Revista de la Facultad de Ingeniería de la U.C.V., Vol. 21, N° 3, pp. 57–68, 2006

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INTRODUCCIÓN

La porosidad es uno de los factores principales que influyenen la resistencia y durabilidad del concreto; mientras másporoso sea el concreto menor es su resistencia mecánica ytendrá mayor vulnerabilidad ante la agresividad del medioambiente (Mehta y Monteiro, 1998). Además, junto con lacapacidad de absorción del agregado, la porosidad influyeen varias propiedades del concreto, tales como: la resistenciaa la abrasión, la estabilidad química, la gravedad específica,la adherencia de la pasta con los agregados, etc.

El concreto es un material compuesto por una faseconstituida por productos sólidos de hidratación delcemento y otra fase de partículas pétreas. La porosidad,

ANÁLISIS DE LA POROSIDAD DEL CONCRETO CON AGREGADO CALIZO

Recibido: marzo de 2006 Recibido en forma final revisado: noviembre de 2006

RÓMEL SOLÍS-CARCAÑO Y ERIC I. MORENO

Universidad Autónoma de Yucatán, Facultad de Ingeniería,Av. Industrias No Contaminantes s/n, Mérida, Yucatán, México.

RESUMEN

Para la mayoría de los materiales estructurales la porosidad es una propiedad física que influye directamente en susprincipales propiedades mecánicas. El concreto es un material compuesto formado por dos fases: la matriz de cementohidratado y los agregados pétreos; de ahí que su porosidad sea función de la porosidad de ambas fases. La forma en quelos poros del concreto se interconecten determina la permeabilidad del material, la cual juega un importante papel en sudurabilidad. Este trabajo presenta un experimento factorial, realizado en laboratorio, con el objetivo de identificar losfactores que influyen en la porosidad del concreto preparado con agregados calizos triturados de alta absorción, mismosque podrían presentar características no usuales, haciendo variar la relación agua-cemento, la proporción grava-arena, y lafuente de origen de los agregados. Se concluyó que la relación agua-cemento y la cantidad de agua de mezclado fueron losprincipales factores que influyeron en la porosidad.Palabras clave: concreto, porosidad, agregados calizos, relación agua-cemento, análisis factorial.

POROSITY ANALISIS OF CONCRETE MADE WITH LIMESTONE AGGREGATE

ABSTRACT

For most structural materials, porosity is a physical property that directly affects their main mechanical properties. Concreteis a composite material formed by two phases: the hydrated cement matrix and the stone aggregates; thus its porosity is afunction of the porosity of both phases. The way the concrete pore network is interconnected determines the permeabilityof the material. This work reports a factorial experiment performed on lab specimens in order to identify the factors thataffect the porosity of concrete made with high-absorption crushed limestone aggregates, which may present unusualcharacteristics, through varying the water-cement ratio, the coarse-fine aggregate ratio, and the aggregates source. It wasfound that the water-cement ratio and the amount of water were the main factors affecting the porosity.Keywords: concrete, factorial analysis, limestone aggregate, porosity, water-cement ratio.

como la mayoría de las propiedades del material, dependede la porosidad de ambas fases.

Porosidad de los agregados

Los tamaños de los poros en el agregado varían en un ampliorango, pero hasta los más pequeños son mayores que losporos del gel en la pasta de cemento (Neville, 1999). Algunosporos del agregado están totalmente inmersos dentro de lapartícula, pero otros se abren a la superficie, de modo que elagua, y otros agentes agresores, pueden penetrar en ellos.El grado de porosidad de las rocas comunes varía de 0 a50% (Neville, 1999). Teniendo en cuenta que el agregadorepresenta aproximadamente tres cuartas partes del volumendel concreto, es claro que la calidad de la roca utilizada

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como agregado es un factor que podría contribuir a laporosidad total del concreto. Sin embargo, la porosidadcapilar es la que generalmente influye en la durabilidad delconcreto.

Porosidad de la pasta de cemento

La porosidad de la pasta de cemento es la suma del volumende los huecos capilares y de los huecos del gel, y representael espacio no llenado por los componentes sólidos de lapasta de cemento hidratado (Neville y Brooks, 1998);depende principalmente de la relación agua/cemento (a/c) ydel grado de hidratación alcanzado por el cemento. Porejemplo, para una pasta de relación a/c de 0,6, el volumentotal de poros se encuentra generalmente entre 46% y 60%dependiendo del grado de hidratación del cemento, quecorrespondería a niveles de hidratación comprendidos entre100% y 27%, respectivamente. En general, la porosidad dela pasta suele ser mayor a la porosidad del agregado.

Porosidad del concreto

La porosidad del concreto (P) o total de huecos en el materialcompuesto, se ha modelado (Neville y Brooks, 1998) comouna función de: la relación agua/cemento, el grado dehidratación del cemento (h), el volumen de aire atrapado(A), las cantidades de agregados fino (arena, Af) y grueso(grava, Ag), y del cemento (c); y las gravedades específicasde los agregados (ρf y ρg). La Ecuación 1 muestra el modelomatemático.

cA

cA

cA

cAh

ca

Pg

g

f

f+

ρ+

ρ+

+−=

113170

360

,

,(1)

Considerando un ejemplo con una relación a/c de 0,55,proporciones por masa de 1:2:4 (cemento, arena, grava),contenido de aire de 2,3% y gravedades específicas de 2,44y 2,40 (arena y grava, respectivamente); si el grado dehidratación fuera de 0,7, la porosidad que se obtendría delmodelo sería de 11,0%.

La durabilidad y la permeabilidad del concreto

La durabilidad del concreto a través de la vida de unaestructura es una de sus propiedades más importantes, dadoque es esencial que la construcción sea capaz de resistir porel tiempo necesario, a las condiciones para las cuales fuediseñada.

Los agentes del medio ambiente, que generalmenteocasionan la falta de durabilidad del concreto, requieren

que el material sea permeable para poder penetrar a travésde la masa del material; estos agentes, además, son auxiliadospara su transporte interno por difusión, debida a losgradientes internos de humedad y temperatura, o porósmosis.

Para el concreto hecho con agregado común de peso normal,la permeabilidad es controlada principalmente por laporosidad de la pasta de cemento. Sin embargo lapermeabilidad no es una función simple de la porosidad yaque es necesario que los poros se encuentreninterconectados; es decir, que para los mismos niveles deporosidad, el concreto puede tener diferentes valores depermeabilidad si sus poros se interconectan en formaininterrumpida o no.

En una pasta de cemento hidratada, el agua de mezclado es,en primera instancia, la responsable de su permeabilidad,porque su contenido determina el espacio no llenado porlos sólidos, ya sea porque es utilizada por las reacciones dehidratación del cemento o debido a la evaporación en elmedio ambiente. Las condiciones en las que el concreto secure determinarán finalmente dicha permeabilidad (Solís yMoreno, 2005).

En general, cuando la relación a/c es alta y el grado dehidratación es bajo, la pasta de cemento tendrá una altaporosidad capilar; contendrá un número relativamentegrande de poros amplios y bien conectados, y por lo tanto,su coeficiente de permeabilidad será alto. En cuanto avanzala hidratación, la mayoría de los poros serán reducidos a untamaño pequeño (100 nm o menos) y también perderán susinterconexiones, de manera que la permeabilidad se abatirá.

En comparación con las altas porosidades de las pastas decemento (alrededor de 50%), el volumen de los poros en lamayoría de los agregados naturales utilizados en el concretoestá, generalmente, por debajo de 3% y rara vez excede de10%. Se espera, por tanto, que la permeabilidad del agregadosea mucho más baja que la de la pasta de cemento típica.

Teóricamente, se esperaría que la introducción de partículasde agregado de baja permeabilidad en una pasta de cementoreduzca la permeabilidad del sistema. Las pruebasgeneralmente muestran que esto no es cierto (Mehta yMonteiro, 1998). La explicación de por qué la permeabilidaddel concreto es más alta que la permeabilidad de la pasta decemento correspondiente, se haya en las microgrietas queestán presentes en la zona de transición de la interfase entreel agregado y la pasta de cemento.

Para materiales como el concreto, con numerosasmicrogrietas, es difícil determinar la estructura de transporte

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del poro debido a los cambios impredecibles en la estructuradel material al penetrar el fluido externo. Lo anterior se debeal estrechamiento o ampliación de los poros y microgrietasocasionados por las interacciones físico-químicas entre elfluido penetrante y los minerales de la pasta; como ejemplose puede mencionar el fenómeno de la carbonatación, o laacumulación de sales en los poros.

Los agregados calizos

En la Península de Yucatán se utilizan agregados paraconcreto que se obtienen de la trituración de piedra calizageológicamente formada de sedimentos calcáreos marinosdel Cenozoico. Esta caliza está compuesta,fundamentalmente, por carbonato de calcio (77%) ycarbonato de magnesio (13%) (Pacheco y Alonzo, 2003).

Estas rocas son extraídas de estratos que se localizan desdeel nivel del terreno natural, hasta una profundidad máximaque va de 7 a 10 metros, buscando no rebasar el nivel deaguas freáticas. Las rocas de las diferentes canteraspresentan variaciones en sus propiedades físicas y,generalmente, se hacen más porosas a medida que seacercan a la zona de saturación del subsuelo (Solís y Baeza,2003). En general, los agregados producto de la trituraciónde esta roca suelen tener alta absorción y gran cantidad definos.

En trabajos de investigación enfocados a estudiar diferentespropiedades del concreto preparados con estos agregados,se han reportado las siguientes mediciones a la porosidaddel concreto:

Aportela (2002) obtuvo 23,3% de porosidad para concretocon relación a/c de 0,5; y de 25,2% para concreto con a/c de0,7.

Cob (2004) obtuvo las siguientes porosidades: 23,4% parauna relación a/c de 0,8; 23,1% para relación a/c de 0,7; 24,1%para relación a/c de 0,62; y 22,9% para relación a/c de 0,55.

Chuc (2005) obtuvo 18,8% de porosidad para una relacióna/c de 0,45.

En los trabajos antes mencionados se determinó laporosidad del concreto en especímenes cilíndricos coladosen laboratorio. Por otro lado, Solís y Moreno (2005),calcularon la porosidad en núcleos extraídos de vigasestándar de laboratorio; obtuvieron 21,8% de porosidad parauna relación a/c de 0,60. La figura 1 muestra los valores delas porosidades reportadas para concretos preparados conagregados calizos de la Península de Yucatán.

Figura 1. Porosidades reportadas en estudios realizadoscon agregados calizos de la Península de Yucatán.

El objetivo de esta investigación fue identificar los factoresque influyen en la porosidad de los concretos preparadoscon diferentes dosificaciones y diferentes muestras deagregados calizos triturados, considerando que lascaracterísticas peculiares de los agregados de esta regiónpodrían ser diferentes a los agregados comúnmente usados.

METODOLOGÍA

En este estudio experimental se combinaron ordenadamentetres variables independientes (supuestas causas) paraanalizar las consecuencias de éstas sobre una variabledependiente (supuesto efecto). La variable dependiente fuela porosidad del concreto, y las variables independientes:

- La relación a/c en peso, para la cual se consideraron lassiguientes cuatro cantidades: 0,4; 0,5; 0,6 y 0,7.

- La proporción grava/arena (g/a) en volúmenes absolutos,la cual fijó también en cuatro cantidades: 0,82; 1,00; 1,22y 1,50; las cuales corresponden a un porcentaje deutilización de grava con relación al total de los agregadosde: 45, 50, 55 y 60 %, respectivamente.

- El Banco de origen de los agregados, el cual se hizo variaren seis modalidades: A, B, C, D, E y F, que correspondena la utilización de agregados provenientes de diferentescanteras de extracción y trituración de roca caliza en laPenínsula de Yucatán.

El diseño del experimento fue de tipo factorial, ya que secombinaron varias variables independientes, y cada variableindependiente tuvo varios niveles de presencia (Kuehl,2000). La construcción básica de un diseño factorial consisteen que todos los niveles de cada variable independienteson tomados en combinación con todos los niveles de lasotras variables independientes.

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Los diseños factoriales son útiles ya que permiten evaluarlos efectos de cada variable independiente sobre la variabledependiente por separado, y los efectos de las variablesindependientes conjuntamente. De ahí que, en este trabajo,se hayan evaluado dos tipos de efectos en la porosidad delconcreto: los efectos principales, que son los que produjeroncada variable independiente, y los efectos de la interacciónentre dos o más variables independientes; en este caso, elefecto en la porosidad de la interacción entre la relación a/cy la proporción g/a, de la interacción entre la a/c y el Banco,de la interacción entre proporción g/a y el Banco, o bien, elefecto de la interacción entre las tres variablesindependientes.

El diseño factorial fue de 4x4x6, que indica que son 3 variablesindependientes (número de dígitos utilizados para nombrarel experimento), en donde dos de ellas (relación a/c yproporción g/a) tuvieron 4 grados de variación y la tercera(Banco) tuvo 6 grados de variación. De lo anterior se tieneque se formaron 96 grupos que corresponden al número decombinaciones diferentes como resultado de hacer variarlas tres variables independientes.

El diseño de las mezclas se hizo utilizando el método devolúmenes absolutos del ACI 211.1, el cual fue modificadoya que en vez de definir el volumen de grava (en base altamaño máximo de agregado y el módulo de finura de arena)y calcular por diferencia el volumen de arena, seespecificaron las proporciones de ambos agregados. El tipode cemento utilizado fue Portland compuesto (CPC 30) deuna marca fabricada en México de distribución internacional.La prueba de porosidad se realizó utilizando cilindros de 3,5cm por 7,00 cm siguiendo la norma ASTM C 642 (ASTM,2001). Los especímenes fueron previamente curados porinmersión durante 28 días.

Los métodos estadísticos utilizados fueron: análisis factorialde varianza, análisis de varianza de una vía y análisis de

correlación parcial. Se realizaron también pruebas decontrastes entre los factores. Para llevar a cabo los análisisse utilizaron los paquetes estadísticos JMP 6.0 y SPSS 10.0

RESULTADOS

Los agregados utilizados fueron caracterizados a fin deobtener los datos necesarios para realizar el diseño de lasmezclas. La tabla 1 muestra las propiedades de las 6 muestrasde agregados utilizados.

Las figuras 2 y 3 muestran las granulometrías de las gravasy arenas utilizadas. En ellas se observan las deficienciasque presentan algunos de los agregados. Se obtuvierontambién las curvas granulométricas que combinan la gravay la arena, para las cuatro proporciones g/a; la figura 4 pre-senta como ejemplo las que corresponden a la relación a/cde 0,40 y el Banco C.

Tabla 1. Caracterización de los agregados utilizados.

Figura 2. Granulometría de la grava para los seis bancos.

Considerando los resultados de la porosidad obtenidos delas 96 mezclas de concreto, se obtuvo una media de 19,95%y una desviación estándar de 1,51%. La figura 5 muestra elhistograma de frecuencias obtenido para esta variable.

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Figura 4. Granulometría de las cuatro proporciones g/a (ejemplificado para el Banco C y la relación a/c de 0,40).

La tabla 2 presenta los valores de la variable dependienteobtenidos; las cantidades que aparecen en las celdas de lamatriz representan la porosidad medida en la probeta quecorresponde a la combinación de los tres factoresmanipulados.

Efectos principales:

- Variación de la porosidad de los concretos según la a/c.

Se clasificaron los concretos según la a/c y se calcularonlos parámetros de tendencia central y dispersión de laporosidad para cada grupo. En la tabla 3 se presentan lasmedias y desviaciones estándar obtenidas para cada uno

Figura 5. Histograma de frecuencias de la porosidad.

de los cuatro niveles que se asignó a la variable a/c. Lafigura 6 muestra la representación gráfica de la media y delintervalo de valores tomados por la porosidad (95% deconfianza) para los diferentes valores de la relación a/c,haciendo uso de un diagrama de barras de error.

- Variación de la porosidad de los concretos según laproporción g/a.

Se clasificaron los concretos de acuerdo a la proporción g/a, y se calcularon los parámetros de tendencia central ydispersión de la porosidad para cada grupo. La tabla 4muestra las medias y desviaciones estándar obtenidas paracada uno de los cuatro niveles que se asignó a la variable

Figura 3. Granulometría de la arena para los seis bancos.

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Tabla 2. Diseño factorial del experimento de 4x4x6 y resultados de la porosidad (en %).

proporción g/a. La figura 7 muestra la representación gráficade la media y del intervalo de valores tomados por laporosidad (95% de confianza) para los diferentes valores dela proporción g/a.

- Variación de la porosidad de los concretos de acuerdo alBanco.

De la misma forma, se clasificaron los concretos según el

Banco y se calcularon los parámetros de tendencia central ydispersión de la porosidad para cada grupo. La tabla 5presenta las medias y desviaciones estándar obtenidas paracada una de las seis modalidades en las que se hizo variar elBanco. La figura 8 muestra la representación gráfica de lamedia y del intervalo de valores tomados por la porosidad(95% de confianza) para las diferentes modalidades delBanco.

Figura 6. Gráfico de barras de error de la porosidad para los diferentes valores de la relación a/c.

Figura 7. Gráfico de barras de error de la porosidad para los diferentes valores de proporción g/a.

Tabla 3. Media y desviación estándar de la porosidad (%) para cada relación a/c.

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Tabla 4. Media y desviación estándar de la porosidad (%) para cada proporción g/a.

Tabla 5. Media y desviación estándar de la porosidad (%) para cada Banco.

Figura 8. Gráfico de barras de error de la porosidad para las diferentes modalidades de la variable Banco.

Efectos de interacción

Se realizó un análisis factorial de varianza planteando unmodelo con una variable dependiente numérica medida enuna escala de intervalo; el modelo planteó la hipótesis deque la porosidad está influenciada por tres factores: relacióna/c, proporción g/a y Banco.

En la tabla 6 se presenta el resultado de la prueba de efectosrealizada con el paquete estadístico JMP. El resultadomuestra que la hipótesis de que las medias de la porosidadsean significativamente diferentes (H1), para los diferentesniveles de los factores, se cumple para los factores relacióna/c y Banco (con significancia menor a 0,001); también secumple para la interacción de la relación a/c y el Banco (con

significancia de 0,0049), y es marginalmente significativapara la interacción entre la relación a/c y la proporción g/a(con significancia de 0,0576). Se puede observar que mientrasmayor sea el valor de F (razón de Fisher-Snedecor), es menorel nivel de significancia y por lo tanto es más probable quesea cierta la H1. De acuerdo a este análisis, la variableproporción g/a no mostró tener efecto en la porosidad; sinembargo pudiera tener efecto de manera interactiva con larelación a/c.

Los resultados anteriores indican la influencia significativade la relación a/c y del Banco sobre la porosidad del concreto,pero no nos permiten conocer cuál o cuáles de los niveles omodalidades de dichos factores son los que hacen que lasdiferencias sean significativas y en qué medida.

Tabla 6. Prueba de efectos de los factores en la porosidad.

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Para buscar información sobre lo anterior, se realizó unaprueba de contraste a priori (Visauta, 1999) denominadagráfica de perfiles. Esta gráfica permite visualizar lainteracción entre los factores, así como la tendencia de losvalores medios en la porosidad para los distintos valores dela relación a/c y el Banco. Se utilizó el programa SPSS.

La figura 9 presenta la gráfica de perfiles de la porosidadcon relación a la relación a/c; el cruce de los perfiles denotalos niveles de la relación a/c, para los cuales la porosidad nofue significativamente diferente.

La figura 10 presenta la gráfica de perfiles de la porosidadcon relación al Banco; de la misma forma, el cruce de algunosperfiles indica aquellas modalidades del Banco en las quelas medias de las porosidades no fueron significativamentediferentes.

También se probó cuáles de los niveles o modalidades delos factores son los que hacen que las diferencias seansignificativas, con una prueba a posteriori (Visauta, 1999).Se realizó la prueba post hoc de Sheffé utilizando el paqueteestadístico SPSS. Esta prueba de comparación múltiple se

Figura 9. Gráfica de perfiles de la porosidad (%) respecto a la relación a/c.

muestra en la tabla 7 y confirmó lo observado en la gráficade perfiles. Para la variable relación a/c: la media de laporosidad del grupo de 0,40 fue diferente a la de los gruposde 0,60 y 0,70; la media del grupo de 0,50 fue diferente a lamedia del grupo de 0,70; la media del grupo de 0,60 fuediferente a la del grupo de 0,40; y la media del grupo de 0,70fue diferente a las medias de los grupos de 0,40 y 0,50. Todaslas comparaciones anteriores se hicieron en base a un nivelde significancia menor o igual a 5%.

Mientras que en la tabla 8 se aprecia que esta misma pruebade comparación múltiple dio como resultado que la mediade la porosidad de los concretos del Banco A fue diferentea las de los Bancos B, C, E y F; la media de los concretos delBanco B fue diferente a la de los Bancos A, D, E y F; la mediade los concretos preparados con el Banco C fue diferente alas de los Bancos A, D, E y F; la media de los concretos delBanco D fue diferente a las de B, C y F; la media de losconcreto del Banco E fue diferente a la de los concretos delos Bancos A, B, C y F; la media de los concreto del BancoF fue diferente a la de todos los demás concretos. Todas lascomparaciones anteriores se hicieron en base a un nivel designificancia menor o igual a 5%.

Figura 10. Gráfica de perfiles de la porosidad (%) respecto al Banco.

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Tabla 7. Comparación a posteriori de Scheffé para la porosidad con respecto a la relación a/c.

Para la interacción entre la a/c y el Banco, la tabla 9 muestrapara cuáles combinaciones se encontraron diferenciassignificativas para las medias de la porosidad de losconcretos respectivos, para un nivel de significancia igualo menor a 5%.

Influencia de la cantidad de agua de mezclado

La investigación fue concebida con la intención de utilizarla misma cantidad de agua para todos los concretos; lacantidad definida, después de realizar mezclas de pruebacon varios de los agregados utilizados, fue de 215kg/m3,buscando obtener un revenimiento de 10 cm con unatolerancia de ±2,5 cm. Sin embargo, para 4 de los 6 tipos deagregados utilizados fue necesario modificar el diseño delas mezclas aumentando el agua efectiva para lograr que loscomponentes pudieran ser mezclados uniformemente y quela mezcla tuviera la plasticidad necesaria para poder moldearlos especímenes. La tabla 10 presenta las cantidades deagua efectiva de mezclado utilizadas para los concretos decada Banco. Se puede notar que 2 bancos requirieroncantidades de agua bastante altas, mismas que fueronnecesarias para poder mezclar las mezclas más críticas, que

fueron las de más baja relación a/c y menor proporción g/a,es decir aquellas con mayor cantidad de partículas finas.

La cantidad de agua no se incluyó como variableindependiente en el análisis factorial debido a que carece deniveles de variación y por tanto de grados de libertad, dentrode cada Banco; y a pesar de que sí varió con respecto a larelación a/c, lo hizo paralelamente con la variable Banco,por lo que es de esperarse que su efecto se sobreponga yno sea observable en un análisis factorial.

Se utilizó, por tanto, para observar su influencia en laporosidad, un análisis de varianza de una vía. El resultadomostró diferencias significativas (con significancia menor a0,0001) entre las medias de las porosidades de los gruposde concretos discriminados según su cantidad de agua. Lafigura 11 muestra la representación gráfica de la media y delintervalo de valores tomados por la porosidad (95% deconfianza) para los diferentes valores de la cantidad de agua.Se realizó la prueba post hoc de Sheffé y se obtuvo que losconcretos con 215 y 225 kg/m3 tuvieron una porosidadsignificativamente menor a los concretos con 240 y 250 kg/cm3 (con niveles de significancia iguales o menores a 0,001).

Tabla 8. Comparación a posteriori de Scheffé para la porosidad con respecto al Banco.

Tabla 9. Concretos cuyas medias de porosidadpresentaron diferencias significativas para la interacción entre la relación a/c y el Banco.

Tabla 10. Agua efectiva de mezclado por Banco.

Para verificar si la cantidad de agua estaba manifestandoúnicamente el efecto de la relación a/c, en vez de ser unavariable con influencia propia en la porosidad, se realizó,con el programa SPSS, la prueba de correlación parcial entrela porosidad y la cantidad de agua, teniendo como variablede control la relación a/c; es decir considerando sólo lasvariaciones de la porosidad cuando la a/c es constante. Elresultado fue que el coeficiente de correlación entre la poro-sidad y la cantidad de agua se incrementó de 0,59 a 0,68, locual significa que la fuerza de la regresión fue mayor cuan-do la variable relación a/c se mantuvo sin variación, por lotanto la cantidad de agua tuvo una influencia real en laporosidad del concreto.

DISCUSIÓN

Del análisis factorial se obtuvo que la relación a/c y el Bancofueron factores que provocaron diferencias significativasen la porosidad de los concreto; además se obtuvo que laproporción g/a no provocó diferencia en la porosidad.

Los resultados experimentales mostraron que las medias delas porosidades fueron significativamente diferentes entreconcretos cuyas relaciones a/c tuvieron una diferenciamayor a 0,10 (tabla 7). Lo anterior dejó de manifiesto que,aunque la relación a/c sí fue un factor que influye en la

variable dependiente estudiada, su efecto puede noobservarse entre concretos en los que se esperaríandiferencias significativas en sus propiedades, como seríanaquellos con las relaciones a/c de 0,40 y 0,50, por ejemplo.

El factor Banco de agregados no mostró en todos los casosque las variaciones en las porosidades de los concretospuedan ser explicadas en base a las diferencias de laspropiedades físicas de los agregados (tabla 8). Losresultados de la interacción entre la relación a/c y el Banco(tabla 9), no mostraron algún patrón consistente, de talmanera que se pudiera definir el comportamiento físico, enbase al análisis estadístico; más bien se observó uncomportamiento aleatorio.

Por otra parte, el análisis de la cantidad de agua de mezcladoconfirmó que éste es un factor significativo en la porosidaddel concreto; cuando se utilizó 225 kg/m3 o menos la mediade la porosidad fue inferior a 20%, mientras que cuando seutilizó una cantidad mayor de agua, la media de la porosidadfue superior al 21% (figura 11). Cuando estadísticamente seencontraron diferencias en las porosidades al variar lacantidad de agua, la diferencia en la porosidad de losconcretos no es suficientemente grande en términos de lacalidad del material.

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Por otra parte, el Manual de Inspección, Evaluación yDiagnóstico de Corrosión en Estructuras de HormigónArmado de la Red Durar (Durar, 1998) establece un criteriode 10% a 15% de porosidad en el concreto para serconsiderado como un concreto de calidad media. Sinembargo, es evidente que la porosidad de los concretos deeste estudio es mayor que el valor máximo aceptado, aúnpara el caso de concretos de baja relación a/c. Sin embargo,se han podido obtener concretos de una calidad ydurabilidad buena con este tipo de agregados y estos nivelesde porosidad en el concreto. Como evidencia se tiene elbuen desempeño del muelle de Progreso, con más de 65años de edad, cuyo concreto tiene una porosidad promediode 22% (Castro et al., 2002); y de edificios escolares con 25años de edad con porosidades promedio de 23% (Morenoet al., 2002 y 2006). Además se han realizado pruebasaceleradas de carbonatación en laboratorio en concretoscon porosidad promedio de 24% en los cuales se obtuvieronbajos coeficientes de carbonatación (Moreno et al., 2004).En todos estos casos, la alta porosidad del concreto sedebió a la alta absorción de este tipo de agregado pétreo.

Tradicionalmente, la aportación del agregado no esconsiderada en el cálculo de la porosidad del concretocuando el agregado es de baja absorción. Para poder incluirlase tendría que modificar la ecuación de la porosidad (P)antes presentada, adicionando la absorción de losagregados (Abf y Abg), quedando como se presenta en laecuación 2.

(2)

La tabla 11 muestra la porosidad media medida por cadaBanco, así como las porosidades calculadas sin tomar encuenta la absorción de los agregados (P) y tomándola encuenta (Pm), según las ecuaciones 1 y 2, respectivamente.Debido a que no se midieron en laboratorio los porcentajesde hidratación y de aire de las mezclas, se consideraronvalores típicos del 85% y 3% respectivamente, para todasellas; los mismos que corresponden a los promediosobtenidos anteriormente con este tipo de agregado (Cob,2004). Es evidente como la Pm calculada es muy parecida a laporosidad medida, apoyando de esta manera la necesidadde tomar en cuenta la absorción del agregado pétreo en elmodelo utilizado para estimar la porosidad del concreto.

La alta absorción de los agregados estudiados no permiteobservar claramente el cambio en la porosidad de la pasta alhacer variar la relación a/c; por lo tanto, una mejor opciónpara determinar la calidad del concreto en términos de sudurabilidad podría ser medir la permeabilidad del material,ya sea en forma directa o indirectamente a través la mediciónde otra propiedad en la que sea determinante el proceso dedifusión de algún agente externo.

Figura 11. Gráfico de barras de error de la porosidad para los diferentes valores de agua de mezclado (kg/m3).

cA

cA

cA

cA

cAb

AcAb

Ahca

Pg

g

f

f

gg

ff

m+

ρ+

ρ+

+++−=

113170

360

,

,

Tabla 11. Porosidad media (%) medida y calculada para cada Banco.

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CONCLUSIONES

La relación agua/cemento fue un factor que influyó en laporosidad del concreto, sin embargo, resultó ser pocosensible ya que entre concretos con relaciones a/c de 0,40 y0,70 únicamente se obtuvo una diferencia del 10% en laporosidad.

Aun cuando estadísticamente la variable Banco mostró serun factor que influyó en la porosidad del concreto, la formaen la que los valores de la porosidad se ordenan no puedeser atribuible a alguna o algunas de las propiedades físicasmedidas en los agregados.

La cantidad de agua de la mezcla fue un factor que influyóen la porosidad del concreto de manera independiente a larelación a/c.

Para los agregados de alta absorción estudiados, lautilización de un modelo que estime la porosidad del concretodebería considerar la absorción de los agregados comovariable.

El criterio de la porosidad como un indicativo de la calidaddel concreto no resultó ser adecuado para agregados dealta absorción.

La alta absorción de los agregados estudiados no permiteobservar el cambio en la porosidad de la pasta al hacer variarla relación a/c.

AGRADECIMIENTOS

Los autores reconocen al Consejo Nacional de Ciencia yTecnología por el financiamiento otorgado para la realizacióndel presente trabajo (Proyecto 34428-U); y agradecen alpersonal del Laboratorio de Estructuras y Materiales de laFacultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma deYucatán su colaboración en la ejecución de las pruebas. Lasopiniones expresadas en este documento son de los autoresy no necesariamente de las instituciones participantes.

REFERENCIAS

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ASTM (2001). ASTM Book of Standards Volume 04.02:Construction: Concrete and Aggregates. U.S.A.

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