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ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 1

Mucilago de nopal como reductor de retracción en concreto auto-consolidable.

Cactus nopal mucilage as a shrinkage reducer in self-consolidating concrete

A. Durán-Herrera (1), Ricardo De-León (2), C.A. Juárez (1) y P. Valdez (1).

(1) Universidad Autónoma de Nuevo León, UANL- Profesor, Facultad de Ingeniería Civil - Centro de Innovación, Investigación y Desarrollo en Ingeniería y Tecnología, CIIDIT. Universidad Autónoma de Nuevo León, Av. Universidad s/n, Cd. Universitaria, C.P. 66451, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. (2) Universidad Autónoma de Nuevo León, UANL- Facultad de Ingeniería Civil - Estudiante, Maestría en

Ciencias con Orientación en Materiales de Construcción.

Resumen

En la construcción con concreto, un curado eficiente es una etapa indispensable para potenciar las propiedades mecánicas y la durabilidad. Sin embargo, en un concreto de alto comportamiento, como el concreto auto-consolidable, el curado convencional con agua puede resultar ineficiente, debido al alto nivel de densificación que puede lograrse en la matriz cementante. El alto contenido de polvo y la baja relación agua/material cementante con que se produce este tipo de concretos, son factores que pueden conducir a problemas de agrietamientos por retracción y que pueden facilitar la entrada de agentes agresivos, afectando la integridad del concreto. Dos tecnologías viables para mitigar la retracción, son el curado interno y los aditivos reductores de la retracción (SRA). En conjunto, estas tecnologías han demostrado actuar de manera sinérgica para reducir la tensión superficial de la solución para el curado interno y con ello mitigar con mayor efectividad las retracciones. Partiendo de las evidencias resultantes de esta sinergia y por sus efectos en la tensión superficial de soluciones acuosas, en esta investigación se ha estudiado el efecto del mucilago de nopal como reductor de retracción, comparándolo con el curado interno convencional con agua y con un SRA comercial. Adicionalmente a la caracterización típica de propiedades en estado fresco y endurecido, para la evaluación de la retracción, las pruebas que se realizaron fueron: la deformación autógena (ASTM C1698), y la retracción por secado (ASTM C157). Los resultados ilustran que la incorporación de mucilago de nopal no afecta las propiedades mecánicas e induce beneficios significativos a la estabilidad volumétrica, en particular a edades tempranas.

Palabras Clave: Concreto auto-consolidable, retracción, curado interno, mucilago, SRA, tensión superficial.

Abstract

In concrete construction, the efficient curing is an essential step to enhance the mechanical properties and durability. However, for a high performance concrete, as the self-consolidating concrete, conventional curing with water can be inefficient due to the high level of densification achieved in the cementitious matrix. The high powder content and low water/binder ratio with which this type of concrete are produced, are factors that can lead to shrinkage problems, since the cracks can facilitate the entry of aggressive agents that could affect concrete integrity. Two viable techniques for mitigating shrinkage are internal curing and shrinkage reducing admixtures (SRA). Together, these technologies have demonstrated to act synergistically reducing the surface tension of the solution for the internal curing, mitigating shrinkage more effectively. Based on the evidence resulting from this synergy and its effects on surface tension of aqueous solutions, this research has studied the effect of cactus nopal mucilage as a shrinkage reducer compared to conventional internal water curing and a commercial SRA. Additionally to the typical characterization of fresh stage and hardened stage properties, in order to evaluate shrinkage the tests performed were: autogenous deformation (ASTM C1698), and drying shrinkage (ASTM C157). The results illustrate that the addition of cactus nopal mucilage does not affect the mechanical properties and induces significant benefits in volumetric stability, especially at an early age.

Keywords: Self-consolidating concrete, shrinkage, internal curing, mucilage, SRA, surface tension.


1 INTRODUCCIÓN

En la actualidad, no hay duda de que el concreto auto-consolidable presenta múltiples ventajas sobre el concreto convencional, lo que ha acrecentado el interés en la investigación y la aplicación de este material [Domone, 2005]. Estos concretos son materiales que además de una optimización de sus características en estado endurecido, demandan una estricta optimización de sus propiedades reológicas en estado fresco, y que por sus altos niveles de fluidez conducen a las siguientes mejoras; incrementar la productividad, facilitar la colocación, mejorar la apariencia en estado endurecido con acabados de calidad superior, reducir el costo de la mano de obra y los tiempos de construcción, brindar mayor flexibilidad en las operaciones de colado, reducir la contaminación acústica en el sitio de trabajo, y además la ausencia de vibrado conduce a incrementar la vida útil de las cimbras [Khayat y Daczko, 2002].

El elevado consumo de polvo y las bajas relaciones agua/material cementante son factores que en conjunto contribuyen a que la retracción en este tipo de concreto sea mayor, aspecto que repercute directamente en la durabilidad del material. La vida útil de la estructura puede reducirse significativamente a causa de las grietas inducidas por este fenómeno. La solución más común para reducir los cambios de volumen a edades tempranas, es evitar el secado mediante el adecuado manejo del concreto durante las primeras horas posteriores a su colocación [Holt, 2001].

Una tecnología que ha resultado efectiva para mitigar la retracción, es el curado interno que proporciona agua adicional mediante la distribución de reservorios de agua en el interior del concreto. Estos reservorios pueden ser proporcionados por agregados ligeros saturados, [Henkensiefken et al., 2008; Geiker et al., 2004], que se vaciarán durante la hidratación del cemento, manteniendo una humedad relativa alta por mayor tiempo, lo que permite reducir los esfuerzos de tensión capilar y llegar incluso a eliminar efectivamente la retracción autógena.

Los aditivos reductores de la retracción (SRA) son generalmente compuestos químicos orgánicos que han sido empleados convencionalmente para reducir la retracción por secado. Los SRA reducen significativamente la tensión superficial de la solución de los poros, [Bentz et al., 2001; Lura et al., 2007] en general aumentan su viscosidad, [Bentz, 2006] y reducen las tasas de secado en materiales base cemento [Bentz et al., 2001; Lura et al., 2007]. Por estas características ya han sido utilizados exitosamente para mejorar los beneficios que se obtienen con el curado interno.

El mucilago de nopal es un material que además de tener gran capacidad de absorción de agua, también reduce la tensión superficial en soluciones acuosas [Garti, 1999], aspecto que reduce la retracción en materiales base concreto. Este mucílago es un carbohidrato complejo que constituye un hidrocoloide que podría integrarse a la oferta de una gran gama de agentes espesantes utilizados en la industria alimenticia y farmacéutica. Su poder espesante aun está bajo estudio [Cárdenas et al., 1997; Medina–Torres et al., 2000; Medina-Torres et al., 2003; Sepúlveda et al., 2003 y Cárdenas et al., 2008].


Por el aumento en la viscosidad y la disminución en la tensión superficial que exhiben las soluciones con mucilago de nopal, se concibe como un potencial reductor de la reacción en materiales base cemento, ya que entre mayor sea la viscosidad de la solución de curado interno menor será la tasa de liberación desde el interior de los agregados. Analizando el efecto de la tensión superficial en la ecuación sugerida por el modelo de Laplace [Holt, 2001] donde r es el radio de poro, vemos que al reducirse la tensión superficial (σ) la presión de succión (s) también se reducirá. Este es uno de los principales mecanismos relacionados con la reducción de la retracción en los materiales basados en cemento.

Este trabajo estuvo orientado a conocer el potencial del mucilago de nopal extraído por hervido y sin adición de agentes conservadores como reductor de la retracción en el concreto auto-consolidable. Para este fin, se diseñó un programa experimental orientado a evaluar las retracciones autógenas y por secado, que incluyo una caracterización de propiedades tanto en estado fresco como en estado endurecido.

2 OBJETIVO

Evaluar la factibilidad técnica de un mucilago de nopal en solución acuosa para mitigar las retracciones autógenas y por secado, al utilizarlo en concretos auto-consolidables como agente de curado interno y como aditivo en el concreto, comparándolo con tecnologías ya existentes, como lo son el curado interno convencional con agua y un aditivo reductor de la retracción, dosificado de dos modos: en solución acuosa como solución de curado interno y como aditivo en la mezcla de concreto.

3 MATERIALES

3.1 Cemento

El cemento utilizado fue un cemento portland ordinario que cumple con los requerimientos para un CPO 40 de la noma mexicana NMX-C-414 y para un Tipo I de acuerdo a la norma ASTM C-150. La densidad de este cemento fue de 3.08 g/cm3 y la composición tipo bogue resultó: C3S= 57%; C2S= 15%; C3a= 9% y C4AF= 6%.

3.2 Agregados

Como agregados se empleó una caliza triturada típica del noreste de México. Las densidades y absorciones fueron de 2.67 g/cm3 y 1.3% para el agregado grueso y de 2.64 g/cm3 y 2.3% para el agregado fino. La arena empleada como medio para introducir la


solución de curado interno al concreto fue una arena pumicítica proveniente de la región centro de México, con densidad y absorción de 1.57 g/cm3 y 31.8%.

3.3 Aditivo superplastificante (HRWR)

El aditivo súper-fluidificante fue un reductor de agua de alto rango base éter de policarboxilato, producido por la compañía BASF como Glenium 3030NS, el cual contiene 30% de agente activo en solución acuosa.

3.4 Aditivo reductor de la retracción (SRA)

El aditivo reductor de la retracción de nombre comercial MASTERLIFE SRA20, también producido por la compañía BASF, se utilizó en solución acuosa y en proporción 1:1 (en masa) para saturar el agregado ligero.

3.5 Mucílago de nopal

El mucílago de nopal se obtuvo de cladodios o pencas de la especie opuntia siguiendo el procedimiento descrito a continuación:

Los cladodios se cortaron en secciones de no mayores a 1 cm de ancho por 1 cm de largo.

Las secciones se hirvieron por 5 minutos en agua destilada, con una flama del quemador que generaba una temperatura promedio de 94° C en la solución. Las relaciones en masa de nopal-agua que se colocaba para obtener la solución fueron; 1:1, 1:3.5 y 1:5.

Transcurridas 24 horas desde la extracción, se determinaron tanto la tensión superficial como la viscosidad, los resultados de estas pruebas se muestran en la tabla 1.

Figura 1. Proceso de extracción del mucilago de nopal.

En base a los resultados obtenidos para estos parámetros se decidió utilizar la solución con proporción 1:3.5, ya que fue la que presentó la tensión superficial más baja


Tabla 1. Propiedades de las soluciones de mucilago de nopal.

Parámetro Agua

potable

SRA–agua

1:1

Mucílago

1:1

Mucílago

1:3.5

Mucílago

1:5

Viscosidad, cP 3.0 15.0 10.0 5.0 5.0

Tensión sup., mN/m 68.49 30.60 49.24 47.64 49.95

Densidad, g/cm3 0.9947 1.0129 0.9992 0.9986 0.9955

4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Para la optimización de las proporciones del concreto de referencia, a partir del cual se produjo el resto de las mezclas contempladas en la investigación, la composición de la pasta y la combinación de agregados fino-grueso para establecer el esqueleto granular se definieron de la siguiente manera.

4.1 Optimización de aditivo súper-plastificante

Para una relación agua/material cementante fija de 0.40, la cantidad de aditivo óptimo se determinó en base al criterio del punto de saturación, el cual se obtuvo mediante la figura 2 que se construyo con los tiempos de vaciado en el cono Marsh.

El punto de saturación del aditivo superplastificante se determinó a partir de la curva obtenida para un volumen de pasta de 750 ml, trazando una recta en los puntos de la región III, figura 2. El punto de saturación será el punto donde la curva se despegue de la recta de tendencia de los valores experimentales dentro del tramo III.

Figura 2 - Determinación del contenido óptimo de aditivo superplastificante.

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0

Tie

mpo, s.

Aditivo, ml/kg de C.

I

IIIII


Aunque el punto de saturación proporciona una dosificación muy aproximada a la necesaria para obtener la consistencia objetivo, para determina la dosificación de súper-plastificante definitiva, es necesario realizar mezclas de prueba en las que además de la extensibilidad se determine la pérdida de consistencia.

4.2 Optimización del esqueleto granular

La proporción de agregados fino a grueso, se selecciono en base al criterio de compacidad máxima por medio de la figura 3, se construyo para definir la combinación óptima.

Figura 3 - Combinación de agregados para alcanzar la máxima compacidad.

En base a esta prueba, se eligió la proporción agregado fino:agregado grueso de 60:40 por ser la que conduce a un mayor peso volumétrico, y a un menor volumen de vacios (ver figura 4), aspecto importante desde un enfoque económico y de sustentabilidad del material, ya que este volumen tendrá que ser llenado por la pasta de cemento.

1500

1550

1600

1650

1700

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Peso

vo

lum

étr

ico

seco

su

elt

o, kg

/m3

Fracción de arena caliza en la combinación


Figura 4 – Cantidad de vacios minima para máxima compacidad.

Para determinar el incremento en el contenido de aditivo superplastificante que se requeriría al transferir los resultados encontrados en pastas mediante el cono Marsh, se realizo una prueba de extensibilidad máxima con mortero, obteniéndose una dosificación final de 13 ml/kg de cementante.

4.3 Curado interno

Para introducir el curado interno al concreto se utilizó un agregado ligero pumicítico con tamaño máximo de 5 mm. Este agregado fue utilizado en substitución del 20 % del volumen de la arena de peso normal, ya que trabajos previos han demostrado que con esta substitución no se modifican la resistencia a la compresión y el modulo de elasticidad [Duran et al., 2007].

En esta investigación se consideraron una mezcla de referencia (R), y las cinco mezclas con curado interno que se describen a continuación:

una mezcla con curado interno convencional con agua (IC),

dos mezclas con aditivo reductor de la retracción (SRA), una con el aditivo en la solución de curado interno (ICSR) y la otra con curado interno convencional con agua y el aditivo dosificado en la mezcla (IC-MSR)

dos mezclas con aditivo de mucilago de nopal (NA), una con el aditivo en la solución de curado interno (ICNA) y la otra con curado interno convencional con agua y el aditivo dosificado en la mezcla (IC-MNA)

El SRA se utilizó en solución acuosa y en proporción 1:1 en masa.Para todas las soluciones para el curado interno que se consideraron en este estudio, la saturación del

35%

36%

37%

38%

39%

40%

41%

42%

43%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Co

nte

nid

o d

e v

acio

s

Contenido de agregado fino


agregado ligero se realizó manteniéndolo inmerso por un periodo de 24 h. Para introducir las soluciones de curado interno en los tres tipos de curado interno evaluados (IC, ICSR y ICNA), la cantidad de solución que se utilizo para la saturación se calculó a partir de la capacidad de absorción de la arena pumicítica a 24 h y resulto ser de 26.5 litros.

4.4 Fabricación del concreto

Para la fabricación de los concretos se empleo una mezcladora convencional de tambor con capacidad de 160 litros. La secuencia de dosificación de ingredientes fue la siguiente: Primero se introdujeron los agregados a la mezcladora y enseguida se añadió el agua de absorción, después se mezclaron por un minuto (en el caso de que la mezcla llevara agregados ligeros, estos se incorporaron en condición saturada superficialmente seca). Posteriormente, se agregó el cemento y se continuó el mezclado por dos minutos, seguido por un periodo de reposo de tres minutos. Durante los últimos 30 segundos del reposo se incorporó el aditivo súper-plastificante y se mezcló durante dos minutos más. La incorporación de las soluciones de mucilago de nopal o de la solución de SRA directo en la mezcla se hizo al final de los dos minutos de mezclado final, continuando el mezclado por 2 minutos adicionales para un acumulado del procedimiento de mezclado de 10 minutos. Para cada una de las mezclas contempladas en esta investigación, las proporciones de las mezclas definitivas se reportan en la tabla 2.

Tabla 2. Proporciones de las mezclas.

Ingrediente Materiales secos, kg/m

3

R IC ICSR IC-MSR ICNA IC-MNA

CPO 40 544 544 544 544 544 544

Agua 213 213 213 187 213 187

Arena caliza 900 720 720 720 720 720

Grava caliza 600 600 600 600 600 600

Arena pumicita --- 83.1 83.1 83.1 83.1 83.1

Superplastificante 7.36 7.36 7.36 7.36 7.36 7.36

Aditivo SRA-agua (MSR) --- --- --- 25.57 --- ---

Aditivo Mucilago-agua (MNA) --- --- --- --- --- 25.57

4.5 Caracterización en estado fresco

La caracterización en estado fresco incluyó la determinación de los parámetros enlistados en la tabla 3. Para establecer las proporciones definitivas, se fijó una extensión

del revenimiento de 700 ± 25 mm y procurando que los otros paramentos involucrados en

la caracterización en estado fresco satisficieran los valores objetivo.


Tabla 3 - Parámetros de auto-compactabilidad objetivo.

Característica de trabajabilidad Método de prueba Valores objetivo

Deformabilidad y taza de flujo

(habilidad de llenado en flujo no restringido)

Extensibilidad del revenimiento 700 ± 50 mm

T- 500 2 a 5 segundos

Habilidad de paso

(habilidad de paso por aberturas estrechas,

flujo confinado, flujo restringido, estabilidad dinámica)

Caja V (abertura 65 x 75 mm) < a 8 segundos

Caja L, h1/h2 > 0.8

Anillo J < 15 mm

Habilidad de llenado

(habilidad de llenado + habilidad de paso, +

deformabilidad restringida)

Caja L, h1/h2 > 0.8

Anillo J > 0.8

Estabilidad estática

(resistencia a la segregación)

Resistencia a la segregación por

tamizado ≤ 15 %

Con excepción de la prueba del Anillo J descrita en ASTM C1621-09 (ver figura 5), los procedimientos de todas las otras pruebas que aparecen en la tabla 3, se encuentran descritos en el manual de la EFNARC (The European Guidelines for Self-Consolidating Concrete) para concreto auto-consolidante, 2005.

Figura 5. Prueba para determinar la habilidad de paso y de llenado mediante el anillo J.

4.6 Caracterización en estado endurecido.

En esta etapa de la caracterización se determinaron las propiedades mecánicas de; resistencia a compresión (ASTM C39-05) y módulo de elasticidad (E, ASTM C469-10). Para este fin se utilizaron especímenes cilíndricos de 100 mm de diámetro por 200 mm de altura. El curado al que estuvieron sujetos consistió en un curado estándar, por 7 días, bajo condiciones de temperatura y humedad relativa controladas de 23 ± 1.7 °C y 95%, respectivamente. Posteriormente, todos los especímenes se mantuvieron bajo


condiciones de laboratorio, a una humedad relativa de 55 ± 5% y a una temperatura de 23 ± 1.7 °C. Los ensayes se realizaron en una máquina universal de pruebas mecánicas, marca Tinius Olsen con capacidad de 200 toneladas.

Figura 6. Especímenes y marco para el monitoreo de las deformaciones autógenas.

Para la evaluación de los efectos en la estabilidad volumétrica, como indicadores de durabilidad, se determinaron tanto la deformación autógena como la retracción por secado, de acuerdo a los procedimientos descritos en ASTM C1698-09 y ASTM C157-08, respectivamente. Las pruebas se corrieron con la fracción de mortero de cada mezcla de concreto en un ambiente con temperatura controlada de 23 °C.

5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Como se puede observar en la tabla 2, los consumos de cemento resultaron significativamente altos, esto se atribuye en parte a una deficiente granulometría de los agregados utilizados, lo cual condujo a un porcentaje de vacios alto que para el diseño de la mezcla tendrá que ser ocupado por la pasta. Sin embargo consideramos que para los objetivos del trabajo, este aspecto resulto favorable ya que contribuyó a magnificar las retracciones, lo cual hace más evidente las diferencias entre las diferentes mezclas estudiadas.

5.1 Pruebas en estado fresco

En el concreto fresco, la solución de mucilago de nopal añadido directamente a la mezcla, provoco incrementos en la deformabilidad, en la tasa de flujo y en la habilidad para fluir del SCC y el SCLC, sin afectar perjudicialmente la estabilidad estática.


5.2 Resistencia a compresión

En la tabla 4 y la figura 7 se reportan los resultados de resistencia a compresión a las edades de 7, 28 y 91 días. Comparando los resultados de las mezclas R e IC observamos que la resistencia a los 7 días de edad es prácticamente la misma, pero que a las edades de 28 y 91 el curado interno condujo a una ganancia promedio de 2.5%.

Tabla 4 – Resultados de resistencia a compression.

Edad de ensaye,

días

Materiales secos por metro cúbico de concreto, kg


7 48.5 46.8 39.9 43.1 49.4 45.3

28 53.9 55.3 52.8 55.9 52.0 53.1

91 57.8 59.2 56.7 59.8 53.6 55.2

Con relación a la referencia, el SRA en la mezcla ICSR condujo a resistencias inferiores en 18%, 2% y 2% a las edades de 7, 28 y 91 días y con relación a los resultados obtenidos para la mezcla IC las reducciones fueron de 15%, 5% y 4% respectivamente. Cuando el aditivo SRA se dosificó en la mezcla, solo las resistencias a la edad de 7 días fueron inferiores en 11% y 8% con relación a las mezclas R e IC respectivamente ya que a los 28 y 91 días resultaron superiores en 4% y en 1% respectivamente.

Figura 7. Resultados de resistencia a compresión.


La resistencia de las mezcla ICNA resulto con incrementos en resistencia de 2 y 6 % con relación a las mezclas R e IC respectivamente. A las edades de 28 y 91 días los resultados fueron menores con reducciones de 4 y 7 % para la mezcla R y de 2 y 9 % para la mezcla IC. A las edades de 7, 28 y 91 días, la mezcla IC-MNA presento resistencias menores en todos los casos con valores de 7, 2 y 5 % con relación a la mezcla R y de 3, 4 y 7 % con relación a la mezcla IC.

Al comparar las resistencias para los concretos ICSR y ICNA observamos una importante diferencia de 24 % a favor del mucilago de nopal a la edad de 7 días y una reducción de 2% y 6% a las edades de 28 y 91 días respectivamente. Para las tres edades estudiadas, observamos una tendencia similar al comparar los concretos IC-MNA e IC-MSR, ya que a la edad de 7 días el mucilago de nopal originó una ganancia de 5% a su favor, en contraste con reducciones de 5% y 8% a las edades de 28 y 91 días respectivamente.

5.3 Módulo de elasticidad estático.

En la tabla 5 y la figura 8 se reportan los resultados de módulo de elasticidad a las edades de 28 y 90 días. Para la mezcla de referencia, los resultados de módulo de elasticidad estático presentaron valores promedio de 35 a 38 GPa a la edad de 28 días y 90 días respectivamente, lo cual representa una ganancia de 8 % a los 90 días y con relación a los 28 días.

Tabla 5. Módulo de elasticidad estatico (E)

Edad de ensaye,

días

Módulo de elasticidad de los concretos de peso normal, GPa


28 35.14 35.34 35.78 35.77 35.20 35.42

91 37.88 37.03 37.21 37.62 36.92 36.99

En todos los casos, a la edad de 28 días, los concretos IC, ICSR, IC-MSR, ICNA e ICMNA arrojaron valores de E marginalmente superiores a los obtenidos para la mezcla R (de 0.2 a 1.8%) y marginalmente inferiores a la edad de 90 días (de 0.7 a 2.5%). En general, los tres modos de curado interno y la sinergia del curado interno convencional con agua con alguno de los dos aditivos estudiados no originaron reducciones en el módulo de elasticidad y condujeron a incrementos de 4 a 5% a los 90 días y con relación a los 28 días.


Figura 8. Resultados de modulo de elasticidad estático.

5.4 Deformación autógena

Para las seis mezclas estudiadas, las figuras 9 y 10 reportan los resultados de la deformación autógena para los periodos de monitoreo de 0 a 45 horas y de 0 a 14 días respectivamente.

En la figura 9, los resultados ilustran que en todos los casos, los concretos IC, ICSR, IC-MSR, ICNA e ICMNA presentaron mayores expansiones a edades tempranas (t < 15 h) que la referencia (R = 115 µm), la cual arrojo una expansión de 115 µm a las 7.5 horas después de concluido el mezclado. A partir de este momento, este concreto comenzó a exhibir retracciones, las cuales condujeron a que el espécimen recuperara su volumen original a las 34 horas. A partir de entonces, las retracciones pueden tornarse criticas, ya que a esta edad, la resistencia del concreto es relativamente baja (< 35 kgf/cm2) como para contrarrestar la aparición de los potenciales agrietamientos producto de los esfuerzos internos inducidos por la retracción.

En general, los resultados que se presentan en la figura 9, ilustran que los concretos IC, ICSR, IC-MSR, ICNA e ICMNA prolongaron el periodo de hidratación inicial e incrementaron la actividad de la misma.

Con relación a las mezclas IC, IC-SR e IC-MSR, las cuales presentaron expansiones máximas a las 14, 19 y 16 horas, el mucilago de nopal originó una reacción de hidratación más activa y rápida, ya que para ambos modos de dosificación de este aditivo la expansión máxima se alcanzo a las 9 horas. Sin embargo, con expansiones


máximas de 212 y 200 µm para los concretos ICNA e ICSR respectivamente, los valores sugieren que tanto el mucilago de nopal como el aditivo SRA utilizados en solución para el curado interno, propician una hidratación más activa que la referencia (R) y que el curado interno convencional (IC). Cuando ambos aditivos se dosifican directamente en la mezcla (mezclas IC-MSR e IC-MNA) las expansiones máximas (170 y 160 µm respectivamente) fueron similares a la obtenida para la mezcla con curado interno convencional con agua (IC = 155 µm).

Figura 9. Deformaciones autógenas para un periodo de 0 a 45 horas.

La figura 10, ilustra el desarrollo de la retracción después del periodo de expansión máxima y hasta una edad de 14 días. En esta gráfica observamos que en todos los casos, los concretos IC, ICSR, IC-MSR, ICNA e ICMNA mantienen un volumen mayor al inicial, siendo el concreto ICMNA el que presento la mayor retracción pero sin que hasta los 14 días las muestras recuperaran su longitud original. Por la expansión que exhibieron todas las mezclas al inicio de la prueba, las mezclas con el curado interno convencional con agua y el aditivo dosificado directamente en la mezcla (IC-MSR e IC-MNA) redujeron 2 y 1.4 veces la retracción que exhibió la mezcla de referencia (R = - 90 µm) respectivamente. En el caso de las mezclas en las que solo se implemento el curado interno (IC, ICSR e ICNA) las reducciones fueron de 1.5, 2.6 y 1.9 veces la retracción que exhibió la mezcla R respectivamente.


Figura 10.

Deformaciones autógenas para un periodo de 0 a 14 días.

5.5 Retracción por secado

En la figura 11, se muestra el desarrollo de la retracción por secado monitoreada por un espacio de tres meses. Los resultados ilustran que tanto el aditivo de mucilago de nopal (mezclas IC-NA e IC-MNA) como el concreto con curado convencional (IC) no tienen efecto en esta propiedad, ya que en conjunto con la mezcla R fueron los que presentaron las mayores retracciones por secado, con valores máximos entre 706 y 725 µɛ a la edad de tres meses. En esta figura también se observa que las mezclas con SRA (ICSR e IC-MSR) redujeron significativamente la retracción por secado, ya que considerando una retracción promedio de 712 µɛ para las mezclas R, IC, ICNA e IC-MNA de, las mezclas ICSR e IC-MSR redujeron la retracción por secado en 35 y 40% respectivamente. Estos resultados reflejan el importante beneficio que se puede obtener al incorporar estos aditivos al concreto, así mismo ilustran que la incorporación de este aditivo como solución de curado interno mediante agregado ligero saturado resulta muy eficiente.


Figura 11. Retracciones por secado para un periodo de 7 a 120.

6 CONCLUSIONES

Para las constantes y las variables estudiadas en el presente proyecto experimental, los resultados obtenidos permiten establecer las siguientes conclusiones:

1. En general, y para las edades entre 28 y 91 días, el mucilago de nopal dosificado por cualquiera de los dos modos estudiados, condujo a reducciones marginales en la resistencia a compresión, en un rango de 2 a 9 % con relación a las mezclas de referencia y a la de curado interno convencional con agua. Con relación a las mezclas con aditivo SRA las reducciones fueron de 2 a 8 %.

2. El mucilago de nopal no modifico el modulo de elasticidad (E). 3. Son relación a la referencia, la mayor expansión inicial que exhibieron las mezclas

con mucilago de nopal condujo a reducciones significativas de la retracción autógena. 4. E mucilago de nopal en solución acuosa para el curado interno resulto más efectivo

que el curado interno convencional con agua para mitigar las retracciones autógenas.


5. Tanto el mucilago de nopal como el curado interno convencional con agua no tuvieron efecto en la retracción por secado.

6. Entre todos los concretos estudiados, los concretos que se dosificaron con el aditivo SRA no tuvieron efectos significativos en la resistencia a la compresión y en el modulo de elasticidad, y fueron los que exhibieron las mayores reducciones de retracción autógena y por secado y sin modificar de manera significativa las propiedades mecánicas y elásticas.

7. Desde un punto de vista práctico, los resultados obtenidos muestran que la incorporación de la solución acuosa con mucilago de nopal no demerita las propiedades mecánicas y elásticas, e induce reducciones significativas a la retracción por secado.

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