13de 23
1ª Descarga. Cono Abrams 6 cm. 2ª Descarga. Cono Abrams 6 cm
3ª Descarga. Cono Abrams 6 cm.
Prueba 5:
1ª Descarga. Cono Abrams 6 cm. 2ª Descarga. Cono Abrams 6 cm.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 14de 23
3ª Descarga. Cono Abrams 7 cm.
Prueba 6:
1ª Descarga. Cono Abrams 5 cm. 2ª Descarga. Cono Abrams 5 cm.
Conclusión
La consistencia del hormigón en todos los ensayos realizados se mantuvo en un valor
de 6 ± 1 cm. El tiempo transcurrido desde la fabricación del hormigón hasta la
realización del último ensayo de la consistencia en cada prueba, fue de 45 a 69 minutos.
5.4.2 Análisis del contenido del aire ocluido:
Se analizó el aire ocluido de los 6 hormigones prueba al inicio, a un cuarto y a tres
cuartos de la descarga del camión hormigonera.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 15de 23
ENSAYO HORMIGÓN FRESCO. AIRE OCLUIDO 1ª descarga 2ª descarga 3ª descarga
P1 1,9 2,2 2,2
P2 1,6 1,9 1,9
P3 1,9 2,1 1,9
P4 1,8 1,8 1,8
P5 2 1,9 2,2
Aire ocluido (% del
volumen del hormigón).
P6 1,9 1,8 1,8
Conclusión
El aire ocluido del hormigón se mantuvo en un valor de 2 ± 0,2 %, excepto en un caso
que se obtuvo un valor de 1,6 %.
5.4.3 Análisis de la densidad:
Se analizó la densidad de los 6 hormigones prueba al inicio, a un cuarto y a tres cuartos
de la descarga del camión hormigonera.
ENSAYO HORMIGÓN FRESCO. DENSIDAD HORMIGÓN
1ª descarga 2ª descarga 3ª descarga
P1 2420 2410 2408
P2 2431 2419 2435
P3 2423 2414 2416
P4 2412 2417 2419
P5 2414 2410 2411
Densidad (kg/m3)
P6 2421 2424 2415
Conclusión
La densidad promedio del hormigón fresco de todas las pruebas realizadas fue de
2417,72 Kg/m3.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 16de 23
5.4.4 Análisis del contenido de árido grueso y módulo granulométrico del árido:
Para el análisis del contenido de árido grueso y módulo granulométrico, se tomaron las
medidas del peso de hormigón de las 6 pruebas hormigón al inicio, a un cuarto y a tres
cuartos de la descarga del hormigón.
ENSAYO HORMIGÓN FRESCO.
Contenido árido grueso y módulo granulométrico.
1ª descarga 2ª descarga 3ª descarga
P1 2557 2361 2641
P2 2556 2514 2560
P3 2555 2512 2507
P4 2600 2522 2516
P5 2516 2553 2526
Peso muestra hormigón (kg)
P6 2531 2560 2551
5.5 ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN. HORMIGÓN ENDURECIDO
Las probetas cilíndricas se fabricaron para analizar las resistencias de la rotura a
compresión a 2, 14 y 28 días, durabilidad del hormigón a través de los ensayos de
penetración del agua, porosidad y capilaridad. Además para analizar la homogeneidad
de la matriz del hormigón de cada amasada, se hicieron probetas al inicio, a un cuarto y
a tres cuartos de la descarga del camión hormigonera, el análisis se realiza a los 7 días
de edad.
En la fabricación de probetas, se observa un buen comportamiento del hormigón frente al vibrado.
5.5.1 Resultados resistencias a compresión:
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 17de 23
ENSAYOS HORMIGÓN ENDURECIDO
RESISTENCIA A COMPRESIÓN (MPa)
DÍAS 2 días 14 días 28 días
P1 39,55 50 54,3
P2 37,65 49,05 55,6
P3 37 48,75 52,8
P4 36,3 50,35 54,3
P5 39,2 53,25 53,1
P6 37,55 48,85 58,00
A los 28 días de edad, se alcanzaron entre 52 y 58 MPa.
5.5.2 Resultados durabilidad del hormigón:
ENSAYOS HORMIGÓN ENDURECIDO
DURABILIDAD
Penetración de agua Porosidad Capilaridad
P1
P2
P3
P4
P5
P6
5.5.3 Resultados de homogeneidad del hormigón:
ENSAYOS HORMIGÓN ENDURECIDO
HOMOGENEIDAD. Resistencia a compresión (MPa)
7 días 1ª descarga 2ª descarga 3ª descarga
P1 45,55 46,65 44,95
P2 46,75 45,15 46,4
P3 44,8 44,8 45,6
P4 45,05 44,7 44,55
P5 45,1 44,8 46,6
P6 45,2 46,7 47,35
5.5.4 Condiciones de humedad y temperatura
Las condiciones de humedad y temperatura que se dieron durante la realización de los
ensayos de caracterización del hormigón, fueron las siguientes:
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 18de 23
ENSAYSO HORMIGÓN FRESCO
1ª descarga 2ª descarga 3ª descarga
P1 42 42 42
P2 36 32 27
P3 25 25 26
P4 32 29 28
P5 37 39 37
Humedad (%)
P6 27 30 31
P1 22 22 22
P2 23 25,3 27,1
P3 28,5 28,6 28,2
P4 29,2 30,1 31,7
P5 29,4 29,1 29,3
Tª ambiente (°C)
P6 32,8 31,6 32
P1 25 25 26
P2 26 27 28
P3 28 29 29
P4 29 30 30
P5 30 30 30
Tª hormigón (°C)
P6 30 30 30
5.6 HORMIGÓN VERTIDO EN MOCKUP
La estructura mock-up posee de forma horizontal una malla de tipo de nervomental
para obtener una junta.
Parte del hormigón de cada camión se vertió en la estructura mockup. La primera mitad
se llenó con el hormigón de la prueba 1,2 y 3. Su puesta en obra fue satisfactoria ya que
se mantuvo la consistencia del hormigón en el tiempo.
Malla nervometal
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 19de 23
Vibrado hormigón con nanosílice.
Transcurridas aproximadamente 4 horas, se llevó a cabo el vertido de la segunda mitad
de la estructura mockup con el hormigón de la prueba 6.
5.6.1 Acabado final superficial:
A las 24 horas de fraguado del hormigón se analizó el acabado final superficial y en
general, se observó un buen acabado final. No obstante, se vieron pequeñas fisuras en
algunas zonas donde no se aplicó con rapidez el líquido de curado, posiblemente se
produjeron por las altas temperaturas de trabajo.
Acabado superficial final del hormigón con nanosílice.
5.6.2 Testigos hormigón con malla nervometal:
A las 24 horas de fraguado se extrajeron 2 testigos de hormigón de la zona de la junta
para analizar la unión en dicha zona:
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 20de 23
Ejecución de la toma de testigos del hormigón con malla nervomatal.
La apreciación es buena, pero aparece una coquera al final de uno de los testigos debido
a que en la ejecución no se vibró bien el hormigón en esa zona de la junta.
Testigos de hormigón con malla nervometal.
6 CONCLUSIÓN FINAL
Todos los resultados obtenidos hasta la fecha de los ensayos realizados al hormigón con
nanosílice, cumplen con las especificaciones generales del proyecto. Posee la reología,
consistencia y trabajabilidad óptima para la puesta en obra y un buen acabado
superficial final.
7 ANEXOS
7.1 ANEXO 1:
Acta de los resultados de los ensayos de homogeneidad: resistencias a 7 días de edad.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 21de 23
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 22de 23
7.2 ANEXO 2:
Acta de los resultados de los ensayos de resistencia a compresión a 2, 14 y 28 días.
Hormigón con nanosílice.
Departamento I+D+i
Página 23de 23
Recommended