289

Hormigón con nanotecnología

Arnaldo Aramayo, Marcelo Amayo, Deibit Paniagua

A. Aramayo, M. Aramayo y D. Paniagua

Universidad Mayor Real y Pontificia de San Francisco Xavier de Chuquisaca, Dirección Calle Junín esq. Estudiantes

N° 692. Facultad de Ciencias Tecnológicas, Direccion Calle Regimiento Campos N° 180. Sucre-Bolivia.

M.Ramos. (ed.) Ciencias Tecnologicas y Agrarias, Handbook -©USFX- Sucre, Bolivia, 2014.

290

Abstract

Nanotechnology raise a new vision about the World, this implies understand and try to dominate the

material’s properties in to nanometer scale, this is, the one thousand millionth part of a meter,

longitude that can correspond, for example, to a group of atoms or even to a small molecule. At

nanometer scale, the matter offers very different properties, for that reason, the nanoscience

posses a transversal character to the different scientific disciplines.

In this way, this investigation’s work titled “Concrete with Nanotechnology” it was divided

in to two fundamental areas:

The first section is a theoretical analysis respect to the Nanotechnology applications in

the area of the materials, mainly the constructive ones, developing topics such as: Nanotechnology

and Transportation Infrastructure, Nanotechnology in Mortars, Concretes, Steel and other

materials, Smart structural and materials systems; to conclude with and introduction to practical

work when treating about “Nanotechnology and its technological development in Mortar and

Concrete’s world”.

Finally, the second stage of the work consist on diverse practical analysis to verify the real

benefits that Nanotechnology involves through of many tests to Cement’s concrete that have and

addition of a nanometer scale product, among these we have: Compression and flexion Resistances,

and Workability analysis. All the above mentioned with their respective conclusions and the

analysis of the benefits that implies the use of Nanotechnology.

Keywords: Nanotechnology, Hormigon, Workability analysis

19 Introducción

Para contar con un adecuado tejido de infraestructuras edificatorias, que contemple las necesidades

presentes y futuras de la sociedad y la economía actuales, es necesario contar con un apropiado

diseño y una construcción eficiente de los edificios, tanto de viviendas como de servicios. En tal

sentido, es necesario que los materiales de construcción, y los sistemas constructivos derivados,

cumplan con varias características como son: alta durabilidad y resistencia al deterioro, buen

comportamiento mecánico, adecuada relación beneficio/coste, fácil instalación y bajo margen de

mantenimiento durante su vida en servicio.

Ahora, en la construcción tradicional desde tiempos remotos hasta nuestros días se han

empleado fundamentalmente elementos constructivos de piedra, madera, hormigón armado y acero,

materiales que cumplen adecuadamente su función pero que, bajo ciertas condiciones, presentan

algunos inconvenientes. Tal es el caso de la madera que requiere grandes inversiones en

mantenimiento, el hormigón armado que tienen una alta densidad y demandan grandes capacidades

para su manejo e instalación, el acero que presenta problemas de corrosión entre otros.

Con este panorama, la posibilidad de desarrollar nuevos materiales de construcción, sector

que tiene asociados grandes volúmenes de producción, de transporte, de instalación y de

mantenimiento, con mejores propiedades y nuevas características en servicio, trae como

consecuencia ventajas tanto de desempeño (características mecánicas, frente al deterioro, bajo peso,

como económicas pues se requiere menos recursos (mano de obra, equipos, vehículos, etc.) para su

manejo. En tal sentido, uno de los desarrollos más interesantes desde el punto de vista tecnológico

lo constituyen los materiales nano-estructurados.

291

Los materiales nano-estructurados hacen referencia a materiales o componentes que están

formados por partículas o granos nano-cristalinos o cuasi-nano-cristalinos. Este tipo de materiales

son usualmente extremadamente superiores en cuanto a sus propiedades mecánicas (estáticas y

dinámicas), magnéticas, tribológicas y frente a la degradación. Los materiales nano-estructurados

representan la aplicación de las nanotecnologías en el campo de la ingeniería y ciencia de materiales

y tendrá un gran impacto en varios sectores económicos como la biomedicina, la electrónica, los

transportes, el medioambiente y, por supuesto, la construcción.

Con el fin de llevar a cabo innovaciones significativas en este campo de los materiales,

específicamente en el sector de la construcción, se hace necesario investigar en su desarrollo y

caracterización.

19.1 Materiales y métodos

El presente trabajo de investigación consiste en una revisión exhaustiva en todos los medios

disponibles acerca de la nanotecnología, de manera de dar una visión de su desarrollo y los

beneficios de su utilización. Esta recopilación bibliográfica contempla en una primera etapa un

análisis de la Nanotecnología como ciencia (nanomecánica, Materiales nanoestructurados, entre

otros), en una segunda instancia una caracterización del hormigón, mortero, aditivos y otros

materiales estructurales a escala nano, para posteriormente dar una muestra de las mejoras de los

materiales a esta escala y una visión futura de esta ciencia.

Por otro lado, se contempla la realización de experiencias prácticas para verificar y dar una muestra de los beneficios en la utilización de la nanotecnología en esta área, las cuales serán presentadas en

esta sección del trabajo, efectuando los siguientes análisis:

a) Mejora de la resistencia del Hormigón: Se construirá 36 probetas cilíndricas las cuales se

ensayara a compresión y 9 probetas prismáticas que se ensayaran a flexión según la siguiente

configuración:

- 12 Probetas cilíndricas y 3 probetas prismáticas H21 (210 Kg/cm2) sin adición de nanosilice,

a esta mezcla se la denominara HC (hormigón de control).

- 12 Probetas cilíndricas y 3 probetas prismáticas H21 (210 Kg/cm2) con adición 0.5% de

nanosilice, a esta mezcla se la denominara G=0.5%.

- 12 Probetas cilíndricas y 3 probetas prismáticas H21 (210 Kg/cm2) con adición 1% de

nanosilice, a esta mezcla se la denominara G=1%.

b) Mejoras en la trabajabilidad: Se efectuara ensayos de trabajabilidad con cono de Abrams

(cono reducido) en muestras de hormigón fresco, con el fin de determinar aumentos de la

docilidad debido al uso de la nanotecnología (GAIA nanosilice) de acuerdo a la siguiente

configuración de muestras:

- 12 conos para hormigón H21 (210 kg/cm2), sin adición de nanosilice, muestra HC.

- 12 conos para hormigón H21 (210 Kg/cm2), con adición 0.5% de nanosilice, muestra G=0.5%.

- 12 conos para hormigón H21 (210 Kg/cm2), con adición 1% de nanosilice, muestra G=1%.

292

Caracterización de GAIA Nanosilice, aditivo a ser utilizado en la investigación

Descripción:

GAIA Nanosilice (nombre comercial) es sílice en estado líquido con partículas de tamaño

nanométrico. Es sílice hecha gracias a la nanotecnología, reemplaza a la microsílice en polvo en

todas sus aplicaciones, fue creada gracias a una sinergia entre Cognoscible Technologies y Ulmen

S.A.

El producto está disponible en forma líquida y facilita la distribución satisfactoria de

partículas de nanosilice en el hormigón, combina los efectos de disminución de agua y mejoras en

la trabajabilidad.

Gráfico 19 Fotografía electrónica de nanosilice a 100 nm. (Derecha) Apariencia habitual de GAIA

Nanosílice

¿Qué es la Nanosílice?

Es sílice con partículas de tamaño nanométrico, entre 2,5 (nm.) y 250 (nm.) (1nm.= 10-9 m.), mil

veces más pequeña que la microsílice (silica fume). Esta selección de tamaño de partícula es la que

le confiere sus singulares propiedades: menor cantidad de uso, mayores resistencias, plasticidad

comparable a los superplastificantes, carencia de contaminación e igual o menores costos.

Como se ha mencionado de manera precedente, GAIA es conveniente de utilizar no solo por

sus mejoras en los comportamientos mecánicos y estructurales de los materiales, sino también por

generar menor contaminación y mejoras en las condiciones de utilización, pues está de acuerdo con

ISO 14001 “Sistema de aprobación medioambiental”.

¿Cuáles son las ventajas para el operador de sílice?

Cuida su salud porque evita los peligros de la silicosis. Microsílice es un polvo mil veces más

pequeño que el humo del cigarrillo. Entra a los pulmones de los usuarios y queda atrapada en los

alvéolos pulmonares. Con el tiempo produce fibrosis pulmonar, una enfermedad irreversible

llamada silicosis. GAIA Nanosílice, a pesar de ser un millón de veces más pequeña, está en forma

líquida precisamente para evitar este peligro.

Todos los intentos anteriores de desarrollar microsílice liquida habían fallado por la

aglomeración de partículas. Con la nanotecnología, este problema ya no existe y los usuarios

pueden respirar tranquilos.

Menos esfuerzo. Citando los comentarios de los operadores, para H-50 y H-70: “El

hormigón se coloca sólo”.

293

Características Técnicas

Ficha Técnica:

Aspecto: Liquido levemente viscoso.

Color: Verde claro.

Densidad: 1,03 ± 0,02 (Kg. /l).

PH: 5 ± 1

Viscosidad Ford: 13 ± 1 (s).

Vida útil: 6 meses en envase cerrado y almacenado en un lugar

fresco protegido del sol.

Presentación: Bidón plástico de 200 Kg. Contenedor retornable de 1000 Kg.

Forma de uso:

Sus dosis recomendadas están entre 0,2 – 2,1 % en relación al peso del cemento.

No requiere cuidados ni precauciones especiales y se trata como cualquier aditivo líquido

para el hormigón. En caso de congelación, debe dejarse descongelar y agitar un poco.

¿Cómo funciona?

A medida que el cemento se hidrata, las partículas de Nanosílice se combinan con los elementos del hormigón distribuyéndose en todos los huecos que quedan entre las partículas de cemento y los

agregados. (Las partículas de cemento suelen medir 50,000 nm). De esta forma, el nano-CSH

producido, hace que el hormigón quedé más compacto, con menos huecos, más resistente y con una

estructura más homogénea.

Hay que tener en cuenta que el CSH es el “pegamento” que mantiene unido al hormigón, por

lo que GAIA Nanosílice lo que hace, es producir nano-cemento que refuerza al cemento de tamaño

micrométrico. Su alta superficie específica en comparación con microsílice (GAIA tiene 1,000 m2/g

frente a 20 m2/g de microsílice) es la explicación de por qué es suficiente con 9.43 Kg. de GAIA en

contra de 73 Kg. de microsílice, cemento y superplastificante.

¿Por qué no requiere superplastificantes?

Porque la combinación de nanotecnología con moléculas especialmente seleccionadas produce una

plasticidad y trabajabilidad excepcional que hace innecesario el uso de superplastificantes como los

derivados de naftaleno, o los policarboxilatos.

Utilidades

Da altas resistencias a temprana y lejana edad. (Entre 40 y 80 MPa a 1 día y 70 y 95 MPa a 28 días).

Incrementa la resistencia tanto a la compresión como a la tracción.

Posee una muy buena trabajabilidad, incluso a valores muy pequeños de la relación agua

cemento (A/C) como 0.2. Como consecuencia de lo anterior, el hormigón “se coloca solo”, según

los comentarios de los operadores.

Esta trabajabilidad hace innecesario el uso de superplastificantes, excepto pequeñas dosis

para los hormigones autocompactantes.

294

Tiene más de 90% de rendimiento que las formulaciones de microsílice, cemento y

superplastificantes para el hormigón.

Fácil homogenización. Permite a las plantas hormigoneras reducir los tiempos de mezclado

y aumentar su producción.

Tiene entre 0 y 1% de permeabilidad. (NCh 2262).

Cumple la normativa ISO-14001. Es amistosa del medio ambiente y de la salud de los

operarios de sílice.

Permite al usuario disminuir la cantidad de cemento, pues GAIA Nanosílice es en sí mismo

un productor de nanocemento. La sílice produce partículas de CSH, que es el pegamento del

hormigón y lo que mantiene cohesionadas todas sus partículas. Al estar en tamaño nanométrico,

GAIA produce partículas de CSH con un tamaño entre 5 nm. Y 250 nm., los que refuerzan la

estructura del hormigón a un nivel mil veces menor que el hormigón tradicional, lo cual permite el

ahorro de cemento.

Ensayos de laboratorio

Ensayos normalizados de caracterización de áridos para hormigón

- Granulometría y cálculo de módulo de finura (Nch 165).

- Contenido de materia orgánica (Nch 166).

- Porcentaje de finos bajo malla Nº 200 (Nch 1223).

- Determinación de densidades y absorción de agua (Nch 1239).

- Calculo de porcentaje de humedad.

a) Granulometría, según Nch 165.

Arena (Puente Méndez)

Tabla 19 Granulometría Arena (Tyler)

Tamiz Abertura Retenido en peso

Nº mm Parcial(gr) Parcial (%) Acumulado (%)

3 76,000 0,0 0,0 0,0

1 1/2 38,000 0,0 0,0 0,0

3/4 19,000 0,0 0,0 0,0

3/8 9,500 0,0 0,0 0,0

4 4,760 0,0 0,0 0,0

8 2,380 200,0 21,0 21,0

16 1,190 195,0 20,5 41,5

30 0,590 315,0 33,1 74,6

50 0,297 167,0 17,5 92,1

100 0,149 75,0 7,4 99,5

Suma………………………………………………… 328,7

Módulo de Finura de la Arena: 328,7/100 = 3.29

295

Granulometría permitida de la arena incluyendo tolerancias en la banda de trabajo. (NCh 165.).

- Gravilla (Puente Méndez)

Tabla 19.1 Granulometría Gravilla (Tyler)

Tamiz Abertura Retenido en peso

Nº mm Parcial(gr) Parcial (%) Acumulado (%)

3 76,000 0,0 0,0 0,0

1 1/2 38,000 0,0 0,0 0,0

3/4 19,000 397,0 22,1 22,1

3/8 9,500 1256,0 70,0 92,1

4 4,760 142,0 7,9 100,0

8 2,380 0,0 0,0 100,0

16 1,190 0,0 0,0 100,0

30 0,590 0,0 0,0 100,0

50 0,297 0,0 0,0 100,0

100 0,149 0,0 0,0 100,0

Suma………………………………………………… 714,2

Modulo granulométrico de la gravilla: 714,2/100 = 7.14

En hormigón armado, con áridos redondeados cuyo tamaño máximo sea de 50 ± 20 milímetros y

contenido de cemento no inferior a 300 kg/m3, se obtienen buenos resultados mediante

granulometrías continuas que siguen la Parábola de Fuller.

Los módulos granulométricos se encuentran en el dominio 3 de la Norma DIN-1045, y los

agregados pueden ser tomados como convenientes, para masas dóciles y trabajables; hormigones

resistentes. (Jiménez Montoya, 1991).

b) Contenido de materia orgánica, según Nch 166.

La arena seleccionada pertenece al nivel 2, escasa materia orgánica, (Color amarillo claro).

c) % De finos bajo malla Nº 200, según Nch 1223. msa (masa seca antes del lavado)= 620 gr.

msd (masa seca después del lavado)= 615 gr.

(ecuación 19) %Finos=0,8 %

d) Densidades, según Nch 1239.

- Arena

Ms (masa seca) =180.95 grs.

Msss (masa saturada superficialmente seca) =190.45 grs.

Ma (masa matraz + agua) = 660.22 grs.

Mm (masa matraz + agua + material) = 777.27 grs.

296

Densidad real SSS

Densidad real seca

Densidad neta

Absorción de agua

- Gravilla

Ms (masa seca) =200.10 grs.

Msss (masa saturada superficialmente seca) =210 grs.

Ma (masa matraz + agua) = 676.3 grs.

Mm (masa matraz + agua + material) = 805.6 grs.

Densidad real sss

Densidad real seca

Densidad neta

Absorción de agua

297

Gráfico 19 y 19.1 En Gráfico 19 apreciamos muestra de material para obtención de densidades

(190.45 gr.), en Gráfico 19.1 se muestra molde tronco cónico y pisón para evaluar la

condición saturada superficialmente seca necesaria para calcular densidades (NCh 1239).

Gráfico 19.2 y 19.3 En la Gráfico 19.2 muestra de arena es sumergida en agua a temperatura

normalizada de 20 ± 2 ºC por espacio de una hora (Nch 1239), en la Gráfico 19.3 se efectúa

registro de masas para determinación de densidades: Ms, Mss., Mi, Mm (detalladas de forma

precedente).

e) Calculo del porcentaje de humedad

- Arena mh (masa húmeda) = 588.5 grs.

ms (masa seca) = 570.1grs.

- Gravilla

mh (masa húmeda) = 456.4 grs.

ms (masa seca) = 450.1 grs.

298

Ensayo de probetas de hormigón

El presente ítem del trabajo práctico dice relación a someter a probetas de mortero en distintas

configuraciones y con distintas adiciones de nanosílice a ensayos mecánicos de flexión y

compresión, con el objeto de verificar los aumentos en resistencia que éstas presentarían gracias a

este nanoaditivo.

Dosificación

Procedimiento

1. Fijar la resistencia característica del hormigón de acuerdo con las necesidades de la obra y

determinar la resistencia media correspondiente.

- Resistencia característica: fck= H21 (210 Kp/cm2).

- Condiciones previstas para la ejecución de la obra: Buenas

- para condiciones Buenas (J. Montoya, 1991)

- Resistencia Media:

2. Elegir el tipo de cemento, en función de la clase de obra, la agresividad del medio y las

condiciones climáticas.

- Cemento FANCESA Portland con Puzolana tipo IP30.

- El cemento LIDER corresponde al Tipo IP, Categoría resistente Media 30 Mpa de

resistencia mínima a la compresión a 28 días según la Norma Boliviana NB-011.

Cuenta con el Sello de Calidad de IBNORCA.

Tabla 19.2 Características del cemento

Designación Cemento Portland con Puzolana

Tipo IP: Componentes Portland mínimo 70%, puzolana máximo 30%

Categoría 30: Resistencia mín. 30 MPa. 28d en mortero normalizado

Propiedades: Sus principales propiedades son: resistencia mecánica media, bajo calor

de hidratación, menor retracción y endurecimiento algo más lento.

Usos y Aplicaciones : Utilizado en hormigón armado, pavimentos, prefabricados, hormigones

en masa, cimentaciones, obras hidráulicas y en general por su

versatilidad para todo tipo de construcciones.

Características: Resistencia mecánica media, bajo calor de hidratación, menor fisuración

y retracción química, mejor trabajabilidad, mayor resistencia a ataques

químicos, mayor impermeabilidad, mayor durabilidad.

Presentación: Bolsas de 50 kg , Granel en Big Bags de 1,5 t y en Cisternas de 20 t.

Recomendado para: Hormigón armado, hormigón armado de gran espesor, hormigones en

masa, prensas, prefabricados curados de vapor, obras sanitarias,

cimentaciones, pavimentos, muros de contención, obras expuestas a

humedad, morteros, pisos, mampostería, revoques y enlucidos.

Precauciones: Almacenamiento adecuado no mayor a dos meses, curado prolongado en

lugares secos.

299

Tabla 19.3 Análisis químico y ensayos fisicos-mecanicos

Material : Cemento Portland con Puzolana tipo IP30

Cemento Requisitos

Análisis quimico Unidad LIDER IP30 Según NB011

Oxido de Magnesio: (NB 061) MgO % 4,10 menor a 6.0

Óxido de Azufre: (NB 061) S0 3 % 2,70 menor a 4,0

Pérdidas por Calcinación: (NB 061) PPC % 3,00 menor a 7,0

Ensayos fisicos Unidad

Tiempo inicial de fraguado (NB

063)

Hrs:min 2:09 mayor a 0:45

Tiempo final de fraguado (NB 063) Hrs:min 4:19 menor a 10:00

Expansión (Le-Chatelier C-A) (NB

643)

mm. 0,80 menor a 10

Finura, Superficie Específica según

Blaine(NB 472)

cm 2 /g 4244 mayor a 2600

Peso específico (NB 064) g/cm 3 2,94 No especifica

Ensayos mecanicos Unidad

NORMA NB 470 (ASTM C109)

Resistencia a la compresión 3 días MPa 17,5 No especifica

en mortero normalizado a: 7 días MPa 26,3 mayor a 17

28días MPa 33,7 mayor a 30

3. Determinar la relación agua/cemento que corresponde a la resistencia media del hormigón,

según el tipo de cemento y áridos empleados.

4.

- Resistencia Media: 298.5 kp/cm2

- Valor orientativo de k para el cemento: 0.0054 (J. Montoya, 1991)

- (J. Montoya,1991)

-

- Relación agua/cemento:

5. Determinar el tamaño máximo del árido, en función de las características de los distintos

elementos de la obra.

- Se escoge como valor de la Serie de Tyler: 38 mm. (ver tabla 2.2). 6. Estudiar la consistencia más conveniente del hormigón, según la forma de compactación

en

7. obra y, como consecuencia fijar la cantidad aproximada de agua y determinar la cantidad

de cemento correspondiente.

- Para una compactación por vibrado enérgico en obra, condiciones de ejecución buena, consistencia plástico-blanda, tamaño máximo 40 mm ≈ 38 mm, y áridos

rodados: 170 ltr. /m3 (J. Montoya, 1991).

300

- Cantidad de cemento:

8. Establecer la proporción en que han de mezclarse los áridos disponibles, para que la curva

granulométrica del árido total sea la más conveniente al hormigón en estudio.

Módulos Granulométricos de los áridos.

Gráfico 19 La curva granulométrica

- Módulo Granulométrico de la arena: ma = 3.29 (Ver tabla 2.1).

- Módulo Granulométrico de la gravilla: mg = 7.14 (Ver tabla 2.2).

- Modulo Granulométrico optimo del árido compuesto según Abrams, para hormigones ordinarios, cont. de cemento 350 Kg y tamaño máx. del árido 40 mm ≈ 38 mm.: m = 5.88 (J.

Montoya, 1991).

- Porcentajes x (proporción arena), y (proporción Gravilla).

(19.1)

(J. Montoya, 1991).

Reemplazando valores y resolviendo el sistema

- Proporción de la arena: x = 35 %

- Proporción de la gravilla: y = 65 %

9. Calcular las cantidades de agua, cemento y áridos necesarias para obtener un metro cúbico

de hormigón.

301

- Cantidad de agua: A = 170 ltrs.

- Cantidad de cemento: C = 350 kg.

- Peso específico del cemento: ρ = 2.94 grs./cm3

- Peso específico de la arena: ρ1 = 2.59 grs./cm3

- Peso específico de la gravilla: ρ2 = 2.60 grs./cm3

- G1 y G2 pesos de arena y gravilla, en kg. por m3 de hormigón.

- Proporción de la arena: x = 35 %

- Proporción de la gravilla: y = 65 %

(19.2)

(J. Montoya, 1991).

- Reemplazando valores y resolviendo el sistema.

(J. Montoya, 1991).

- Cantidad de Arena: G1 = 668.8 kg.

- Cantidad de Gravilla: G2 = 1242.1 kg.

- Correcciones por humedad y absorción de los áridos.

- Arena ……..G1*(1+(w1(humedad)))

- Arena………668.8*(1+ 0.0323) = 668.8 + 21.6 = 690.4 kg.

- Gravilla……. G2*(1+(w2(humedad)-a2(absorción)))

- Gravilla…1242.1*(1+ 0.014) = 1242.1 + 17 = 1259.1 kg.

- Agua…..170 – (22 + 17) + (36 + 26) = 193 ltrs.

- Proporciones finales

- Cemento…………………………………….350 kg.

- Agua…………………………………………193 ltrs.

- Arena………………………………………...690 kg.

- Gravilla………………………………………1260 kg.

10. Efectuar unas masas de prueba para comprobar si el hormigón obtenido tiene las

características deseadas y, en caso contrario, hacer las correcciones necesarias.

302

Tabla 19.4 Dosificación para Hormigón de Control (HC).

Dosificación para 1m3 (1000 litros) de

hormigón (HC)

Material Cantidad

Cemento 350 kg.

Agua 193 ltrs.

Arena 690 kg.

Gravilla 1260 kg.

*Nanosilice (0 %) 0 gr

* Contenido en relación a la cantidad de cemento.

Tabla 19.5 Dosificación para hormigón con nanosilice 0.5%

Dosificación para 1m3 (1000 litros) de hormigón (G=0.5%)

Material Cantidad

Cemento 350 kg.

Agua 191 ltrs.

Arena 690 kg.

Gravilla 1260 kg.

*Nanosilice

(0.5 %)

1.75 kg.

* Contenido en relación a la cantidad de cemento.

Tabla 19.6 Dosificación para hormigón con nanosilice 1.0 %

Dosificación para 1m3 (1000 litros) de hormigón (G=1.0%)

Material Cantidad

Cemento 350 kg.

Agua 190 ltrs.

Arena 690 kg.

Gravilla 1260 kg.

*Nanosilice (1.0 %) 3.5 kg.

* Contenido en relación a la cantidad de cemento.

19.2Resultados y discusión

Control de la resistencia del hormigón

Para llevarlos a cabo, por cada dosificación que se desee establecer, se tomara tres probetas de cada

una y se operara de acuerdo con los métodos de ensayos descritos en las N.B./ UNE 7240 y

N.B./UNE 7242.

303

Ensayo a la compresión

Tabla 19.7 Resistencia del hormigón, 8 días

Tipo de Hormigón H21 (210 kg./cm2) Edad 8 días

Fecha de Preparación 17/09/09 Resistencia Característica 210 kg./cm2

Fecha de Ensayo 25/09/09 Resistencia Media 298,5 kg./cm2

Dosificación Identificación Nº Probeta Área

(mm2)

Fuerza

(KN)

Resistencia (kg./cm2)

Hormigón 1 17671 462,9 262,0

HC de 2 17671 436,1 246,8

Control 3 17671 409,2 231,6

Hormigón 1 17671 466,7 264,1

G = 0,5 % con 2 17671 445,6 252,2

Nanosilice 0.5% 3 17671 428,3 242,4

Hormigón 1 17671 474,2 268,3

G = 1,0 % con 2 17671 443,1 250,7

Nanosilice 1 % 3 17671 412,0 233,2

Tabla 19.8 Resistencia del hormigón, 14 días

Tipo de Hormigón H21 (210 kg./cm2) Edad 14 días

Fecha de Preparación 14/09/09 Resistencia Característica 210 kg./cm2

Fecha de Ensayo 28/09/09 Resistencia Media 298,5 kg./cm2

Dosificación Identificación Nº Probeta Área

(mm2)

Fuerza

(KN)

Resistencia (kg./cm2)

Hormigón 1 17671 498,5 282,1

HC de 2 17671 497,1 281,3

Control 3 17671 458,9 259,7

Hormigón 1 17671 598,9 338,9

G = 0,5 % con 2 17671 567,7 321,3

Nanosilice 0.5% 3 17671 566,7 320,7

Hormigón 1 17671 671,5 380,0

G = 1,0 % con 2 17671 668,5 378,3

Nanosilice 1 % 3 17671 638,3 361,2

304

Tabla 19.9 Resistencia del hormigón, 28 días

Tipo de Hormigón H21 (210 kg./cm2) Edad 28

días

Fecha de Preparación 09/09/09 Resistencia Característica 210 kg./cm2

Fecha de Ensayo 7/10/09 Resistencia Media 298,5 kg./cm2

Dosificación Identificación Nº Probeta Área

(mm2)

Fuerza

(KN)

Resistencia (kg./cm2)

Hormigón 1 17671 569,3 322,2

HC de 2 17671 564,0 319,2

Control 3 17671 524,9 297,0

Hormigón 1 17671 742,5 420,2

G = 0,5 % con 2 17671 737,3 417,2

Nanosilice 0.5% 3 17671 673,7 381,2

Hormigón 1 17671 751,3 425,2

G = 1,0 % con 2 17671 744,8 421,5

Nanosilice 1 % 3 17671 707,0 400,1

Tabla 19.10 resistencias a la compresión promedio Resistencias a la compresión promedio (kg./cm2)

Dosificación Edad (días)

Tipo 8 14 28

HC 246,8 274,4 312,8

G = 0,5 % 252,9 327,0 406,2

G = 1,0 % 250,7 373,2 415,6

Gráfico 19.1Gráfico resistencia versus días, resistencias a la compresión promedio

305

Ensayo a flexión

Tabla 19.11Gráfico carga máxima versus días, carga máxima, flexión

Carga máxima, flexión (KN)

Dosificación Edad (días)

Tipo 10 14

HC 17 21

G = 0,5 % 22,9 30

G = 1,0 % 25,3 32,6

Gráfico 19.2 Gráfico carga máxima versus días, carga máxima, flexión

Ensayo de Consistencia

Tabla 19.12 Ensayo de cono reducido (cono de Abrams)

Ensayo Ensayo de cono reducido (cono de Abrams)

Dosificación HC G = 0,5 % G = 1,0 %

Asentamientos 3 3,5 4 3,5 6 6,5 6,5 8 9,5 10 11 11,5

individuales 4,5 4 3 5,5 5,5 7 6,5 7 11 9 9,5 10,5

en cm. 4,5 5 5 3 6 7 6,5 8 8,5 9 10 9

Asentamiento Promedio

(cm)

4 7 10

Consistencia Plástica Blanda Fluida

306

19.3 Conclusiones

El análisis de homogeneidad realizado a las series mensuales de temperatura máxima, temperatura

mínima y precitación pluvial medidas en las estaciones climatológicas de los seis módulos del

distrito de riego 034, permitió determinar sus tendencias y comportamiento estadístico. Del análisis

se tiene que sólo las series de los módulos Santa Rosa y Cazadero son homogéneas en todo su

periodo de medición, 1942-2010 para el primero y 1964-2010 para el segundo. Mientras que los

datos climatológicos de las estaciones pertenecientes a los cuatro módulos restantes, presentan

rupturas o cambios abruptos en alguna o todas sus series de datos, siendo los casos críticos los

módulos Ing. Julián Adame y El Chique ya que ninguna de sus tres series es homogénea y no es

conveniente usar el 100% de sus registros para proyecciones de clima. El análisis de homogeneidad

también permitió ubicar el periodo en el cual las series de tiempo de estos cuatro módulos presentan

un comportamiento homogéneo: Leobardo Reynoso 1947-2010, Excamé 1970-2010, Ing. Julián

Adame 1983-2010 y El Chique 1988-2010. Los resultados obtenidos son de gran utilidad para

estudios que involucren las variables de clima evaluadas, como lo es el caso de estudios de cambio

climático en la región del distrito de riego 034 Zacatecas.

19.4 Agradecimientos

Los investigadores agradecen a la Dirección de Investigación Ciencia y Tecnología (DICYT) de la

Universidad San Francisco Xavier de Chuquisaca por el apoyo brindado en el desarrollo del

presente trabajo.

19.5 Referencias

Ana Torre (2004). Curso Básico de Tecnología del Concreto. Lima, Universidad Nacional de

Ingeniería.

Flavio Abanto Castillo (1993). Tecnología del Concreto. Perú, San Marcos.

Instituto Boliviano del cemento y el hormigón (2007). Diseño de Pavimentos (AASHTO-93). La

Paz, IBCH.

Ismael Sirvent Casanova (2005).Tecnología y Terapéutica del Hormigón Armado. Madrid, Instituto

Técnico de la Construcción.

Jiménez Montoya (1997). Hormigón Armado. Barcelona, Gustavo Pili.

José Luís Lepe Saucedo (1978). Proyecto y control de Mezclas de concreto. México, Limusa.

Luís Enrique Carcamo Pérez (2006) Revisión, Análisis y aplicación de la Nanotecnología en la

Generación y Mejora de materiales Constructivos. Santiago, Universidad Austral de Chile.

Luís Enrique Carcamo Pérez (2006) Estudio de Morteros de Cemento con Adición de Nanosilice.

Santiago, Universidad Austral de Chile.

Patricio Morcillo Ortega (2006) Nanociencia y Nanotecnología. Madrid, Gridat.

Ramón L. Carrasquillo (2008). Nuevas Tecnologías en el Uso del Concreto.

SciTech Cognoscible y ULMEN S.A. (2005) Propiedades de GAIA NANOSILICE. Santiago,

Ulmen.cl