UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN

INTRODUCCION

Es comn que la mayora de las personas piensen que la seguridad est en relacin con el tamao de los elementos estructurales. Por eso es tan comn que las personas vean un edificio, donde entre ms acero y concreto, resistir mejor los fenmenos naturales.

Sin embargo respecto a las edificaciones, las tcnicas constructivas ofrecern en el futuro edificios con elementos estructurales ms ligeros y delgados, pero con una resistencia sumamente mayor y a un costo bajo.

Una tecnologa que viene utilizndose algn tiempo atrs en los pases de EEUU, Japn, Canad, Noruega y Francia son los concretos de alta resistencia, aplicaciones en plataformas petroleras, puentes y edificaciones de gran envergadura. Por contrario en el Per su uso se limita a muy contados casos en los que figuran pequeas aplicaciones mineras y algunas edificaciones (Kosmatka; Kerkhoff; William. 2004).

La microslice son sub productos de las plantas de fundicin del ferro-silicio, el cual se presenta en forma de polvo de muy alta fineza, gracias a sus excelentes propiedades puzolnicas, incrementa en forma significativa la resistencia a la compresin del concreto.

Este incremento en la resistencia a la compresin, acompaado en incrementos en las resistencias a la flexin y corte, as como el mdulo de elasticidad del concreto, es debido a la reaccin puzolnica de las microslices que, al reaccionar qumicamente con el hidrxido de calcio, producto de la reaccin del cemento, contribuyen a incrementar en forma importante el contenido de gel de la pasta y a disminuir los poros capilares, lo cual permite ganancias importantes en la resistencia entre 7, 28 y 90 das, siempre que se mantengan adecuadas condiciones de curado.

La alta fineza de las microslices, del orden de los 200,000 cm2/gr., es su principal inconveniente en la medida que tiende a secar la mezcla y obliga a emplear mayores contenidos de agua al disminuir la trabajabilidad y aumentar la consistencia. Para evitar esta adicin de agua, con todos los inconvenientes que ello significa, se ha encontrado conveniente adicionar a la mezcla superplastificantes de los tipos F o G de la Norma ASTM C - 494(. Ellos, al fluidificar la mezcla facilitan su colocacin al mismo tiempo contribuyen a una mejor hidratacin de la misma.

El trabajo de investigacin que se presenta, pretende aplicaciones prcticas en la Ciudad de Hunuco, utilizando microslice Silica Fume y el superplastificante EUCO 537( para determinar las resistencias a la compresin que es posible alcanzar cuando se incorpora cantidades adecuadamente dosificadas de ambos materiales.

En nuestro experimento realizaremos tres grupos experimentales:

El primer grupo viene a ser un concreto convencional con relacin agua cemento mxima de 0.45 (grupo de control), el segundo, tercero y cuarto grupo tienen adiciones de microslice al concreto convencional, en porcentaje de 5%, 7.5% y 10% respectivamente, del peso de cemento. Debido a la adicin de microslice se tendr una demanda de agua muy alto para mantener la consistencia plstica, con asentamientos de 3 a 4. Para evitar usar el agua, adicionaremos superplastificante, el cual es recomendado cuando se hace uso de microslice en la preparacin de concreto.

Se harn ensayos del concreto fresco as como asentamiento y peso unitario del concreto, y para el concreto endurecido se realizar ensayos de resistencia a la compresin (probetas de 6x12).

En los ensayos realizados para tener una consistencia plstica y buena trabajabilidad del concreto, se adicion superplastificante de 3.85 kg, 1.93 kg y 3.94 kg en el segundo, tercero y cuarto grupo experimental, obteniendo con estos valores un concreto trabajable, en el segundo grupo se tuvo un asentamiento de 11.5 cm que es ligeramente mayor.

En los ensayos de resistencia a la compresin promedio (fcr) se lleg a obtener resultados de incremento de 22.97%, 27.41% y 38.63% con respecto al grupo de control.

Concluidos stos, se efectu estudios de costos por unidad cbica de concreto, llegando a tener costos ms caros con adicin de microslice.

Se finaliz en conclusiones y recomendaciones.

CAPITULO I 1.1. TITULO MEJORAMIENTO DEL CONCRETO UTILIZANDO MICROSILICE Y ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE1.2. ANTECEDENTES1.2.1. ANTECEDENTES LOCALES

El uso de adiciones minerales en el concreto, no es una tecnologa reciente, actualmente, el uso de adiciones minerales al concreto y al cemento, se ha difundido mundialmente, estando en boga el uso de materiales como la ceniza volante, fibras, microslice.

Este incremento, del uso de estos materiales en el concreto se debe principalmente a las mejoras de las propiedades de la misma, tanto en estado fresco como en estado endurecido.

En nuestro medio, estos materiales y su aplicacin son poco conocidos.

Habiendo realizado las investigaciones bibliogrficas con respecto al presente trabajo de investigacin no se ha encontrado investigaciones similares en la biblioteca central de la Universidad Nacional Hermilio Valdizan.1.2.2. ANTECEDENTES NACIONALES

GALINDO TAMBO, FELICIANA MARIA. En su tesis titulado la microslice y su empleo en concreto de alta resistencia UNI, Lima -1999.Tiene la siguiente conclusin: pag. 20,211.- Reduccin significativa en la permeabilidad y modificaciones importantes en la distribucin, porosidad total y tamao de los poros tanto de la pasta como del concreto.

2.- Reduccin o eliminacin del contenido de hidrxido de calcio lavable de la pasta de cemento.

3.- Incremento en la resistencia de las barras de mortero a expansin destructiva con la consiguiente reduccin de las expansiones destructivas lcali slice.4.- No se conoce incompatibilidad de microslice con algn aditivo, ms bien con algunos aditivos funcionan ms eficiente que con otros. Siempre es necesario realizar pruebas en el laboratorio.

JIMENEZ GOMEZ, RUBEN DANTE. En su tesis titulado efectos de la incorporacin del aditivo superplastificante sobre las propiedades del concreto, utilizando el cemento tipo I, UNI, Lima - 2000. Concluye:El aditivo superplastificante tipo F, tiene dos aplicaciones diferentes:1.- Como super-fluidificante. Se dosifican entre 0.5 al 1% del peso del cemento y segn la granulometra de los agregados, cantidad y tipo de cemento. Se usa en: Colocacin de concretos con ligera vibracin en lugares poco accesible o con gran cuanta de acero. Rapidez en la colocacin de concreto bombeado. En morteros y lechadas de inyecciones.

2.- Como super reductor de agua. Se dosifican entre 1 al 2% del peso del cemento y segn la granulometra de los agregados, cantidad y tipo de cemento. Se usa en:

Confiere al concreto altas resistencias iniciales y finales debido a la fuerte reduccin de agua. Mejora la resistencia al impacto y abrasin

Disminuye el calor de hidratacin.

Mejora la adherencia del concreto acero de refuerzo.

Posibilita el desencofrado en poco tiempo.

En sus ensayos llega a los siguientes resultados:

RESISTENCIA A LA COMPRESION A LOS 28 DIAS

Fuente: JIMENEZ GOMEZ, RUBEN DANTE tesis titulado efectos de la incorporacin del aditivo superplastificante sobre las propiedades del concreto, utilizando el cemento tipo I, UNI, Lima 2000.

PATRICIA VILCA ARANDA. En sus tesis titulado Obtencin de concreto de alta resistencia UNI, Lima 2008 Concluye:- La resistencia a la traccin por compresin diametral del concreto con aditivo, a los 90 das de edad se incrementa en 12%, y en el concreto con aditivo ms microslice se incrementa en 73%.- La resistencia a la compresin del concreto se incrementa conforme aumenta su edad:Concreto patrn a los 28das=100%(638.09 kg/cm2)

Concreto patrn ms aditivo (1.2%) a los 90das =127% (812.12 kg/cm2)

Concreto patrn ms aditivo (1.5%) mas microslice (15%) a los 180 das = 219% (1400.05 kg/cm2)

Fuente: PATRICIA VILCA ARANDA. En sus tesis titulado Obtencin de concreto de alta resistencia UNI, Lima 2008

1.2.3. ANTECEDENTES INTERNACIONALES

ALBORNOZ, R. Y FARIAS, M. (2000) en su Tesis de Grado Titulado Comportamiento de la resistencia del concreto con el uso de aditivos Superplastificantes. En la ciudad de Valencia, realiz esta investigacin con el propsito de analizar el comportamiento de la resistencia del concreto con el uso de dos aditivos reductores de agua de fcil obtencin en el mercado.

Donde Concluye lo siguiente: Dependiendo de la dosis y; tipo de aditivo la resistencia a las 24 horas se incrementan entre un mnimo del 14 por ciento y un mximo del 78 por ciento; a los 3 das entre un 32 por ciento y un 45 por ciento; a los 23 das entre un 10 por ciento y un 27 ciento. Llegndose a suponer que en el caso de necesitar resistencias elevadas a edades temprana, el uso de aditivos Superplastificantes es muy recomendable. En dicha investigacin se utiliz la metodologa de observacin, recoleccin de datos, entrevistas, anlisis de la informacin y revisin bibliogrfica.

Recomendando en su trabajo realizar estudios del comportamiento de las mezclas de concreta dosis superior de aditivos, pues es de esperarse que llegando a una dosis determinada, la mezcla de concreto se ve afectada desfavorablemente tanto en resistencia, como en asentamiento, por el exceso de dosificacin.

REBECA PAZ AGUILAR MUNDACA VALDIVIA, en su Tesis de Grado Titulado Determinacin de la influencia de las nanomolculas de slice en el concreto frente a un factor que afecta su durabilidad, Chile 2007, Concluye:1.- Las muestras con mayor contenido de nanoslice evidenciaron un comportamiento mejor en cuanto a que se vieron menos afectadas o alteradas fsica y qumicamente por el agente agresivo solucin de sulfato de sodio.

Es posible establecer que gran beneficio que aportara la mayor adicin de nanoslice en cuanto a la durabilidad del concreto frente a la accin de un agente qumicamente agresivo, es que obstaculiza y restringe su ingreso, rellenando los espacios vacos independientemente del tamao de estos (de la razn A/C), mejorando la morfologa superficial del concreto y por ende la posibilidad de que la solucin de sulfato penetre a travs de los mecanismos de infiltracin y ataque al concreto.2.- En relacin Comparacin de resultados con propiedades mecnicas y propiedades de trabajabilidad:

Aunque las adiciones ptimas son distintas no son excluyentes unas de otras, ya que en ningn caso se aprecia una desmejora en el material por aumentos en la adicin de nanoslice sobre el ptimo, sino que solo se consideran ineficientes. En la mayora de los casos existe una tendencia donde: la razn A/C 0.65 necesita una cantidad mayor o igual de nanoslice para alcanzar el ptimo, que A/C 0.55.

CARLOS EDUARDO MORATAYA CORDOVA, en su trabajo de graduacin titulado Concreto de alta resistencia (experimentacin en Guatemala), Universidad San Carlos de Guatemala 2005, Concluye:1.- La resistencia alcanzada por los ensayos supera a los 9,000 PSI (630kg/cm) a 28 das para los concretos con 12.5 sacos de cemento con microslice y aditivos reductores de agua de alto rango y plastificantes. Con relaciones de agua/cemento entre 0.28 a 0.36 para distintos tipos de arenas.

2.- El costo de este tipo de concreto es mucho mayor al de un tradicional, debido a la presencia de microslices, aditivos y el aumento en la cantidad de cemento; pero el beneficio en la disminucin de tiempo en alcanzar resistencias altas, y en la disminucin de grandes secciones estructurales y la durabilidad que tiene, lo hace tambin una buena opcin a tomar en cuenta. 3.- Este concreto no requiere de maquinaria especial para su realizacin, pues se rige igual que el tradicional, solamente requiere mayor control de calidad entre los materiales y el tiempo de ejecucin.1.2.4. COMPENDIO (ESTRATO) REFERENTE AL TITULO QUE SE INVESTIGA (infoconcrete@yahoo.fr )

De acuerdo a Mindess. en 1988, las microslices incrementan la resistencia del concreto fuertemente, principalmente debido a su incremento de la resistencia por adherencia entre la pasta y las partculas de agregado.

Como indic Sellevold en 1987 El incremento en la coherencia (cohesividad) deber beneficiar la estructura en trminos de reducir la segregacin y los bolsones de agua debajo de acero de refuerzo y el agregado grueso. Monteiro y Metha en 1986 determinaron que la presencia de la microslice reduce el espesor de la zona de transicin entre la pasta y las partculas de agregado, dando lugar a la reduccin de la exudacin.

La reaccin puzolnica brinda mejoras importante de la resistencia en el tiempo en concreto endurecido, las partculas de microslice incrementan el acomodo del material slido al llenar los espacios entre los granos de cemento, de la misma manera como el cemento llena los espacios entre las partculas de agregado fino, y stas llenan los espacios entre las partculas de agregado grueso en el concreto. Esta analoga se aplica nicamente cuando las fuerzas superficiales entre partculas de cemento son despreciables, esto es, cuando existe suficiente aditivo presente para compensar el efecto de las fuerzas superficiales.

Grutzeck, Roy y Wolfe-Confer, en 1982, ha sugerido un modelo -gel- de la hidratacin de los cementos microslice-cemento de acuerdo a este modelo, la microslice contacta con el agua de mezclado y forma un gel rico en slice, absorbiendo la mayora del agua disponible. Entonces el gel se aglomera entre los granos del cemento no hidratado, revistiendo los granos en el proceso. El hidrxido de calcio reacciona con la superficie exterior de este gel para formar C.S.H. Este gel se forma en los vacos del C.S.H producido por la hidratacin del cemento, produciendo una estructura muy densa.

Las microslices fueron ensayadas para ser usadas en el concreto en la dcada de los 50 en Noruega. Se obtuvo buenos resultados en la resistencia del concreto y posteriormente se determin que en su exposicin a los sulfatos los concretos preparados incorporando microslice eran tan resistentes como aquellos preparados utilizando cemento resistente a los sulfatos.1.3. FORMULACION DEL PROBLEMA

Desde muchos aos atrs venimos utilizando el concreto convencional para todo tipo de construcciones ya sea viales, hidrulicas, edificaciones, etc. Los cuales podemos mencionar en las diferentes aplicaciones, as como:

Cuando se desea ambientes amplios, usamos vigas de secciones mayores, por lo que se tiene problema de mayor peso, as mismo se tiene un incremento en el costo por la cantidad de concreto que ingresarn en este elemento.

El desprendimiento de los pavimentos que son ocasionados por el alto trnsito de los vehculos, los cuales generan cargas de impacto que daan al pavimento.

La corrosin del acero por la baja impermeabilidad del concreto en estructuras hidrulicas.

La destruccin del concreto expuesto a condiciones de suelo con agentes agresivos qumicos.

A todo lo expuesto, planteamos o proponemos como una alternativa de solucin, la utilizacin del microslice en la mezcla de concreto, como propuesta para permitir reducir la seccin de los elementos estructurales, utilizar ambientes amplios, y dar mayor resistencia y durabilidad bajo determinadas condiciones de exposicin ambiental, debido a sus propiedades fsicas y mecnicas.

1.4. DEFINICION DEL PROBLEMA

Qu proporcin de microslice es ideal para mejorar la resistencia mecnica del concreto en nuestra zona de Hunuco?1.5. JUSTIFICACIN

El presente trabajo de investigacin ampliar los conocimientos, porque los resultados sern de utilidad para los estudiantes, profesionales y aquellos que estn vinculados a la construccin, fomentando el conocimiento de este material y su aplicacin en las estructuras de concreto.

Los resultados nos permitirn conocer la resistencia mecnica a la compresin, lo que nos permitir aplicar o formular estructuras con menor seccin y ms durables en edificaciones, obras hidrulicas y obras viales.a) IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION

Utilizando los avances tecnolgicos, realizando pruebas e investigaciones que logren un adecuado diseo de mezcla en diferentes proporciones y se comprueben sus excelentes propiedades al estado fresco y endurecido, que en conjunto con los diseos estructurales (grandes luces, condiciones de exposicin a suelos agresivos, etc.) y adicin de minerales en la preparacin de concreto se logran desarrollar construcciones sin necesidad de tener que hacer refacciones a posteriori que generen mayor costo en la mano de obra por imperfecciones en el acabado.

b) IMPACTO SOCIAL DE LA INVESTIGACION

Como ya mencionamos en los acpites anteriores en nuestra regin venimos produciendo concreto convencional, por falta de informacin de stos, por tal motivo el estudio de investigacin desarrollar conceptos, aplicaciones, ventajas, desventajas, costos que permitan optimizar tiempo, economa, materiales con aplicacin de microslice en el concreto en las construcciones, teniendo en cuenta la dificultad, tipo, condicin ambiental que se podran presentar.

c) APORTES DE LA INVESTIGACION

La investigacin permitir brindarles informacin sobre el comportamiento de microslice en el concreto a todos los que estamos inmersos en el campo de la Ingeniera civil.

Promueve a los alumnos de nuestra facultad a realizar estudios de minerales que puedan mejorar la calidad del concreto.

Incrementar nuestro conocimiento en tema de concreto mejorados.

Con la utilizacin de concretos de mayor resistencia a la compresin se garantiza una mayor vida til a todo tipo de obras, ya sean: viales, hidrulicas, edificaciones, etc; como tambin garantiza menores costos de mantenimiento de las mismas.1.6. LIMITACIONES

En la regin de Hunuco, no contamos con laboratorios especializados, que nos permitan realizar ensayos al cien por ciento, slo contando con ensayos bsicos, por lo que se acudir a la ciudad de Lima para realizar los ensayos de resistencia a compresin de las probetas. Las Universidades Capitalinas cuentan con laboratorios bien equipados para realizar ensayos del concreto al 100% (tiempo de fraguado, exudacin, contenido de aire, calor de hidratacin, flexin y mdulo de elasticidad).

Nuestra investigacin est orientado a realizar ensayo de resistencia a la compresin del concreto.

El costo de los ensayos del concreto se encarece debido al transporte de los agregados (piedra chancada y arena) a la ciudad de Lima.

El concreto con adicin de microslice mejora la durabilidad, permeabilidad, que protege del ataque de agentes agresivos qumico; estos no son materia de ensayos, pudiendo ser tema de otra investigacin.

Falta de informacin bibliogrfica; no se cuenta con trabajos desarrollados de este tipo por lo que ser el primero en nuestra zona.

En nuestro medio la produccin de agregado grueso (piedra chancada) es mnima y en tiempos cortos, por lo que no facilitan realizar ensayos con diferentes canteras.

Apoyo de las empresas constructoras a hacer estudios de investigacin.

En el plan de tesis se seal realizar ensayo de tiempo de fraguado del concreto fresco, pero el Laboratorio de la Unheval no cuenta con el instrumento (aparato de vicat), por lo que no se llev acabo este ensayo.1.7. MARCO DE REFERENCIA1.7.1 UBICACIONDEPARTAMENTO : HUANUCOPROVINCIA

: HUANUCODISTRITO

: HUANUCO1.7.2 DATOS GEOGRAFICOS

El departamento de Hunuco est ubicado en la zona centro-oriental del Per. Su topografa accidentada se caracteriza por presentar regiones correspondientes a la sierra y selva. Limita por el norte con los departamentos de La Libertad y San Martn; por el este con Loreto, Ucayali y Pasco; por el sur, con Pasco; por el oeste con Pasco, Lima y Ancash.

Tiene una extensin de 35 315 km2 y su poblacin supera los 600 000 habitantes.

Latitud sur: 8 21 47".

Longitud oeste: entre 76 18 56" y 77 18 52,5".

1.7.3 CLIMA

Su capital es Hunuco, que goza de un privilegiado clima templado cuyo promedio anual es de 20C.

CAPITULO IIMARCO TEORICO

2.1. CONCEPTO Y APLICACIN DE LA MICROSILICE2.1.1. INTRODUCCION

Los compuestos puzolnicos han sido empleados como conglomerado desde la poca de los romanos en que se utiliz roca volcnica mezclada con cal como material aglomerante en las construcciones, algunas de las cuales, como el panten de Adriano o el Acueducto de Segovia, han sobrevivido hasta la actualidad.

Las puzolanas, cuyo nombre proviene de los yacimientos de la localidad de Puzzuoli cerca de Npoles en Italia, son materiales que por s mismos no poseen propiedades conglomerantes pero que, en presencia de cal y agua, forman compuestos insolubles y estables con las caractersticas de gel.

Las puzolanas son materiales de alta fineza que tienen un alto contenido de slice, adems de calcio y almina. Estos elementos reaccionan, en presencia del agua, con el hidrxido de calcio proveniente de la hidratacin del cemento formndose materiales conglomerantes.

Las puzolanas pueden dividirse en naturales y artificiales, siendo las primeras de origen volcnico o sedimentario. Entre las puzolanas artificiales se encuentran las cenizas, las escorias de alto horno finamente molidas, y las microslices. Estas ltimas son un nuevo material puzolnico de gran desarrollo en la actualidad.2.1.2. ALCANCE

Las microslices, se obtienen como un subproducto de la fabricacin de ferro-silicio metlico, y se originan por la condensacin de vapores de oxido de silicio. Las microslices son un material que posee actividad puzolnica, lo que le permite ser aplicado en el concreto como un material de adicin al cementante.

Las microslices se emplean en la industria de la construccin como materiales a ser utilizados conjuntamente como el cemento para formar materiales cementantes debido a sus propiedades puzolnicas. Su empleo conjuntamente con aditivos superplastificantes, que han abierto nuevas posibilidades para el empleo de aquellas, permite su uso como material cementante suplementario, especialmente para producir concreto de muy alta resistencia.2.1.3. DEFINICION DE MICROSILICE

La microslice es un subproducto que resulta de la reduccin del cuarzo de alta pureza con carbn mineral en hornos de arco elctrico durante la fabricacin de ferrosilicio y silicio metlico. Tan pronto como los vapores de xido de slice toman contacto con el oxgeno de la atmsfera en la parte fra del horno, el humo, con alto contenido de dixido se silicio amorfo, se oxida y condensa en forma de partculas esfricas de dimetro muy pequeo las cuales son colectadas por filtracin de los gases que escapan de los hornos.

La microslice as obtenida presenta como caractersticas fundamentales su alto contenido de slice, sus partculas de perfil esfrico extremadamente finas, y su elevada superficie especifica.

Compuesto a base de humo de slice es una puzolana que reacciona qumicamente en el concreto para formar ms gel del silicato de calcio para mejorar la resistencia y la impermeabilidad del concreto, es un material que llena los vacos entre las partculas del cemento obtenindose un concreto extremadamente denso e impermeable.

La microslice se conoce con diversos nombres; como polvo de dixido de silicio (silica dust): humo de dixido de silicio condensado (condensed silica fume); y dixido de silicio pulverizado (silica fume). En Estados Unidos se le conoce como microsilica o silica fume. En el Per como microslice. (www.construaprende.com)

El comit 116 del ACI define a la microslice como a una slice no cristalina muy fina producida por hornos de arcos elctricos como un sub producto de la fabricacin de silicio metlico o ferro-silicio

2.1.4. PROPIEDADES FISICAS DEL MICROSILICEa. GENERALIDADES

Si bien existen diferentes composiciones qumicas, color y contenido de carbn en las microslices, dependiendo del tipo de produccin, ellas presentan determinadas caractersticas comunes tales como material de tipo amorfo, dimetro promedio muy pequeo, alto contenido de slice, condensacin por vapores de oxido de silicio, etc. De estas propiedades nos ocuparemos a continuacin.b. COLOR

La microslice vara de color gris claro a oscuro, dando una lechada de color negro cuando se mezcla con agua.

c. DENSIDAD RELATIVA

La densidad relativa de la microslice tpica es de 2.20, valor pequeo si se le compara con el 3.15 que corresponde a los cementos Prtland normales. Empleada en pequeas proporciones en la mezcla la dosificacin no necesita mayores ajustes; de lo contrario deben efectuarse correcciones en el volumen absoluto.d. PESO UNITARIO SUELTO

El peso unitario suelto de la microslice es del orden de 250 a 300 Kg/m3 valor comparable con el del cemento Prtland normal que es de 1200 Kg/m3. sta diferencia de peso da lugar a que los silos de cemento Prtland, puedan recibir nicamente el 25% de microslice suelta.e. FINEZA

La microslice se caracteriza por ser un conjunto de partculas vtreas muy finas, de perfil esfrico y dimetro muy pequeo, cuya superficie especfica est en el orden de 200,000 cm/gr. Cuando es medida empleando tcnicas de absorcin de nitrgeno.

La distribucin por tamaos de una microslice tpica indica partculas con dimetros promedio de 0.1 micrmetros, el cual es aproximadamente 100 veces menor que el de las partculas de cemento promedio. Esta alta superficie especfica y el gran contenido de dixido de slice amorfa proporcionan excepcionales propiedades puzolnicas.

En el caso de las microslices no se puede utilizar los procedimientos convencionales para determinar la fineza, emplendose como sistema de medida fotografas obtenidas en el microscopio electrnico o mediante rayos X. la superficie especifica no puede ser medida mediante el aparato Blaine sino por cuantificacin de absorcin de nitrgeno.2.1.5. COMPOSICION QUIMICA DEL MICROSILICE

Si bien la microslice es un sub producto, su composicin qumica es muy constante, aunque puede tener algunos cambios dependiendo de la aleacin de silicio que se est produciendo y la naturaleza de las materias primas. As se sabe que la composicin qumica de los humos de los hornos de ferrosilicio generalmente contendr ms hierro y magnesio que la de los hornos que producen silicio metlico, ver la Tabla 2.1.Tabla 2.1.- participacin en porcentaje de elementos que componen al microslice

SiO290.0 - 96.0 %

AL2O30.5 - 3.0 %

Fe2O30.2 - 0.8 %

MgO0.5 - 1.5 %

CaO0.1 - 0.5 %

Na2O0.2 - 0.7 %

K2O0.4 - 1.0 %

C0.5 - 1.4 %

S0.1 - 0.4 %

Otros0.7 - 2.5 %

Fuente: Galindo Tambo, Feliciana Maria La microslice y su empleo en concreto de alta resistencia Tesis UNI - Lima 1999.2.1.6. PROPIEDADES PUZOLANICAS DEL MICROSILICE

Las microslices, debido a su fineza extremadamente alta y a su contenido de slice, es un material puzolnico altamente efectivo.

Las microslices reaccionan puzolnicamente con el hidrxido de calcio durante la hidratacin del cemento para formar el compuesto cementante estable conocido como silicato de calcio hidratado (CSH) (Kosmatka; Kerkhof; William, 2004).

Si bien la microslice tiene propiedades puzolnicas debe considerarse en su incorporacin como material cementante:

Incremento de impermeabilidad y resistencia a los sulfatos.

Su mayor demanda de agua debido a su alta fineza El mayor tiempo de curado requerido, etc. 2.1.7. LA MICROSILICE COMO ADITIVO

Los aditivos a base de microslice se pueden emplear en morteros o concretos. En morteros se emplea para obtener elevadas resistencias mecnicas, impermeabilidad, y cohesin interna. En concretos para obtener elevadas resistencias mecnicas, impermeabilidad, durabilidad, resistencias a ataques qumicos, etc.

Se ha encontrado que la mejor forma de empleo es combinndolas con superplastificantes a fin de controlar los fuertes requerimientos de agua que el producto en s puede presentar.

Los principales usos como aditivo son: concreto de alta resistencia; revestimientos industriales sometidos a grandes esfuerzos; lechadas o morteros para inyecciones; concreto o mortero impermeables; concretos sometidos a fuerte abrasin; concretos o morteros en ambientes agresivos; concreto colocado con encofrados deslizantes; concreto bombeado; concreto colocado bajo agua; concreto lanzado.2.1.8. METODOS DE EMPLEO DEL MICROSILICE EN EL CONCRETO REMPLAZO PARCIAL DEL CEMENTO

En este primer caso, el ms comn, parte del contenido de cemento es remplazado por microslice sin prdida de resistencia. Por ejemplo, un kilo de microslice puede remplazar a tres o cuatro kilos de cemento. Se deber tener en consideracin la diferencia de pesos especficos, la mayor superficie especfica, y el incremento en la demanda de agua.

Si se desea mantener invariable la relacin agua-material cementante, deber emplearse aditivos superplastificantes a fin de mantener el asentamiento requerido sin modificaciones en la relacin agua-material cementante. Siempre debe recordarse que, en relacin con los concretos sin ella, el empleo de microslices significa un incremento en la resistencia en compresin, en edades mayores a 7 das y especialmente de 28 das. COMO ADITIVO

Pequeas cantidades de microslice, del orden de 5% al 10% en peso del cemento, pueden ser aadidas a la mezcla de concreto para impartirle determinadas propiedades. La prdida en el asentamiento es compensada por la adicin de agua o un superplastificante, con el consiguiente incremento en la resistencia en compresin.

Las microslices, con porcentaje de reemplazo del 25% en peso del cemento, han sido empleadas exitosamente para producir concretos con resistencias en compresin por encima de los 700 kg/cm2, con baja permeabilidad y buena resistencia a los ataques.

Hay rangos de dosaje de las microslices, dependiendo de la aplicacin que se va a dar a las mismas, las cuales pueden servir como una gua para las mezclas iniciales de prueba. Independientemente de la informacin que se tenga de trabajos anteriores, siempre deben efectuarse mezclas de prueba antes de la aceptacin de la mezcla.

Los siguientes valores son, a menudo, empleados como valores de partida para la seleccin de las proporciones y corresponden a porcentajes en peso del cemento.

Concretos normales

5 a 10

Concretos de alta resistencia8 a 15

Alta resistencia qumica

12 a 15

Concreto bajo agua

10 a 15

Para bombeo

2 a 5Estos valores fueron extrados de: Galindo Tambo, Feliciana Maria La microslice y su empleo en concreto de alta resistencia Tesis UNI - Lima 1999.2.1.9. PROPIEDADES DEL CONCRETO CON MICROSILICE AL ESTADO FRESCO a. COLOR

El concreto con microslice, ya sea fresco o endurecido, tiene una coloracin gris oscuro, mayor que la de los concretos convencionales, que se acenta con el contenido del aditivo. Ello es especialmente cierto para concretos que incorporan altos porcentajes de microslice que tiene un contenido de carbn mayor que el normal.b. TRABAJABILIDAD

El importante incremento en el rea superficial da un correspondiente incremento en las fuerzas superficiales internas, lo que origina un aumento en la cohesividad del concreto. Este efecto es ventajoso pero igualmente da lugar a que el concreto sea menos trabajable durante la colocacin, lo cual obliga un mayor esfuerzo para su compactacin (Riva Lpez, 2008).

Las cuales deben ser usadas con plastificantes o superplastificantes.c. COHESIVIDAD

El concreto con microslice es ms cohesivo, es menos susceptible a procesos de segregacin que los concretos regulares, an en los concretos fluidos. d. SEGREGACION Y EXUDACION

La presencia de microslice en el concreto tiene una alta afinidad por el agua, dando por resultado que queda muy poca agua libre en la mezcla para la exudacin. As el empleo de microslice en la pasta permite reducir o eliminar la exudacin, posibilitando obtener una adherencia entre la pasta y el agregado tan buena como aquella que se consigue en los concretos de baja permeabilidad.Debido a la reduccin de la exudacin en los concretos con microslice, debe ponerse especial cuidado en proporcionar rpidamente proteccin contra la prdida de humedad en el concreto recin colocado a fin de prevenir el agrietamiento por contraccin plstica (Riva Lpez, 2008).e. CONTRACCION POR SECADO

Es conocido que cuando el agua se evapora de la superficie del concreto en una proporcin mayor que el concreto inferior, debido a la accin de agentes externos como son la temperatura, viento, humedad, etc. debido a ello la superficie ms seca succiona agua creando fuertes fuerzas capilares que actan en el material tratando de juntar las partculas. Si la resistencia a la traccin del concreto es incapaz de resistir estas fuerzas, lo cual es usual en el caso del concreto fresco, se formarn fisuras que van de la superficie al interior del concreto. A este proceso lo conocemos como contraccin plstica.

La capa de agua exudada puede proteger al concreto del secado rpido. Como la microslice incorporada al concreto impide la exudacin, la posibilidad de contraccin plstica est presente, siendo recomendable, como ya se indic, un curado adecuado tanto en tiempo como en calidad.f. CALOR DE HIDRATACION

La hidratacin del cemento es un proceso exotrmico liberador de calor. La reaccin puzolnica entre microslice, el hidrxido de calcio y el agua igualmente genera calor, pero cabe mencionar que la microslice tiene menos calor de hidratacin que el cemento (Kosmatka, 2004).

La liberacin de calor en el concreto es mayor conforme la cantidad de microslice se incrementa, cuando es adicionado como aditivo, mientras que cuando es remplazado parcialmente al cemento debern desarrollar menos calor de hidratacin con respecto a los concretos normales.2.1.10. PROPIEDADES DEL CONCRETO CON MICROSILICE AL ESTADO ENDURECIDO a. RESISTENCIAS MECANICAS

La propiedad del concreto ms comn y determinable es su resistencia. Hay tres razones principales para esto, primero, la resistencia del concreto da una indicacin directa de su capacidad para resistir cargas en aplicaciones estructurales, ya sean de flexin, compresin, corte, o alguna combinacin de estos, en segundo lugar, las pruebas de resistencia son relativamente fciles de conducir y finalmente, correlaciones pueden ser desarrolladas relacionando la resistencia del concreto con otras propiedades que involucran pruebas mucho ms complicadas.

Si se mantiene constantes los contenidos de cemento y agua de la unidad cbica de concreto, la adicin de microslice, aunque inicialmente moderado, mantenindose igual o ligeramente mayor que la de los concretos de control sin microslice, tiene su principal contribucin al incremento significativo en la resistencia a la compresin despus entre los 3 y 28 das, periodo en el que la reaccin puzolnica comienza a actuar en temperaturas de curado normales.

Si ella es empleada como reemplazo parcial del cemento, es posible reemplazar hasta el 20%, en volmenes absolutos, para obtener resistencias similares a los 28 das. El porcentaje de reemplazo depender de la calidad del concreto, tipo y contenido de cemento, equipo de mezclado, etc. (sikacrete p).

La microslice, por razones indicadas contribuye en forma importante a aumentar la resistencia a la compresin de la mezcla. Con bajas relaciones agua-cemento, del orden 0.35 a 0.45 se obtienen resistencias de 800 a 1000 Kg/cm2, con una matriz del conglomerante tan resistente como el agregado. Si se emplea agregados especialmente seleccionados y dosificaciones adecuadas, pueden obtenerse resistencias del orden de hasta 1800 Kg/cm2 a los 90 das (http://construaprende.concreto-de-alto-desempeo).

A los 28 das, o edades mayores, la resistencia a la compresin de concretos con microslice es mayor, y en la mayora de los casos mucho mayor, que las muestras de control. La microslice acta mejor en concretos con superplastificante y relacin agua cemento muy bajas.b. RESISTENCIA A LA FLEXION Y TENSION

La interrelacin porcentual entre las resistencias en tensin, flexin y compresin de un concreto con microslice es similar a la de los concretos normales. As, un incremento en la resistencia en compresin empleado microslice da un incremento proporcional en las resistencias en flexin y tensin similar al de los concretos sin microslice.

Ello significa que un concreto con microslice con una resistencia en compresin del orden de 120 MP, podr tener una resistencia en flexin del orden de 14.4 MP y una resistencia en tensin del orden de 10 MP (Riva Lpez, 2008).c. PROTECCION CONTRA LA CORROSION

El proceso de corrosin del acero de refuerzo se inicia cuando la capa superficial protectora de este es destruda, siendo las causas ms comunes la carbonatacin y la penetracin del concreto con cloruros. Al incorporarse microslices, lo que posibilita una mayor formacin de gel, se obtiene una menor estructura de poros capilares y una mayor impermeabilidad. Por ello, en el proceso de corrosin inicial, el concreto con microslice es ms resistente al ingreso de cloruros, no teniendo la microslice influencia particular en la carbonatacin.d. PERMEABILIDAD Y POROSIDAD

El empleo de microslice en las mezclas proporciona una porosidad muy baja lo que se traduce en un aumento de la impermeabilidad.

Ello es debido a una disminucin en el nmero de los poros de tamao mayor en el sistema pasta cemento-microslice, aunque la porosidad total permanece la misma que en las pastas de cemento puro. Las mejoras en otras propiedades mecnicas de los concretos con microslice han sido tambin atribuidas a estos cambios en la naturaleza de la porosidad y en la microsestructura del concreto endurecido.

Ello permite que los concretos con microslice puedan ser empleados en ambientes agresivos tales como alcantarillas, plantas de tratamiento, obras de irrigacin, ambientes industriales, estructuras marinas, as como elementos estructurales expuestos al ataque de cloruros.

e. PROCESOS DE CONGELACION

El agua congelada en los poros capilares puede expandirse si no encuentra vacos, pudiendo originar esfuerzos internos que pueden destruir la pasta. Este problema se resuelve generalmente incorporando aire a la mezcla. Cuando a la mezcla se incorpora microslice mejora la resistencia de la pasta a la accin de las heladas:

La estabilidad del concreto fresco proporciona una buena distribucin de aire incorporado e impide la ruptura del sistema de vacos durante el transporte y colocacin del concreto. La baja permeabilidad del concreto impide el ingreso de agua al interior de ste.

Se ha encontrado que es difcil incorporar aire a una mezcla con microslice si no se utiliza un plastificante, el dosaje del agente incorporador de aire necesario aumenta considerablemente con el incremento de la cantidad de microslice empleada. Este aumento puede deberse a la alta superficie especfica y a la presencia de carbn en la microslice (Galindo, 1999).

En los concretos endurecidos, la presencia de microslice mejora el factor de espaciamiento y la estabilidad de las burbujas, sin variaciones en el contenido de aire. El procedimiento de curado y su duracin tienen un efecto importante en estos resultados.

Los ensayos de largo plazo han mostrado una resistencia al descascaramiento por sales de los concretos con aire incorporado a los cuales se ha incorporado microslice, la cual es similar a la de los concretos ordinarios.f. RESISTENCIA A LOS ATAQUES QUIMICOS

Desde que la microslice reduce la cantidad de hidrxido de calcio soluble, el riesgo de lixiviacin o lavado del hidrxido de calcio disminuye, y como, adicionalmente, se tiene baja permeabilidad se retarda la llegada de sustancias perjudiciales al interior del concreto. En consecuencia aquellos concretos en los que se ha incorporado microslices tendrn una ms alta resistencia a los ataques qumicos. 2.1.11. APLICACIONES DEL MICROSILICEa. EN CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA

Se emplea la microslice, en combinacin con superplastificantes, para producir concretos de muy alta resistencia, habindose reportado resistencia en compresin del orden de 1200 Kg/cm2. Siempre debe considerarse que estos valores corresponden a aplicaciones muy especializadas.

Combinaciones adecuadas de relacin agua cementante del orden de 0.30 son cada da mayores y plantean nuevos desafos en cuanto al cemento, el tamao mximo y granulometra del agregado, la calidad del agua, y los ensayos para altas resistencias en compresin y flexin.

Adicionalmente, estos concretos requieren secciones menores. No se tiene informacin sobre su comportamiento estructural en zonas de alta sismicidad, pero los modelos en computadora inclinan a pensar que el comportamiento ser adecuado.

b. CORROSION POR ACCION DE CLORUROS

La resistencia a los cloruros est normalmente considerada en trminos del cloruro que entra de la superficie del concreto.

Los estudios del efecto de cloruros que ingresan a la pasta de cemento de composicin variada indican que hay un efecto muy significativo cuando se reemplaza cemento por microslice, especialmente en relaciones agua cemento altas, pero tambin ocurre en los valores bajos.

Las microslices trabajan en diversas formas para reducir el riesgo de corrosin. La mejora en las propiedades de permeabilidad de los concretos con microslice permite reducir en forma importante la penetracin de los cloruros en estructuras marinas y en aquellas expuestas a sales descongelantes, sean estos provenientes del agua de mar o de sales descongelantes. c. EN CONCRETO LANZADO

Se ha determinado que el proceso de concreto lanzado, o torcreto, mejora empleando microslice. El aditivo ha sido empleado por una o algunas de las siguientes razones: (http://www.concrete.org/secured).

- El rebote se reduce en un factor de 3 5- La construccin de capas en cada pasada puede incrementarse por encima de 200mm.

- Se puede emplear fibra.

- Se mejora la resistencia a la compresin.- El concreto es fcil de bombear.

d. EN CONCRETO COLOCADO BAJO AGUA

En el caso de los concretos bajo agua, la cohesin interna del concreto al cual se ha incorporado microslice proporciona una importante reduccin en la tendencia al lavado del concreto.

Como el empleo de microslice aumenta la cohesividad del concreto y reduce la segregacin, esto permite fluir con facilidad al concreto por la tubera de bombeo teniendo un mayor alcance en la colocacin del concreto bajo el agua con respecto al concreto convencional. Ello mejora el llenado de los encofrados y limita el riesgo de intrusin del agua.2.1.12. PROBLEMAS EN EL USO DE MICROSILICE

a. EN LA MANIPULACION

Debido a su extrema fineza y baja densidad suelta, la microslice puede presentar problemas en su manejo. Ellos, en alguna medida, pueden superarse con sistemas apropiados de carga, transporte, almacenamiento y dosificacin. Se han desarrollado procedimientos de obra para emplear las microslices en su forma inicial no compactada, paletizadas, compactadas o en la forma densificada, y como lechada.

Todas y cada una de dichas formas de empleo tienen aspectos positivos y negativos, los cuales afectan el comportamiento, manejo del material, eficiencia, y velocidad de adicin de los productos.b. RIESGOS PARA LA SALUD

Debe tenerse precauciones en su empleo dado que puede presentarse algn riesgo en la salud de las personas que la manipulan, debido a la inhalacin de microslices amorfas debido al pequeo tamao de las partculas y su estructura no cristalina. Este riesgo en parte se compensa debido a la fineza y naturaleza de la microslice, aunque es recomendable que los trabajadores que manejen microslices usen mscaras protectoras y que se empleen sistemas que minimicen la generacin de polvo2.1.13. CONTROL DE CALIDAD EN LA PRODUCCION DEL MICROSILICE

El control de calidad es extremadamente importante para minimizar las variaciones en el producto final, debidas a cambios en la fineza del material.

La fineza y el contenido de oxido de slice debern ser comprobados por ensayo ya sea diariamente o semanalmente, dependiendo del control del fabricante y del sistema de recoleccin del polvo. No existiendo todava suficiente informacin no es posible todava dar variaciones aceptables del valor de la fineza y contenido de dixido de slice.

Algunas de las microslices empleadas en el concreto pueden ser contaminadas con los humos de otros materiales fabricados en hornos separados pero que tienen un eliminador de polvo comn. Esta contaminacin puede dar por resultado bajos contenidos de slice, altos niveles de carbn y la existencia de cromio, magnesio y manganeso en grandes cantidades. Todava no hay informacin suficiente para mximos y mnimos valores aceptables para dixido de slice y carbn.2.1.14. COSTOS DE VENTA DEL PRODUCTO ( MICROSILICE)

Al aumentar la demanda, el precio se ha elevado siendo, en los estados Unidos, dos a tres veces mayor que el del cemento Prtland. En nuestro pas para ser empleado en la preparacin de concretos es necesario importarla lo que encarece su precio y limita su empleo a aplicaciones especiales.2.2. USO Y LIMITACIONES DE LOS SUPERPLASTIFICANTES2.2.1. INTRODUCCIN

A partir de la dcada de los 70 se ha incrementado el empleo de nuevos aditivos qumicos en diferentes campos de la industria de la construccin. Algunos de estos aditivos estn siendo empleados para incrementar significativamente el asentamiento sin adicionar ms agua, o para reducir significativamente sta sin prdidas en el asentamiento.

Adecuadamente categorizados como aditivos reductores de agua de alto rango, estos productos conocidos como super reductores de agua o superplastificantes deben cumplir con los requisitos de los tipos F o G de la Norma ASTM C 494, o los de la Norma ASTM C 1017.

Estudios e informacin sobre las propiedades de los superplastificantes y su empleo en el concreto se han publicado en los Estados Unidos desde 1974. La literatura ha incluido trabajos del American Concrete Institute; de la Prtland Cement Association; y de la Cement and Concrete Association.

En los aos iniciales el empleo de los superplastificantes fue limitado debido a modificaciones, en algunos casos muy importantes, en el asentamiento de las mezclas. Igualmente, se reporto menores resistencias a los procesos de congelacin y deshielo y descascaramiento posterior a la aplicacin de aditivos descongelantes.

Experiencias posteriores demostraron que los concretos en los cuales se haba empleado superplastificantes eran, por lo menos, tan durables como los concretos sin l, cuando se meda el comportamiento bajo condiciones de obra. Sin embargo, la prdida en el asentamiento fue un problema durante un tiempo, obligando al desarrollo de nuevos productos que permitieran incrementar la eficiencia, mejorar la cohesividad, y mantener la trabajabilidad durante periodos lo suficientemente necesario como para permitir una adecuada colocacin (Jimnez Gmez, 2000).

Ello di por resultado el desarrollo de nuevos superplastificantes, los cuales imparten una ms larga vida de trabajo al concreto. Ello permiti aadir el superplastificante en la planta de dosificacin, en lugar de la obra, reduciendo el desgaste de los camiones mezcladores y permitiendo el empleo de equipos ms sencillos.2.2.2. ESPECIFICACIONES PARA EL EMPLEO DE SUPERPLASTIFICANTES

Cuando el aditivo es empleado para producir concretos con asentamiento convencional y reduccin en el contenido de agua, se hace referencia nicamente a la Norma ASTM C494.

ASTM C 494 describe dos tipo: el tipo F, el cual se emplea cuando se desea reducciones importantes en el contenido de agua en tiempo normal de fraguado; y el tipo G, empleado cuando se requieren reducciones importantes en el contenido de agua conjuntamente con retardos en el tiempo de fraguado.

Cuando se desea concretos de alto asentamiento y gran capacidad de flujo, el superplastificante se especifica para que cumpla con las recomendaciones de la Norma ASTM C 1017 Standard Specification For Chemical Admixtures for use in Producing Flowing Concrete. El concreto que fluye es definido por el ASTM como concreto que se caracteriza por un asentamiento mayor de 7.5 (190mm) aunque mantiene una naturaleza cohesiva

Dos tipos de aditivos estn incluidos en la Norma ASTM C 1017. El tipo 1 es adecuado para producir concretos fluidos que tienen un tiempo de fraguado normal. El tipo 2 es apropiado para producir concretos fluidos que tienen un retardo en el tiempo de fraguado. Dada la posibilidad de emplear cualquiera de los cuatro tipos de superplastificantes mencionados, el Comit 212 del American Concrete Institute recomienda que la informacin proporcionada por el fabricante sea revisada por el contratista antes de emplear el aditivo. Igualmente, se recomienda solicitar del vendedor del producto toda la informacin que permita al proyectista definir claramente a cual de los cuatro tipos posibles pertenece el aditivo que se esta ofertando.2.2.3. USO DE LOS SUPERPLASTIFICANTESa. CONDICION GENERAL

Los superplastificantes pueden ser empleados en el concreto por una o algunas de las siguientes causas: Incremento en el asentamiento de concreto

Incremento en la resistencia por disminucin del contenido de agua y de la relacin agua-material cementante; o para disminucin del agua y del contenido de cemento, rededuciendo as la temperatura y los cambios de volumen.

Estos resultados, pueden ser obtenidos en una amplia variedad de mezclas de concreto, tanto en aquellas que corresponden al tipo convencional de concreto. Igualmente, tienen uso adecuado en las lechadas utilizadas para inyecciones, as como en los concretos preempacados empleados para reparacin y rehabilitacin.b. INCREMENTO EN EL ASENTAMIENTO DEL CONCRETO

El asentamiento del concreto se incrementa cuando se adiciona superplastificante a la mezcla y no se introducen modificaciones en las proporciones de sta. El asentamiento puede incrementarse, ya sea moderada o fuertemente, dependiendo del comportamiento que se desea para el concreto.

Cuando el asentamiento es muy alto, como en el caso de los concretos fluidos, la mezcla puede tender a segregar o exudar, aunque la presencia de los superplastificantes contribuir a disminuir esa tendencia. En tales casos es muy importante que los finos sean cuidadosamente proporcionados, debiendo asegurarse que ellos son aadidos en la cantidad seleccionada y con la granulometra adecuada para el agregado grueso disponible.

Los concretos fluidos de alto asentamiento pueden ser ventajosamente empleados en la industria de premezclado, prefabricado y pretensado. La habilidad del concreto para fluir fcilmente lo hace conveniente en aquellas aplicaciones que involucran reas de gran congestin de acero, o encofrados de formas especiales o tratamientos en los que los elementos embebidos dificultan la colocacin del concreto.

Las caractersticas de fluidez son tambin ventajosas para el llenado de encofrados profundos, en los que el concreto fluido puede lograr un contacto ntimo con el acero de refuerzo o el pretensado. Los concretos premezclados fluidos son empleados en cimentaciones y elementos planos, en los que pueden mejorar la velocidad y rendimiento de colocacin.

En general, los concretos fluidos pueden reducir significativamente los costos de las operaciones de colocacin, consolidacin y acabado.

En la industria de los elementos de concreto pretensado prefabricado, las unidades prefabricadas tienen a menudo detalles arquitectnicos los cuales requieren el empleo de concretos de alto asentamiento. Pero el concreto deber igualmente ganar resistencia rpidamente para lograr las formas deseadas y un pronto desencofrado para nueva utilizacin.c. DISMINUCION DE LA RELACION AGUA CEMENTANTE

Como los superplastificantes pueden ser empleados para reducir el contenido de agua del concreto, igualmente pueden disminuir la relacin agua cementante e incrementar la resistencia. Los concretos de alta resistencia son empleados en diversas aplicaciones, entre ellas edificaciones comerciales de gran altura, vigas y losas pretensadas de alta resistencia, estructuras resistentes al impacto, y estructuras marinas (Asocem, 1993).

Una baja relacin agua cementante es tambin conveniente en concretos especiales tales como (a) mezclas de concreto densas, de baja permeabilidad, que tienen alto contenido de cemento y baja relacin agua cementante empleadas usualmente en losas de puentes; (b) concretos en los que se adiciona microslice; (c) diversas lechadas y concretos pre-empacados, empleados en reparaciones y rehabilitacin.d. DISMINUCION DEL AGUA Y CEMENTO

Los superplastificantes, aditivos reductores de agua de alto rango, pueden ser empleados para reducir, tanto el contenido de agua como el de cemento de la mezcla, permitiendo el empleo de menor cantidad de cemento sin reduccin de la resistencia. La disminucin en el costo de la unidad cbica de concreto resultante de la reduccin en el contenido de cemento depende de los precios relativos de ste y el superplastificante. En la mayora de los casos, los beneficios econmicos directos son menores, aunque los beneficios indirectos pueden ser significativos.

Por ejemplo, en un caso dado puede ser necesario concretos con menor calor de hidratacin, o mas baja contraccin por secado, pero sin cambios en el asentamiento o en la relacin agua cementante, es decir, sin modificaciones en la resistencia. Tales concretos son deseables para construcciones masivas debido a su reducida tendencia al agrietamiento cuando enfran y secan (Enrique Carbajal, Lima).2.2.4. EFECTOS DEL SUPERPLASTIFICANTE SOBRE EL CONCRETO FRESCO a. GENERALIDADES

Los concretos a los cuales se ha adicionado superplastificantes pueden requerir procedimientos diferentes, usualmente no empleados en concretos convencionales. Por ejemplo, un concreto fluido, cuando es colocado rpidamente, puede incrementar la presin sobre los encofrados. Otros problemas en obra pueden ser prdida de asentamiento, fraguado lento, o segregacin y exudacin. Una identificacin previa de la posibilidad que se presenten estos problemas se logra empleando mezclas de prueba en obra las cuales reflejaran las condiciones de trabajo con ms seguridad que los ensayos de laboratorio (Manual de Laboratorio de la UNI).b. ASENTAMIENTO

La velocidad y magnitud de prdida de asentamiento en concretos a los cuales se les ha incorporado superplastificante pueden ser afectadas por el tipo de stos, el dosaje empleado, el empleo simultaneo de aditivos de los tipos A, B o D de la Norma ASTM C 494, el tipo y marca de cemento, la clase de concreto y la temperatura de ste.

Es evidente que los factores mencionados no son los nicos que podran intervenir en posibles modificaciones del asentamiento, pero son aquellos que pueden ser controlados por el usuario. La temperatura ambiente no puede ser controlada, pero ella puede tener efecto muy importante sobre el comportamiento de los superplastificantes. Es comn escuchar que todos los superplastificantes aumentan rpidamente la trabajabilidad del concreto; como ya se indic, ello no es enteramente cierto.

Tanto la Norma ASTM C 494 como la Norma ASTM C 1017 hacen mencin a prdidas de asentamiento, pero ninguna de ellas indica que ensayos deberan realizarse para determinar las caractersticas de dicha prdida.

Cuando los superplastificantes son aadidos en obra, el concreto presenta una prdida de asentamiento moderada a rpida y caractersticas de tiempo de fraguado inicial normal o retardado. Los productos especiales que se adicionan en la planta dosificadora pueden extender la retencin del asentamiento en el concreto, as como las caractersticas de fragua inicial normal o retardo de la misma. La diferencia en el comportamiento no indica que un producto es mejor que el otro, sino que ciertos productos pueden ser ms apropiados en determinadas condiciones que en otras.

Generalmente, cuanto ms alto es el dosaje de superplastificante en el concreto ms lenta es la velocidad de prdida de asentamiento. Sin embargo, siempre debe tenerse en cuenta que cada producto tiene un rango de operacin ms all de cual otras propiedades del concreto pueden ser afectadas. Si la magnitud del dosaje se incrementa ms all de este rango, como un procedimiento para controlar la velocidad de prdida de asentamiento, el resultado puede incluir cambios en las caractersticas del fraguado inicial, segregacin y exudacin. Siempre que se emplea superplastificantes en las mezclas de concreto debe tenerse en consideracin las recomendaciones del fabricante (Acua Valencia, 1997).

La temperatura del concreto es otro factor importante que debe ser considerado cuando se emplea superplastificantes, como en todos los concretos, cuanto ms alta es la temperatura de estos mas rpida es la prdida de asentamiento. Esta reaccin puede ser minimizada en diferentes formas. Un camino es elegir un superplastificante que cumpla con las especificaciones del tipo G de la Norma ASTM C 494 o aadir un retardador de los grupos B o D de la Norma ASTM C 494 al concreto en adicin al superplastificante. El efecto retardante as obtenido puede ser beneficioso para reducir la rpida prdida de asentamiento. Igualmente, puede aadirse en la planta dosificadora un producto especficamente formulado para minimizar las prdidas de asentamiento. El seguimiento de los procedimientos indicados en la recomendacin ACI 305 igualmente contribuir a reducir las prdidas de asentamiento debidas a las altas temperaturas.c. TIEMPO DE FRAGUADO

La Norma ASTM C 494 especifica los criterios de comportamiento mnimos requeridos para aditivos qumicos. Uno de dichos criterios es el tiempo inicial de fraguado. La Norma ASTM requiere que los concretos que contienen aditivos superplastificantes del tipo F alcancen el tiempo de fragua inicial no ms de una hora o una y media hora despus que los concretos de referencia que tienen asentamiento, contenido de aire y temperatura similares.

Los concretos en los cuales se ha empleado el superplastificante retardador tipo G de la Norma ASTM 494 debern alcanzar un tiempo de fraguado inicial por lo menos de una hora despus, pero no ms de tres horas y media despus, que el tiempo de fraguado inicial del concreto de referencia.

La especificacin indica que los criterios de ambos prrafos debern ser cumplidos nicamente en un dosaje determinado.

Muchos fabricantes de superplastificantes recomiendan un dosaje determinado para su producto. Sin embargo, si se sigue estas recomendaciones, el producto no necesariamente cumplir con los requisitos de los tipos F o G de la Norma ASTM C 494.

Ello es especialmente debido al tiempo de fragua inicial, aprecindose en muchos casos que cuanto ms alto es el dosaje de superplastificante mayor es el retardo en el fraguado. Es necesario que el fabricante proporcione un rango aceptable de dosaje, debido a que el producto es empleado en variedad de situaciones y condiciones de clima (Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto).d. INCORPORACION DE AIRE

Se han efectuado numerosas investigaciones orientadas a estudiar la influencia de los superplastificantes en los concretos con aire incorporado que son especialmente empleados para poder resistir los procesos de congelacin y deshielo, as como la accin destructiva de las sales descongelantes.

Los ensayos han demostrado que el sistema de burbujas es alterado por la adicin de superplastificantes. En general, el esparcimiento de las burbujas es mayor que los valores recomendados por el ACI 201.2R. Este esparcimiento es causado por un incremento en el tamao promedio de las burbujas y por una disminucin en la superficie especfica, si se los compara con un concreto con aire incorporado sin superplastificante.

De manera que los concretos con superplastificantes requieren mayores dosajes de un agente incorporador de aire con respecto a un concreto sin superplastificante.

En concretos fluidos los superplastificantes facilitan la liberacin de aire, normalmente del 1% al 3% de aire est siendo perdido. Los dosajes repetidos acentan el efecto.

e. SEGREGACION

La segregacin en el concreto es la separacin de los componentes de la mezcla resultante de diferencias en el tamao o la densidad de las partculas. La segregacin normalmente no ocurre en concretos con superplastificantes cuando ste se emplea como un reductor de agua.

Sin embargo, cuando el superplastificante es empleado para producir concretos fluidos, se deber presentar segregacin si no se toman las precauciones adecuadas. Adicionalmente, procedimientos inadecuados de proporcionamiento o mezclado pueden ambos dar por resultado exceso de fluidez o segregacin localizadas.

Las deficiencias en la seleccin de las proporciones no debern aparecer en concretos de relativamente bajo asentamiento. Sin embargo, el alto asentamiento de los concretos fluidos acenta esas deficiencias y puede causar segregacin durante el manejo.

Una forma de asegurar un proporcionamiento adecuado es incrementar las partculas menores de los agregados fino y grueso. Bajo condiciones ideales el agregado grueso est suspendido en un mortero cohesivo que no permite la segregacin, aunque si se adiciona ms aditivo o agua se puede reducir peligrosamente esta cohesividad.

Las caractersticas de fcil acomodo de los concretos fluidos han hecho pensar equivocadamente que tales concretos no requieren vibracin. De hecho, los concretos fluidos debern ser adecuadamente consolidados, con o sin vibracin. Infortunadamente, muchos concretos de losas, incluyendo a aquellos construidos empleando concretos fluidos, reciben muy poca o ninguna vibracin.f. EXUDACION

La exudacin es el proceso por el cual los slidos tienden a asentarse en el concreto fresco, permitiendo que una parte del agua de la mezcla se eleve a la superficie.

En aquellos en los que los superplastificantes son empleados como reductores de agua, la exudacin disminuye debido al bajo contenido de agua de la mezcla. Este efecto ha sido verificado para concretos preparados con cemento tipo I, II y V.

La exudacin puede ser reducida empleando las mismas medidas indicadas para la segregacin. Adicionalmente, la exudacin puede ser reducida limitando el tipo de aditivos empleados en concretos preparados con superplastificantes. Por ejemplo, el acido hidroxilar carboxilo tiende a incrementar, en grado variable, la tendencia a la exudacin de concretos que contienen superplastificantes.

Es recomendable preparar muestras bajo condiciones de obra a fin de determinar los materiales y proporciones que permitirn obtener una mezcla que tenga los menores volmenes de segregacin y exudacin, y que al mismo tiempo, permita obtener la trabajabilidad necesaria para cumplir con los requisitos de colocacin.

g. FACILIDAD DE BOMBEO

El bombeo es un procedimiento de colocacin del concreto que cada vez se hace ms comn en obra. En l, la prdida de una pequea cantidad de asentamiento mientras discurre el concreto por la tubera es algo normal. Cuando ocurre una prdida excesiva, las causas pueden deberse a muy diversos factores que incluyen el proporcionamiento, porosidad del agregado, prdida de aire atrapado, degradacin de los agregados, condiciones de clima, e inadecuado equipo de bombeo.

Cuando el procedimiento de colocacin del concreto por bombeo comienza a ser un problema no se considera una solucin aceptable el aadir agua al concreto. Adems de bajar la calidad del concreto, la adicin de agua diluye el mortero, pudiendo dar lugar a que la presin de bombeo separe el agregado grueso del mortero y que se obstruya la tubera.

En el pasado se han empleado con xito las siguientes soluciones para resolver los problemas de dificultad de bombeo:

Modificar las proporciones de la mezcla, dando especial atencin a los contenidos de cemento y agregado fino, as como al empleo de aditivos minerales tales como la ceniza. El empleo de bombas ms grandes y potentes. Bombear de una bomba a otra antes de llegar al punto final de colocacin.

La adicin de un superplastificante puede significar una alternativa econmica a las anteriores opciones, dado que significa disminuir los requisitos de la presin de bombeo e incrementar la eficiencia de la bomba. Las investigaciones de obra han demostrado que la adicin de un superplastificante reduce la presin de bombeo del 20% al 25% para concretos de peso normal, y de 10% a 20% para concretos livianos (Jimnez Gmez Rubn, 2000).2.2.5. EFECTOS DEL SUPERPLASTIFICANTE SOBRE EL CONCRETO ENDURECIDOa. RESISTENCIA A LA COMPRESION

Los principales efectos del superplastificante sobre la resistencia en compresin del concreto se derivan de su efecto sobre la relacin agua cementante. Cuando se emplea un superplastificante para disminuir los requerimientos de agua, en los mismos asentamientos y contenido de material cementante, la resultante disminucin en la relacin agua cementante deber significar un incremento en la resistencia en compresin en todas las edades.

Si se compara mezclas con la misma relacin, agua cementante, aquellas que contienen superplastificante presentan a los 28 das un ligero incremento en la resistencia debido al efecto dispersante del cemento. En las edades iniciales, este incremento en la resistencia representa un porcentaje significativo de la resistencia total.

Los usuarios de los superplastificantes debern primeramente calcular la relacin agua cementante y a continuacin, estimar la resistencia del concreto empleando las tablas del comit ACI 211. Esta estimacin deber ser conservadora debido al efecto de dispersin del cemento ya mencionado.

Se recomienda desarrollar informacin sobre la relacin agua cementante contra resistencia para los materiales empleados en cada obra. La misma informacin puede ser empleada para determinar la influencia del aditivo superplastificante sobre los cambios en la resistencia del concreto que se producen en las primeras edades.

Los cambios en la resistencia inicial resultantes del empleo de superplastificantes no debern ser mayores en los concretos fluidos a menos que se emplee un aditivo reductor o acelerante, previamente indicado en las especificaciones. Cuando se emplea un superplastificante para incrementar la resistencia por reduccin de la relacin agua cementante, el efecto sobre la resistencia inicial puede ser positivo.

Debido a su efectividad en la reduccin de la relacin agua cementante los superplastificantes son adecuados para producir concretos con resistencias en compresin mayores de 400 Kg/cm2 a los 28 das; y son esenciales para alcanzar a los 28 das resistencias en compresin del orden de 600 Kg/cm2 bajo condiciones de obra.b. RESISTENCIA A LA TENSION

Los aditivos superplastificantes debern afectar a la resistencia a la tensin del concreto de la misma manera que actan sobre la resistencia en compresin. Los mtodos empleados para determinar la resistencia a la tensin son los mismos que se emplean en los concreto sin aditivo.c. MODULO DE ELASTICIDAD

Los aditivos superplastificantes al incrementar, la resistencia en compresin, tienen efecto sobre el mdulo de elasticidad del concreto, el cual aumenta. Los procedimientos para determinar el mdulo de elasticidad de los concretos con superplastificantes son los mismos que se emplean para los concretos sin l.d. ADHERENCIA AL ACERO DE REFUERZO

Los estudios de laboratorio no han dado ninguna informacin que indique que el empleo de concreto fluido tiene algn efecto negativo sobre su adherencia al acero de refuerzo. La resistencia por adherencia de los concretos fluidos al acero de refuerzo depende de la resistencia del concreto, grado de consolidacin, exudacin y segregacin, y el tiempo de fraguado.

Puede afirmarse que la incorporacin de un aditivo superplastificante al concreto mejora la adherencia entre el acero y el concreto, tanto para concretos normales como para livianos.

Por ejemplo, la adicin de un aditivo superplastificante a un concreto normal incrementa la resistencia por adherencia a los 7 das de 12 a 35 Kg/cm2 para barras lisas; y de 150 a 275 Kg/cm2 para barras corrugadas. Similar comportamiento se ha observado para los concretos livianos (Enrique Pasquel, 1992).e. ELEVACION DE TEMPERATURA

La elevacin de temperatura en concretos fluidos debida al calor de hidratacin no es significativamente afectada por la adicin de un superplastificante del tipo F, a menos que la cantidad o composicin del ligante sea cambiada. Puede haber un pequeo cambio cuando se alcanza los mayores valores en la temperatura del concreto debido a hidratacin, pero estas diferencias por lo general son despreciables.

Cuando se emplea superplastificante para lograr reduccin en el contenido de agua de la mezcla, puede presentarse algn incremento en la elevacin de temperatura debido al menor contenido de agua.

f. CONTRACCION Y ESCURRIMIENTO PLASTICO

Alguna informacin de laboratorios confirman que el empleo de superplastificantes puede incrementar la contraccin por secado del concreto, para una relacin agua cemento y contenido de cemento dado, pero este efecto no ha sido definitivamente confirmado.

De lo anterior puede concluirse que la contraccin por secado de los concretos fluidos deber ser similar o ligeramente mayor que, la de las mismas mezclas de concreto sin el superplastificante. Si hay una reduccin simultnea en el contenido del cemento y la relacin agua cementante, cuando se aade el aditivo superplastificante la contraccin por secado puede reducirse.Aunque se han hecho pocos estudios sobre las caractersticas de escurrimiento plstico, es de esperar que la adicin de superplastificantes al concreto deber afectar a ste en la misma forma que afecta a la contraccin (Galindo Tambo Feliciano, 1999).

En consenso es que los concretos con superplastificante tienen aproximadamente el mismo escurrimiento plstico que los concretos de referencia.

g. RESISTENCIA A LAS HELADAS

En concretos que contienen superplastificantes generalmente el valor del factor de espaciamiento puede ser excedido dependiendo del volumen de aditivo. El incremento del factor de espaciamiento puede deberse a la prdida de burbujas durante el mezclado y compactacin, as como a la unin de ellas.Siempre que la relacin agua cementante y el sistema de burbujas de aire sean los mismos, los concretos que contienen superplastificantes presentan el mismo grado de resistencia a la heladas y a las sales descongestionantes que los concretos bien consolidados que no contienen el aditivo.

La secuencia adecuada debe ser establecida por adicin del aditivo incorporador de aire con relacin a los otros materiales constituyentes de la mezcla, a fin de evitar una excesiva prdida de aire incorporado durante el mezclado o colocacin.

Los superplastificantes parecen eliminar burbujas de aire grandes e incrementar el volumen de poros del tamao crtico requerido para resistencias a la congelacin (Riva Lopez Enrique, 2008).h. DURABILIDAD

Cuando los aditivos superplastificantes son empleados para producir concretos de altas resistencias, la relacin agua cementante empleadas son bajas, y estos disminuyen la permeabilidad del concreto. La menor permeabilidad y la ms alta resistencia debern mejorar propiedades del concreto tales como su resistencia a los sulfatos y resistencia a la abrasin.2.3. MATERIALES QUE INTERVIENEN EN EL CONCRETO2.3.1. DEFINICION DE CONCRETO

El concreto es bsicamente una mezcla de dos componentes:

Agregado y pasta. La pasta, compuesta de cemento Prtland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reaccin qumica entre el cemento y el agua.

Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40 % del volumen total del concreto. Los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del volumen total del concreto, su seleccin es importante. La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado adecuadamente, cada partcula de agregado est completamente cubierta con pasta y tambin todos los espacios entre partculas de agregado. Para cualquier conjunto especfico de materiales y de condiciones de curado, la cantidad de concreto endurecido est determinada por la cantidad de agua utilizada en la relacin con la cantidad de cemento. A continuacin se presenta algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua:

Se incrementa la resistencia a la compresin y a la flexin.

Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorcin. Se incrementa la resistencia al intemperismo. Se logra una mejor unin entre capas sucesivas y entre el concreto y el refuerzo.

Entre menos agua se utilice, se tendr una mejor calidad de concreto la condicin que se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas ms rgidas. Por lo tanto, la consolidacin del concreto por vibracin permite una mejora en la calidad del concreto y en la economa. Las propiedades del concreto en estado fresco (plstico) y endurecido, se puede modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma lquida, durante su dosificacin. Despus de un proporcionamiento adecuado, as como, dosificacin, mezclado, colocacin, consolidacin, acabado, y curado, el concreto endurecido se transforma en un material de construccin resistente, no combustible, durable, resistencia al desgaste y prcticamente impermeable que requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto tambin es un excelente material de construccin porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados para ser usado en un nmero ilimitado de aplicaciones (www.asocem.org.pe).2.3.2. CEMENTO PORTLAND

El cemento es un aglomerante hidrfilo, resultante de la calcinacin de rocas calizas, areniscas y arcillas, de manera de obtener un polvo muy fino que en presencia de agua endurece adquiriendo propiedades resistentes y adherentes.

El cemento Prtland, es un cemento hidrulico producido mediante la pulverizacin del clinker Prtland, compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidrulicos y que contiene generalmente una o ms de las formas de sulfato de calcio, como una adicin durante la molienda.

Cemento Prtland = Clinker Prtland + Yeso

El Clinker Prtland.-

Es un producto semiacabado de forma de piedras negruzcas de tamaos de aproximadamente, obtenido de la calcinacin de una mezcla de materiales calcreos y arcillosos en proporciones convenientes, hasta llegar a una fusin incipiente (Clinkerizacin) a 1450 C. Est compuesto qumicamente por Silicatos de calcio, aluminatos de calcio, ferro aluminatos de calcio y otros en pequeas cantidades, los cuales se forman por la combinacin del xido de Calcio (CaO) con los otros xidos: dixido de silicio (SiO2 ) , xido de aluminio (Al2 O3 ) y xido frrico (Fe2 O3 ).

El Clnker Prtland se enfra rpidamente y se almacena en canchas al aire libre.

El cemento Prtland es un polvo muy fino de color verdoso. Al mezclarlo con agua forma una masa (pasta) muy plstica y moldeable que luego de fraguar y endurecer, adquiere gran resistencia y durabilidad.2.3.3. TIPOS DE CEMENTO PRTLAND

La clasificacin y nomenclatura de los cementos Prtland de acuerdo a sus cualidades y usos son:

Tipo I: De uso general, donde no se requieren propiedades especiales.

Tipo II: De moderada resistencia a los sulfatos y moderado calor de hidratacin. Para emplearse en estructuras con ambientes agresivos y/o en vaciados masivos.

Tipo III: Desarrollo rpido de resistencia con elevado calor de hidratacin. Para uso en clima fro en los casos en que se necesita adelantar la puesta en servicio de las estructuras.

Tipo IV: De bajo calor de hidratacin. Para concreto masivo.

Tipo V: Alta resistencia a los sulfatos. Para ambientes muy agresivos (Abanto Castillo Flavio, 1999).

Cuando a los tres primeros tipos de cemento se les adiciona el sufijo A (Tipo IA) significa que son cementos a los que se les ha aadido incorporadores de aire en su composicin, manteniendo las propiedades originales.

En el Per se fabrican los cementos Prtland tipos I, II, y V, estos cementos Prtland deben cumplir con los requisitos indicados en la NTP 334.039-2002, (ASTM C 150-02)

Tambin se encuentran en el mercado nacional otros tipos de cementos, tales como los cementos Prtland adicionados, u otros como los cementos blancos a base de clinker Prtland.2.3.4. COMPOSICIN QUMICA DEL CEMENTO PRTLANDa) Componentes principales

Los componentes qumicos principales de las materias primas para la fabricacin del cemento son:

Cal (Oxido de Calcio) CaO

Slice (Anhdrido Silcico) SiO2 Almina (Oxido de Aluminio) Al2O3 Oxido Frrico Fe2O3

Estos componentes, aportados por la materia prima caliza y arcillosa, reaccionan entre s en el horno formando una serie de productos ms complejos, denominados compuestos principales (Steven Kosmatka; Kerkhoff; William, 2004).b) Compuestos

Durante el proceso de fusin de la materia prima que ha de dar origen al clinker se forman los siguientes compuestos:

b.1) Principales Silicato Triclcico 3SCaO.SiO2 = C3S: El ms rico en cal que es posible obtener, se compone de 73.7% de cal y 26.3% de cido silcico.

Silicato Biclcico 2CaO.Si02 = C2S: Se compone de 65.1% de cal y de 34.9% de cido silcico. Aluminato Triclcico 3CaO.Al203 = C3A: Se compone de 62.3% de cal y 37.7% de alumina.

Ferroaluminato Tetraclcico 4CaO.Al2O3.Fe203 = C4AF: Se compone de 46.1% de cal, de 21% de alumina y de 32.9% de oxido de fierro.b.2) Secundarios

Oxido de Cal Libre

Oxido de Magnesio MgO

xidos de Potasio y Sodio K2O, Na2O

xidos de Manganeso y Titanio Mn2O3, TiO2

Cantidades pequeas de otros xidos

Los cuatro primeros compuestos mencionados (silicatos y aluminatos) son los denominados compuestos principales, del clinker suponen el 90% al 95% del total. El porcentaje restante corresponde a los llamados compuestos secundarios.

Los compuestos principales necesariamente no son los ms trascendentes, pues algunos de los compuestos secundarios tienen mucha importancia para ciertas condiciones de uso de los cementos.

c) Productos secundarios complementarios

El grupo de los componentes secundarios complementarios incluye:

Prdida por Calcinacin PC

Residuo Insoluble RI

Anhdrido Sulfrico SO32.3.5. PROPIEDADES FSICAS

a. Peso especfico

El peso especfico del cemento corresponde al material al estado compacto. Su valor suele variar, para los cementos Prtland normales, entre 3.0 y 3.2. Las normas norteamericanas consideran un valor promedio de 3.15 y las normas alemanas e inglesas un valor promedio de 3.12. Su determinacin es particularmente necesaria en relacin con el control y diseo de las mezclas de concreto. Para su determinacin se sigue las recomendaciones de la NTP 334.005-2001.b. Fineza y Superficie especfica

La fineza de un cemento es funcin del grado de molienda del mismo y se expresa por su superficie especfica, la cual es definida como el rea superficial total, expresada en centmetros cuadrados, de todas las partculas contenidas en un gramo de cemento. Se asume que todas las partculas tienen un perfil esfrico.

Debido a su pequeo tamao, las partculas finas de cemento son difcilmente separables por fracciones empleando tamices, habiendo sido necesario desarrollar mtodos de ensayo especiales para medir la aproximacin cuantitativa de su distribucin por tamaos. Los dos aparatos especialmente desarrollados para medir la fineza de los cementos, de acuerdo a la Norma ASTM, son el Turbidmetro Wagner, (NTP 334.072-2001) y el aparato Blaine; determinacin de la finura expresada por la superficie especfica como podemos ver en la tabla 2.2, (NTP 334.002-2003), este ltimo es el de uso comn, que en algunos casos es complementado con el ensayo para determinar la finura por tamizado hmedo con tamiz normalizado de 45 m (N 325), NTP 334.045-1998.Tabla 2.2.-fineza de los diferentes tipos de cemento

Tipo de cementoFinura de Blaine m2 / Kg

I370

II370

III540

IV380

V380

c. Contenido de aire

La presencia de cantidades excesivas de aire en el cemento puede ser un factor que contribuya a reducir la resistencia de los concretos preparados con ste. El ensayo de contenido de aire da un ndice indirecto de la fineza y grado de molienda del cemento. El ensayo se realiza de acuerdo a la NTP 334.048-2003.d. Fraguado

El trmino fraguado se refiere al cambio del estado fluido al estado slido. Se dice que la pasta de cemento Prtland ha fraguado cuando esta lo suficientemente rgida como para soportar una presin arbitraria definida.

El tiempo de fraguado se divide en dos partes: el comienzo y el fin de la fragua, conocidos como la fragua inicial y la fragua final. Cuando la pasta de cemento Prtland ha logrado la fragua final, empieza un nuevo perodo de incremento de su rigidez y resistencia denominado endurecimiento.

El porcentaje de agua que se mezcla con el cemento tiene gran importancia sobre el tiempo de fraguado. Esta cantidad de agua se determina para cada tipo de cemento mediante el ensayo de consistencia normal.

El tiempo de fragua de las pastas de cemento, a las que se ha dado consistencia normal, se mide por la capacidad que tenga la pasta de soportar el peso de una varilla o aguja determinada. Para determinar el tiempo de fraguado se siguen las siguientes normas:

Fraguado Vicat, de acuerdo a la NTP 334.006-2003.

Fraguado Gillmore, de acuerdo a la NTP 334.056-2002.

e. Resistencia mecnica

La resistencia mecnica del cemento endurecido es la propiedad fsica que define la capacidad del mismo para soportar esfuerzos sin fallar y normalmente se emplea como uno de los criterios de aceptacin por ser la ms requerida desde el punto de vista estructural. El valor de la resistencia a los 28 das se considera como la resistencia del cemento.

La resistencia de un cemento se determina por ensayos de compresin y traccin en morteros preparados con dicho cemento y arena estndar. Los ensayos de resistencia a la compresin de cubos de mortero de cemento Prtland de 50 mm de lado se efectan de acuerdo a la NTP 334.051-1998.

f. Estabilidad de volumen

Se define como estabilidad de volumen de un cemento a la capacidad de ste para mantener un volumen constante una vez fraguado. Se considera que un cemento es poco estable cuando tiende a sufrir un proceso de expansin lentamente y por un largo perodo de tiempo. El efecto de un cemento poco estable puede no ser apreciado durante meses, pero a la larga es capaz de originar fuertes agrietamientos en el concreto y an fallas eventuales.

La falta de estabilidad de volumen es debida a la presencia de yeso o a un exceso de cal libre o magnesio, los cuales tienden a hidratarse y expandir.

La estabilidad de volumen de los cementos se determina mediante el ensayo de expansin en autoclave, que se encuentra normalizada bajo la NTP 334.004-1999.

g. Calor de hidratacin

El fraguado y endurecimiento de la pasta es un proceso qumico por lo que, durante las reacciones que tienen lugar entre los compuestos del cemento y el agua, la hidratacin del cemento es acompaada por liberacin de una cantidad de calor, la cual depende principalmente de la composicin qumica y de la fineza del cemento.

De lo expuesto puede definirse al calor de hidratacin como la cantidad de calor, expresada en caloras por gramo de cemento no hidratado, desarrollada por hidratacin completa a una temperatura determinada.

El calor de hidratacin de los cementos normales es de 85 a 100 cal/gr., por lo que en las condiciones normales de construccin el calor se disipa rpidamente por radiacin, siendo los cambios de temperatura dentro de la estructura relativamente pequeos y probablemente de pocas consecuencias. Para determinar el calor de hidratacin de los cementos se emplea el mtodo indicado en la NTP 334.064-1999.

2.3.6. AGREGADOS

A continuacin algunas definiciones de agregado:

Agregado para Concreto: Es un conjunto de partculas, de origen natural o artificial, que pueden ser tratadas o elaboradas y cuyas dimensiones estn comprendidas entre los lmites fijados por la NTP 400.037-2002. Agregado fino: Es el agregado proveniente de la desintegracin natural o artificial, que pasa el tamiz normalizado 9,5 mm (3/8 pulg.) y que cumple con los lmites establecidos en la NTP 400.037-2002. (ver anexo 2.01). Agregado grueso: Es el agregado retenido en el tamiz normalizado 4,75 mm (No. 4) proveniente de la desintegracin natural o artificial de la roca, y que cumple con los lmites establecidos en la NTP 400.037-2002. (ver anexo 2.02)2.3.6.1 Tamao mximoEs el que corresponde al menor tamiz por el que pasa toda la muestra de agregado grueso.

2.3.6.2 Tamao mximo nominal Es el que corresponde al menor tamiz de la serie utilizada que produce el primer retenido.2.3.6.3 Mdulo de finezaCriterio Establecido en 1925 por Duff Abrams a partir de las granulometras del material se puede intuir una fineza promedio del material utilizando la siguiente expresin:MF=%Acum.Ret.(11/2,3/4,3/8,N4,N8,N16,N30,N50yN100)/1002.3.6.4 Caractersticas fsicas

En general son primordiales en los agregados las caractersticas de densidad, resistencia, porosidad, y la distribucin volumtrica de las partculas, que se acostumbra denominar granulometra o gradacin. Asociadas a estas caractersticas se encuentran una serie de ensayos o pruebas estndar que miden estas propiedades para compararlas con valores de referencia establecidos o para emplearlas en el diseo de mezclas.

Es importante para evaluar estos requerimientos el tener claros los conceptos relativos a las siguientes caractersticas fsicas de los agregados y sus expresiones numricas.

Fig. 2.1 Estados de saturacin del agregado.

(Flavio Abanto Tecnologa del Concreto)

a) Condiciones de saturacin

En la Fig.2.1 se han esquematizado las condiciones de saturacin de una partcula ideal de agregado, partiendo de la condicin seca hasta cuando tiene humedad superficial, pudindose asimilar visualmente los conceptos de saturacin en sus diferentes etapas.

b) Peso especfico

Aplicado a agregados el concepto de peso especfico se refiere a la densidad de las partculas individuales y no a la masa del agregado como un todo. Pudindose definirse como el cociente de dividir el peso de las partculas entre el volumen de las mismas sin considerar los vacos entre ellas. Las NTP 400.021-1979 y 400.022-1979 establecen el procedimiento estandarizado para su determinacin en laboratorio, distinguindose tres maneras de expresarlo en funcin de las condiciones de saturacin. Peso especifico de masa seca; el cual es definido por la norma ASTM C 127 como la relacin, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de material permeable (incluyendo los poros permeables e impermeables naturales del material) a la masa en el aire de la misma densidad, de un volumen igual de agua destilada libre de gas.

Peso especifico de masa saturado superficialmente seco; el cual es definido como el mismo que el peso especfico de masa seca, excepto que esta incluye el agua en los poros permeables.

Peso especfico aparente; el cual est definido como la relacin, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de un material, a la masa en el aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada libre de gas. Si el material es un slido, el volumen es aquel de la porcin impermeable.

Hay que tomar en cuenta que las expresiones de la norma son adimensionales, luego hay que multiplicarlas por la densidad del agua en las unidades que se deseen para obtener el parmetro a usar en los clculos. Su valor para agregados normales oscila entre 2,500 y 2,750 kg/m3.

c) Peso unitario

Es el cociente de dividir el peso de las partculas entre el volumen total incluyendo los vacos. Al incluir los espacios entre partculas, est influenciado por la manera en que se acomodan estas, lo que lo convierte en un parmetro hasta cierto punto relativo.

La NTP 400.017-1977, define el mtodo estndar para determinar, ya sea el peso unitario seco compactado o suelto seco. El valor obtenido, es el que se emplea en algunos mtodos de diseo de mezclas para estimar las proporciones y tambin para hacer conversiones de dosificaciones en peso a dosificaciones en volumen. El valor del peso unitario para agregados normales oscila entre 1,500 y 1,700 kg/m3.

d) Porcentaje de vacos

Es la medida del volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partculas de agregados. Depende tambin del acomodo entre partculas, por lo que su valor es relativo como en el caso del peso unitario. La misma NTP 400.017-1977, indicada anteriormente establece la frmula para calcularlo, empleando los valores de peso especifico y peso unitario estndar.

Donde: