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CONCRETO PARA USO ESTRUCTURAL, ECONOMICO, DURABLE Y SUSTENTABLE CON ALTO CONTENIDO DE CENIZA VOLANTE

Alejandro Durán Herrera1 y Jorge Maurilio Rivera Torres2

RESUMEN

En este trabajo se fabricaron doce series de concreto todas ellas con un mismo consumo de cemento de 150 kg/m3. En seis series de estas se utilizo aditivo superfluidificante (SF)a base de naftaleno para obtener una reducción de agua del 35% y para dar una consistencia DIN de 55 ± 2cm. Para la fabricación de las seis series sin aditivo SF y con aditivo SF se utilizaron consumos de ceniza volante en adición (CV) de 0, 30, 60, 90, 120 y 150% en masa con relación al peso del cemento. Conforme el consumo de CV se incrementaba la resistencia a la compresión se incremento de manera significativa, excepto para contenidos de ceniza mayores a 120%, debido a que el contenido de agua no fue suficiente para que se diera tanto la reacción de hidratación como la reacción puzolánica. Se lograron alcanzar resistencias a compresión con un consumo de 150 kg/m3 de cemento y CV de 500 kgf/cm2 a los 28 días y 820 kgf/cm2 a un año. Se lograron reducciones significativas en la retracción por secado, hasta del 77% por el efecto combinado de la CV y el aditivo SF.

ABSTRACT In this work we make twelve series of concrete, all with fixed cement comsumptions of 150 kg/m3. In six of this series a naphtalene based superplastificizer was used to obtain a water reduction of 35% and a DIN consistency of 55 ± 2cm. For the series with and without admixture fly ash comsumptions of 0, 30, 60, 90, 120 and 150%. Where used in adittion to the cement content. The CV consumption was increased significantly except of CV contents higher than 120% because the water content is not enough to have a complete pozzolanic reaction. For this low cement concretes wue obtained compresive strengths as high as 500 kgf/cm2 at 28 days and 820 kgf/cm2 at one year. The dry shrinkage was diminishing, the CV content was increased. Significant reductions in the dry shrinkage where obtained, up to 77% by the combined efect of CV and admixture SF. Palabras clave: ceniza volante, compresión, reacción de hidratación, reacción puzolánica, retracción.

1 Profesor Investigador, Jefe del Departamento de Tecnología del Concreto. Facultad de Ingeniería Civil.

U. A. N. L. 2 Rivera: Profesor Asistente Investigador, Coordinador del Laboratorio del Departamento de Tecnología

del Concreto. Facultad de Ingeniería Civil. U. A. N. L.

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XIV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Acapulco, Gro., 2004

INTRODUCCIÓN El concreto es el material de construcción más utilizado en el mundo. Su producción, aparentemente muy simple y aunque fundamentalmente para fabricarlo basta solo mezclar un producto cementante, agregados y agua, es realmente muy complejo su comportamiento para la gran variedad de agregados y de productos cementantes hidráulicos disponibles. Se pueden producir una gran variedad de concretos con pesos volumétricos de 300 a 3000 kg/m3 y con resistencias a la compresión que pueden variar de 50 a 2500 kgf/cm2 según sea requerido. Se dice que un concreto es eficiente cuando resulta de la resistencia deseada, y que es económico y durable cuando resulta apropiado para las condiciones ambientales a las que estará expuesto. Su principal propiedad mecánica, la resistencia a la compresión, hasta los años setentas estaba limitada aproximadamente a 450 kgf/cm2 dado que el principal factor, la relación entre el agua y el cemento estaba limitada a 0.45 por la incapacidad de la tecnología entonces existente para dar mayor fluidez sin aumentar la relación A/Cementante. Los diseños estructurales tradicionales se orientaban a dimensionar por resistencia, olvidando la vida útil de la obra; hasta que aparecieron los aditivos superfluidificantes, revolucionando así la Tecnología del Concreto lo cual ayudo a lograr concretos de alto comportamiento muy fluidos y resistentes y debido a esto el concreto empezó a ser empleado en la construcción de edificios altos o puentes que para ese entonces generalmente se construían en acero. En el concreto normal cuando esta fresco, el agua es esencial para obtener propiedades reológicas efectivas para su colocación; sin embargo, el exceso de agua de mezclado puede conducir a efectos perjudiciales cuando el concreto no ha endurecido. Para mejorar las propiedades del concreto endurecido es necesario reducir el contenido de agua. Esto es posible usando aditivos superfluidificantes (SF) para obtener un concreto más fluido, más trabajable al grado de producirlos autonivelables, sin necesidad de utilizar vibradores, ahorrando mano de obra en la colocación y dejando los colados verticales libres de defectos superficiales. Desde la invención del aditivo SF a base de naftaleno en Japón en los sesentas y después a base melamina en Alemania, y más recientemente de tipo acrílico en Italia, muchas investigaciones sobre sus efectos han sido realizadas y dadas a conocer en publicaciones internacionales, como en las organizadas por CANMET/ACI (1, 2, 3, 4, 5 y 6) y otros. La dispersión de partículas por el SF reduce el umbral del cortante de la pasta de cemento originando que el concreto fluya. La trabajabilidad puede ser de una duración corta; sin embargo es posible obtener una duración práctica usando de manera combinada aditivos retardantes del fraguado (7). Por su forma esférica el uso de ceniza volante aumenta la fluidez del concreto y en combinación con el aditivo SF se facilita la producción de concretos autonivelables (8). La retracción es una propiedad de la pasta, en el concreto el agregado tiene una influencia restrictiva en los cambios volumétricos que tendrán lugar en la pasta. El término retracción por secado, es generalmente empleado para el concreto en estado endurecido y representa las deformaciones causadas por la pérdida de agua que se presenta en el concreto en estado endurecido. El no contemplar este efectúen las etapas de diseño y construcción puede conducir a agrietamientos o alabeo de los elementos estructurales debido a las restricciones presentes durante la retracción. El ejemplo más obvio es la necesidad de suministrar juntas de contracción en pavimentos y losas (13). En concreto, las investigaciones han sido orientadas en producir mezclas muy compactas para aumentar la densidad y disminuir la permeabilidad con el fin. Esto se puede lograr añadiendo materiales cementantes suplementarios (MCS), tal como la ceniza volante (CV), escoria o microsílica, que a su vez mejoran las propiedades reológicas de la mezcla en estado fresco (9, 10, 11 y 12). El aspecto económico está relacionado con el consumo de cemento ya que normalmente éste es el ingrediente más costoso, un exceso del mismo puede producir altas temperaturas al fraguar originando amplios cambios volumétricos y la aparición de grietas; para minimizar este problema se han estado utilizando complementos cementantes que disminuyen el calor de hidratación, como es el caso de la ceniza volante que aparte por ser

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un deshecho industrial contaminante al disponer de ella de manera definitiva como parte del concreto este material se vuelve sustentable. La durabilidad del concreto está relacionada fundamentalmente con la pasta de cemento, entre más impermeable sea ésta a los líquidos, gases y iones menos productos agresivos podrán ingresar al concreto y atacarlo, con el uso de la ceniza volante se puede lograr densificar la pasta ya que por su forma y su finura se aloja en los huecos entre las partículas de cemento y si además resulta reactiva se eficientiza el efecto densificador de la ceniza. El presente trabajo se planteo para lograr concretos estructurales económicos con alta trabajabilidad y alta resistencia mediante el uso de un aditivo superfluidificante. En este sentido la economía estará dada por los bajos consumos de cemento (150kg/m3) inusuales en concretos convencionales estructurales y por la adición de una ceniza volante (desecho industrial contaminante) con propiedades puzolanicas que ayuda a la densificación de la matriz cementante y a la trabajabilidad del concreto en estado fresco, aspectos que nos ayudan a aumentar la durabilidad en un material sustentable.

ESTUDIO EXPERIMENTAL El objetivo experimental de este estudio consistió en determinar el consumo óptimo de CV y aditivo SF para obtener la máxima resistencia a la compresión en concretos con una consistencia de fluidez DIN de 55 ± 2cm; el aditivo SF se usó como súper reductor de agua y fluidificante, la reducción de agua fue del 35%. El aditivo SF fue considerado como parte del agua de reacción de la mezcla. Cinco series de concretos fueron estudiadas; en todas ellas se empleo CV en diferentes cantidades, las cuáles fueron de 30, 60, 90, 120, y 150% en masa con respecto al consumo de cemento las cuales se identifican como CV30, CV60, CV90, CV120 y CV150. Para este estudio se fijo un consumo de cemento Pórtland de 150 kg/m3 de concreto para todas las series y conforme se adicionaba la CV el contenido de agregado fino era reducido proporcionalmente en volumen. También se fabricaron otras cinco series para el mismo consumo de cemento y las mismas adiciones de ceniza pero con aditivo SF necesario para dar una fluidez DIN de 55 cm las cuales se identifican como CV30SF, CV60SF, CV90SF, CV120SF y CV150SF. Además Se fabricó una mezcla de referencia (serie R) sin aditivo ni CV, solo con cemento (150 kg/m3) buscando un concreto trabajable con una consistencia DIN de 55 cm, lo cual arrojo una relación A/C de 1.34; Por último se fabrico esta misma serie pero con aditivo (serie RSF) resultando una relación A/C de 0.87 para dar una fluidez DIN igual que la serie R de 55 cm.

MATERIALES Se usó cemento Pórtland CPO 40 marca Monterrey (Tipo I según ASTM C 150). Las propiedades físicas y químicas son mostradas en la Tablas 1 y 2. El SF usado fue un naftaleno sulfonatado de formaldehído condensado marca ACON SF 1040 Tipo F según ASTM C 494M-99a y tipo I según ASTM C 1017-98. Se usó ceniza volante Tipo F de carbón bituminoso producida en la planta carboeléctrica CFE de Río Escondido, Coahuila, México. Las propiedades físicas y químicas son mostradas en la Tabla 1 y 2. Los agregados empleados fueron de caliza triturada del área de Monterrey. El agregado fino con una densidad seca de 2.63, una absorción de 1.59% y un módulo de finura de 2.77. El agregado grueso con una densidad seca de 2.6 y una absorción de 0.41%. Para las series en las que se esperaban resistencias a la compresión a los 28 días menores a 25 MPa, para optimizar el consumo de pasta se utilizo un tamaño máximo nominal (tmn) de 38 mm, para resistencias entre 25 y 40 MPa se utilizo un tmn de 25 mm y para resistencias mayores a 40 MPa se utilizo un tmn de 19 mm.

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La consistencia del concreto es uno de los parámetros principales que controlamos en este trabajo. Es de gran importancia que los valores medidos de la consistencia no se vean afectados por las variaciones en las granulometrías de los agregados. Para evitar este problema y mantener la granulometría uniforme en cada revoltura, los agregados finos y gruesos fueron separados inicialmente en sus diferentes tamaños de acuerdo a ASTM C 33, posteriormente fueron combinados en las cantidades requeridas para dar la granulometría específica seleccionada en cada revoltura. La granulometría seleccionada fue la típica de la ciudad de Monterrey, N. L. México y se muestran en las Tablas 3 y 4.

PROPORCIONES DE LA MEZCLA Todas las proporciones con sus correspondientes relaciones A/(C + CV) se muestran en las Tablas 5 y 6.

PROCEDIMIENTO DE MEZLCADO Para las mezclas de concreto se usó una máquina mezcladora de flujo de contracorriente marca Eirich. El tambor gira a 46 r.p.m. en el sentido de las manecillas del reloj y en el interior las paletas giran a 425 r.p.m. contrario a las manecillas del reloj. Las revolturas fueron hechas de la siguiente manera: primero se introdujeron en el tambor los agregados con el agua de absorción, luego se inicio el mezclado de estos materiales por un tiempo de 30 s, sin parar la máquina se adiciono el agua de mezclado, el cemento y la ceniza volante y se mezclo continuamente durante 1 minuto, al terminar este tiempo se dejo reposar durante 1 minuto. Después de este tiempo se inicio nuevamente el mezclado durante 1 minuto añadiéndose el aditivo superfluidificante sin parar la máquina y al final se descarga.

PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO La mesa de fluidez DIN se utilizó para medir la consistencia y el método ASTM C 143-00 para determinar el revenimiento. La temperatura del concreto fue medida de acuerdo a ASTM C 1064-01, y el contenido de aire atrapado se midió empleando el método de presión ASTM C 231-97 Tipo B. Los resultados se muestran en las Tabla 7 y 8.

SANGRADO, TIEMPO DE FRAGUADO Y PERDIDA DE CONSISTENCIA El sangrado se observó solo en la mezcla de concreto de referencia y en las demás mezclas en las que no se adicionó aditivo superfluidificante; en las otras mezclas en las que se adicionó el aditivo superfluidificante no se presentó sangrado apreciable. Los tiempos de fraguado se determinaron de acuerdo a ASTM C 403-99. Los tiempos de fraguados se aparecen en la tabla 9. La pérdida de consistencia fue determinada usando la prueba de revenimiento en todas las mezclas, los resultados se muestran en la figura 1.

COLADO, CURADO DE ESPECIMENES Y RETRACCIÓN POR SECADO Para el colado de los especimenes se utilizaron moldes de lámina de acero siguiendo el procedimiento descrito en ASTM C 192M-02 y para el ensaye a compresión se siguió el procedimiento descrito en ASTM C 39-01. Para los especimenes en los que se esperaba obtener una resistencia a la compresión menor de 25 MPa como es el caso de las series R, CV30 y CV60 se usaron moldes cilíndricos de 15 cm de diámetro y de 30 cm de altura; y cuando se esperaba obtener concreto con resistencias mayores a 25 MPa se usaron moldes cilíndricos de 10 cm de diámetro y 20 cm de altura. Para obtener la resistencia promedio a la compresión se ensayaron tres especimenes a cada edad. El curado se hizo siguiendo el procedimiento descrito en ASTM C 511-98. Para determinar la retracción por secado se fabricaron prismas de concreto de 7,5 cm x 7,5 cm x 28,0 cm y se siguió el método establecido según ASTM C 157-99.

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COMENTARIOS Todos los proporcionamientos se ajustaron para dar una consistencia de fluidez DIN de 55 ± 2cm. La temperatura en el cuarto de fabricación fue de 23,5oC a 27,5oC y en los concretos sin aditivo SF y con aditivo SF se presentaron temperaturas entre 26,5oC y 30oC y entre 30oC y 34oC respectivamente como aparecen en las tablas 7 y 8, el aumento en la temperatura de los concretos con aditivo SF puede ser atribuible a que al ir aumentando el consumo de CV va disminuyendo la relación A/C+CV y a la vez a que hay un aceleramiento de la reacción de hidratación al aumentar el consumo de aditivo SF, ya que al actuar como dispersante hay más superficie de cementante (cemento + CV) disponible para reaccionar con el agua. El contenido total de aire en los concretos con aditivo SF aumento entre de 0,5% a 1% con respecto a los concretos en los que no se utilizó el aditivo SF, lo cual indica que el uso de este aditivo tuvo como consecuencia un pequeño aumento en el aire total del concreto sin afectar en forma adversa al desarrollo de la resistencia a la compresión como se puede observar en las tablas 7, 8, 10 y 11. En los tiempos de fraguado inicial que aparecen en la tabla 9 se puede observar la influencia de los consumos bajos de CV (series CV30 y CV60), ya que el tiempo de fraguado inicial aumenta con respecto al concreto de referencia (serie R). Para las series CV 90, CV120 y CV150 los tiempos de fraguado inicial disminuyen con respecto a la serie R, esto puede ser debido a que al ir aumentando el consumo de CV disminuye al mismo tiempo la relación A/C+CV; para los tiempos de fraguado final se presenta la misma tendencia. En el caso de los concretos con aditivo SF se observa un aumento en los tiempos de fraguado inicial y final con respecto a los concretos en los que no se empleo aditivo SF, esto se puede deber a que al ir aumentando el consumo de aditivo SF y de manera simultanea el consumo de CV dan como consecuencia un retardo en dichos tiempos, los cuales para fines prácticos resultan no ser significativos. Los resultados de pérdida de revenimiento que aparecen en la figura 1, observamos como al aumentar el contenido de aditivo SF aumenta la pérdida de revenimiento, no obstante el beneficio que resulta al aumentar el consumo de ceniza volante. Para adiciones de ceniza volante arriba de 120% la pérdida es más pronunciada. La serie R presento la más alta deformación debida a la retracción por secado (1473 micro deformaciones) a una edad de 68 semanas, con relación a este valor, el uso de la CV origino una reducción de la retracción por secado de 1038 micro deformaciones para la serie CV150, el uso del aditivo SF origino una reducción de 740 miro deformaciones para la serie RSF y el uso de CV mas aditivo SF origino una reducción de 1139 micro deformaciones par la serie CV150SF, estos valores representan reducciones de 70, 50 y 77% respectivamente a la edad de 68 semanas (ver figuras 2 y 3). En la figuras 2 y 3 se observa como al ir aumentando el consumo de ceniza volante las retracciones por secado van disminuyendo, esto es posible a que al ir aumentando el consumo de CV al mismo tiempo se va disminuyendo la relación A/C+CV, por lo que hay menos agua. En las figuras 4 y 5 se observan el desarrollo de resistencia a la compresión de los concretos con las diversas adiciones de ceniza volante; específicamente en la figura 5 se puede apreciar que la máxima resistencia se alcanza con una adición de ceniza volante de 120%. En las series CV150 y CV150SF la resistencia a la compresión fue menor, esto es atribuible al bajo consumo de agua que no alcanza a saturar todas las partículas del cemento para que se produzca el efecto puzolánico. Para 120% de ceniza volante la relación A/C+CV resulto ser de 0.4. El uso de grandes grandes volúmenes de CV incrementa la durabilidad del concreto al aumentar la impermeabilidad atribuible a que las partículas finas de CV se alojan en los espacios entre las partículas de cemento y al contribuir a reducir el sangrado en la zona de transición pasta-agregado es más resistente. Aunado a esto reduce la generación de calor de hidratación, aumenta la resistencia a la acción de los sulfatos y aparte se obtiene un producto sustentable ya que la CV es un desecho industrial contaminante. El uso de la ceniza volante ayuda aumentar la trabajabilidad y disminuye la pérdida de revenimiento.

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CONCLUSIONES Para la serie R, la resistencia a la compresión a los 28 días fue de 75 kgf/cm2, al ir aumentando tanto la CV como el aditivo SF para la consistencia de 55 ± 2cm DIN, la resistencia a la compresión se fue incrementando hasta un valor máximo de 820 kgf/cm2, lo cual representa un incremento de 1093 para la serie CV120SF, la cual resulto ser la que presento el mejor comportamiento, ya que la serie CV150SF presento resistencias inferiores, posiblemente debido a el poco consumo de agua que no alcanza a saturar las partículas de cemento para que se produzca de manera adecuada la reacción de hidratación del cemento Pórtland y el consiguiente efecto puzolánico, además para esta serie los problemas en la pérdida de revenimiento fueron significativos. Entre menor sea la retracción por secado, menor es el potencial de agrietamientos en un concreto, en este sentido, los resultados de retracción por secado ilustran claramente el beneficio de utilizar la CV y el aditivo SF en el concreto, ya sea solos o combinados. Con relación a los resultados obtenidos para la serie R, para las condiciones de este estudio a la edad de 68 semanas, en este sentido el uso de la CV arrojo una reducción máxima de 70% para las serie CV150, el uso de aditivo SF arrojo una reducción máxima de 50% para la serie RSF y en conjunto la CV y el aditivo SF arrojaron una reducción máxima de 77% para la serie CV150SF. Aunque el consumo de cementante total aumenta de 150 kg/m3 a 375 kg/m3, el costo del cementante es mucho más bajo, ya que la ceniza volante es mucho mas barata que el cemento Pórtland, incluyendo el transporte de la ceniza volante a la ciudad de Monterrey el cual es de aproximadamente el 10% del costo del cemento.

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AGRADECIMIENTOS Agradecemos a CEMEX por el suministro de cemento Pórtland usado en esta investigación así como a ACON, SA de CV por el suministro del aditivo superfluidificante empleado. Los autores además desean externar su agradecimiento a los alumnos que cursaron la clase de Tecnología del Concreto y Laboratorio en el segundo semestre del 2002 en la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Autónoma de Nuevo León que colaboraron en la fabricación de los especimenes. Un agradecimiento especial al Sr. Catarino Ortiz, Técnico del Departamento de Tecnología del Concreto del Instituto de Ingeniería Civil FIC-UANL por su valiosa ayuda y disposición en la ejecución de los diversos ensayes a los especimenes fabricados.

REFERENCIAS

1. V. M. Malhotra. (1978). “CANMENT/ACI Internacional Conference on Superplasticizers in Concrete”, Ottawa, Canada, ACI SP62. 2. V. M. Malhotra. (1981). “CANMENT/ACI Internacional Conference on Developments in the Use of Superplasticizers in Concrete”, Ottawa, Canada, ACI SP 68. 3. V. M. Malhotra. (1989). “Third CANMENT/ACI Internacional on Superplasticizers and other Chemical Admixtures in Concrete”, Ottawa, Canada, ACI SP 119. 4. V. M. Malhotra. (1994). “Fourth CANMENT/ACI Internacional Conference on Superplasticizers and Chemical Admixtures”, Montreal, Canada, ACI SP 148. 5. R. Rivera. (1979). “Cuarto Simposio Internacional sobre Tecnología del Concreto- Superfluidificantes”, Monterrey, N. L. México. FIC-UANL. 6. Chapman and Hall. (1990) “RLEM Internacional Symposium Admixtures for Concrete-Improvement of Porperties”, España. 7. Larrald, F. De, Mailer, Y. (1994) “Engineering Properties of Very High Performance Concrete from Materilas to Structures”, E & FN Spon, London, pp 85-114. 8. Hewlett, P. C. (1978) “The Concept of Superplasticizers Concrete”, Proceedings o fan Internacional Symposium. Vol. 1 Ottawa, Canada. pp 1-28. 9. V. M. Malhotra. (1986) “Second Internacional Conference CANMENT/ACI Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete”, Madrid, España, ACI SP 91. 10. V. M. Malhotra. (1989) “Third Internacional Conference CANMENT/ACI Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete”, Tronheim, Norway, ACI SP 114. 11. V. M. Malhotra. (1992) “Fourth Internacional Conference CANMENT/ACI Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete”, Istanbul, Turkey, ACI SP 132. 12. V. M. Malhotra. (1995) “Third Internacional Conference CANMENT/ACI Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete”, Milwaukee, USA, ACI SP 153. 13. Sydney Mindes et al. (2003) “Concrete”, Second Edition, Printece Hall, pp 418-419.

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Tabla 1 Propiedades Físicas del Cemento Pórtland y de la Ceniza Volante

Propiedades Físicas Cemento Pórtland

CPO 40 (Tipo I ASTM) Ceniza Volante* Clase F ASTM

Finura: % que pasa 45 µm Blaine, m2/kg Gravedad específica Tiempo de Fraguado: Prueba Guillmore: Fraguado inicial, min Fraguado final, min Prueba de Vicat, min Resistencia a la compresión En cubos de 50 mm , MPa 3 días 7 días 28 días

---- 399 3.1

95 184 88

56 – 60

2.35 – 2.40

Índice de Actividad de Resistencia con Cemento Pórtland, % 7 días 28 días

76 – 86 91 – 95

Tabla 2 Análisis Químico del Cemento Pórtland y de la Ceniza Volante

Análisis Químico, % Cemento Pórtland CPO 40 (Tipo I ASTM)

Ceniza Volante* Clase F ASTM

Dióxido de silicio (SiO2) Oxido de aluminio (Al2O3) Oxido férrico (Fe2O3) Oxido de calcio (CaO) Oxido de magnesio (MgO) Trióxido de azufre (SO3) Oxido de Sodio (Na2O) Oxido de Potasio (K2O) Oxido de titanio (TiO2) Oxido de fósforo (P2O5) Oxido de manganeso (Mn2O5) Cal libre Pérdida por Ignición

19.6 4.9 2.2

64.6 1.6 3.3

0.26 0.79 0.21 0.1

0.04 2.81 2.8

59.6 – 62.2 25.7 – 29.9

4.2 – 2.5 1.2 – 2.5 0.4 – 0.9 0.3 – 1.5 0.6 – 1.4 0.5 – 1.1 0.9 – 1.0 0.1 – 0.4

1.5 – 1.6 Principales Compuestos Potenciales del Cemento C3S C2S C3A C4AF

68.6 4.4 9.3 6.7

* Rango de valores obtenidos en 10 años de análisis

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Tabla 3 Granulometría empleada para concretos sin aditivo superfluidificante

Granulometría de finos Granulometría de gruesos Malla % que pasa Malla % que pasa para

# Para todas # Series R, Series CV90, CV120 Las series CV30 y CV60 Y CV150

3/8” 100.0 2” 100.0 4 97.5 1 ½” 97.5 8 90.0 1” 67.1 100.0

16 67.5 ¾” 52.5 95.0 30 42.5 ½” 30.3 55.7 50 20.0 3/8” 20.0 37.5 10 6.0 4 2.5 5.0

8 2.5 Módulo de finura = 2.77 Tamaño máximo 2” 1”

T. Máx. Nominal 1 ½” ¾”

Tabla 4 Granulometría empleada para concretos con aditivo superfluidificante

Granulometría de finos Granulometría de gruesos Malla % que pasa Malla % que pasa para

# Para todas # Series RSF Series CV90SF, Las series CV30SF y CV60SF CV120SF y CV150SF

3/8” 100.0 4 97.5 1 ½” 100.0 8 90.0 1” 97.5 100.0

16 67.5 ¾” 71.1 95.0 30 42.5 ½” 42.5 55.7 50 20.0 3/8” 28.0 37.5 10 6.0 4 5.0 5.0

8 2.5 2.5 Módulo de finura = 2.77 Tamaño máximo 1 ½” 1”

T. Máx. Nominal 1” ¾”

Tabla 5 Resumen de proporciones de los concretos sin aditivo superfluidificante

Cemento Ceniza Volante Cementante* Agua Total A. Grueso A. Fino Rel. Rel. Series Kg/m3 Kg/m3 % Kg/m3 L/m3 Kg/m3 Kg/m3 A/C** A/C+CV*** R 150 0 0 150 220 878 1061 1,34 1,34

CV30 150 45 30 195 220 882 1015 1,34 1,03 CV60 150 90 60 240 220 885 968 1,34 0,84 CV90 150 135 90 285 220 947 914 1,34 0,71

CV120 150 180 120 330 219 944 859 1,34 0,61 CV150 150 225 150 375 216 943 810 1,34 0,54

* Cementante = Cemento Pórtland CPO 40 + Ceniza Volante ** A/C; Relación Agua/Cemento Pórtland *** A/C+CV; Relación Agua/Cementante

Tabla 6 Resumen de proporciones de los concretos con aditivo superfluidificante

Cemento Ceniza Volante Cementante* Agua

Total Aditivo

Contenido de Sólidos

A. Grueso A. Fino Rel. Rel. Series

Kg/m3 Kg/m3 % Kg/m3 L/m3 Kg/m3 % Kg/m3 Kg/m3 A/C** A/C+CV*** RSF 150 0 0 150 147,6 1,88 1,25 962 1158 0,87 0,87

CV30SF 150 45 30 195 145,8 2,4 1,23 956 1098 0,87 0,67 CV60SF 150 90 60 240 143,5 3,04 1,27 966 1052 0,87 0,54 CV90SF 150 135 90 285 142,4 3,52 1,24 974 991 0,87 0,46

CV120SF 150 180 120 330 137,7 5,28 1,60 987 944 0,87 0,40 CV150SF 150 225 150 375 118,4 12,48 3,33 1041 890 0,87 0,35 * Cementante = Cemento Pórtland CPO 40 + Ceniza Volante ** A/C; Relación Agua/Cemento Pórtland *** A/C+CV; Relación Agua/Cementante

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Tabla 7 Propiedades del concreto fresco para todas las series de concreto sin aditivo superfluidificante

Serie Revenimiento

(cm) DIN (cm)

Aire (%)

Temperatura Concreto (oC)

Temperatura cuarto de mezclas (oC)

R 19,5 55 1,2 29,0 27,5 CV30 20,0 57 0,8 26,5 22,0 CV60 21,0 52 0,9 26,5 22,5 CV90 17,0 53 1,0 27,5 24,0

CV120 18,0 52 1,4 28,0 24,0 CV150 15,0 50 1,4 30,0 25,0

Tabla 8 Propiedades del concreto fresco para todas las series de concreto con aditivo

superfluidificante

Serie Revenimiento (cm)

DIN (cm)

Aire (%)

Temperatura Concreto (oC)

Temperatura cuarto de mezclas (oC)

RSF 23,0 57 1,6 30 23,5 CV30SF 20,0 53 2,0 31 23,5 CV60SF 22,5 56 1,9 31 23,0 CV90SF 20,0 54 2,2 33 24,0

CV120SF 22,0 57 2,0 33 23,5 CV150SF 17,0 55 1,9 34 24,0

Tabla 9 Tiempos de fraguado inicial y final para todas las series de concreto

Serie Rel. A/C Rel. A/C+CV Tiempo de fraguado inicial

(minutos) Tiempo de Fraguado final

(minutos) R 1,34 1,34 283 418

RSF 0,87 0,87 142 228 CV30 1,34 1,03 320 514

CV30SF 0,87 0,67 177 273 CV60 1,34 0,84 328 493

CV60SF 0,87 0,54 230 324 CV90 1,34 0,71 268 400

CV90SF 0,87 0,46 263 353 CV120 1,34 0,61 253 372

CV120SF 0,87 0,40 330 458 CV150 1,34 0,54 189 287

CV150SF 0,87 0,35 320 490

Tabla 10 Desarrollo de resistencias a la compresión de las series de concreto sin aditivo superfluidificante

Resistencia a la Compresión en MPa Serie 3 días 7 días 14 días 28 días 56 días 180 días 360 días

R 4,1 4,9 6,6 7,3 8,8 11,2 13,6 CV30 4,4 5,5 7,5 9,7 11,5 18,9 21,1 CV60 4,5 5,9 7,8 10,4 13,3 20,3 24,2 CV90 5,8 6,8 9,7 12,0 17,8 23,6 25,2

CV120 6,6 8,3 11,4 18,0 20,5 27,7 30,1 CV150 6,0 7,6 12,4 14,9 20,2 25,7 28,5

Tabla 11 Desarrollo de resistencias a la compresión de las series de concreto con aditivo

superfluidificante

Resistencia a la Compresión en MPa Serie 3 días 7 días 14 días 28 días 56 días 180 días 360 días RSF 15,3 17,4 18,7 21,4 24,4 29,9 31,3

CV30SF 15,8 15,9 20,4 27,2 31,8 40,3 46,1 CV60SF 15,4 17,4 23,4 33,0 42,2 46,6 50,0 CV90SF 15,1 20,9 29,4 39,9 48,4 66,1 72,3

CV120SF 17,0 23,7 36,4 48,5 62,1 74,7 80,4 CV150SF 15,0 20,7 29,8 43,4 53,2 63,3 70,3

10


0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Tiempo, min.

Reve

nim

ient

o, c

m.

serie RSF serie CV30SF

serie CV60SF serie CV90SF

serie CV120SF serie CV150SF

Fig. 1 Pérdida de revenimiento para las distintas series de concreto con aditivo superfluidificante

11


Edad en semanas

-0.2

-0.17

-0.14

-0.11

-0.08

-0.05

-0.020 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70

Fig. 2 Desarrollo de las retracciones por secado para las distintas series de concreto sin aditivo superfluidificante

% d

e re

trac

ción

Serie RSerie CV30Serie CV60Serie CV 90

Serie CV 120Serie CV 150

Edad en semanas

-0.1

-0.09

-0.08

-0.07

-0.06

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

00 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70

Fig. 3 Desarrollo de las retracciones por secado para las distintas series de concreto con aditivo superluidificante

% d

e re

tracc

ión

Serie RSF

Serie CV30SF

Serie CV60SF

Serie CV90SF

Serie CV120SF

Serie CV150SF

12


Fig. 4 Desarrollo de las resistencias a la compresión para las distintas series sin aditivo superfluiducante

13


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375

Edad en Días

Res

iste

ncia

a la

com

pres

ón e

n M

Pa

Serie RSFSerie CV30SFSerie CV60SFSerie CV90SFSerie CV120SFSerie CV150SF

Fig. 5 Desarrollo de las resistencias a la compresión para las distintas series con aditivo Superfluidificante

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