INFORME TÉCNICO PARCIAL

DIRECTOR:

DR. PRISCILIANO FELIPE DE JESÚS CANO BARRITA

PARTICIPANTES:

M. I. HERWING ZETH LÓPEZ CALVO

M. C. VICTOR GUILLERMO JIMÉNEZ QUERO

DR. PEDRO MONTES GARCÍA

Enero 2007

PROYECTO: POLÍMEROS NATURALES Y ADICIONES

MINERALES PARA MEJORAR LAS PROPIEDADES MECÁNICAS Y

DE DURABILIDAD DE MATERIALES BASADOS EN CEMENTO.

CLAVE SIP 20060430.

RESUMEN. En esta primera parte del proyecto se trabajó en diversos métodos de extracción y conservación del extracto de nopal, as í como también se caracterizó la degradación del mismo por medio de los cambios en viscosidad. Por otra parte, se obtuvieron cenizas de diversos materiales vegetales para ser utilizados como adiciones minerales para reemplazar cemento en la producción de materiales basados en cemento. Los resultados del trabajo relacionado con el extracto de nopal indican que éste incrementa la viscosidad de la pasta de cemento, por lo aumenta la resistencia a la segregación del concreto. En estado endurecido contribuye a mejorar la resistencia mecánica y reduce la permeabilidad, características que se obtienen como producto de la interacción del extracto con los productos de la hidratación del cemento. En lo que respecta a las adiciones minerales, las cenizas de cáscara de cacahuate y de aserrín poseen una baja reactividad y por lo tanto su utilización está limitada a materiales de relleno (fillers). Otras adiciones que se estudiaron tales como el vidrio volcánico y el vidrio de desperdicio, poseen un alto contenido de SiO2, lo que indica que son una posible fuente de puzolanas y que se estudiarán en el segundo año del proyecto. 1. INTRODUCCIÓN. El concreto hidráulico es uno de los materiales de construcción más utilizados a nivel mundial debido a su economía, versatilidad para adoptar prácticamente cualquier geometría y tecnología de fabricación simple. Sin embargo, una selección inadecuada de mater iales aunada a prácticas de construcción deficientes resulta en un material muy poroso y permeable que permite el ingreso de agentes agresivos, los cuales están presentes en el medio ambiente donde las estructuras se encuentran expuestas y que causan su deterioro. Entre las principales causas de deterioro tenemos la corrosión del acero de refuerzo, causada por el ingreso de cloruros y por la carbonatación del concreto. Estos problemas de durabilidad están relacionados en gran medida con la calidad del recubrimiento de concreto (Helene y Grochoski, 2005). Para construir estructuras durables por un largo periodo de tiempo, el concreto debe mantener su resistencia a la penetración del agua, la cual se pierde por la presencia de micro-grietas que se vuelven inestables bajo condiciones de carga mecánica y ambiental severas (Mehta, 2005). Los defectos y heterogeneidades presentes en la micro-estructura, tales como poros capilares y capas orientadas de cristales de hidróxido de calcio son la fuente principal de micro-grietas en concreto y se pueden controlar reduciendo la cantidad de pasta y eliminando los defectos en la pasta hidratada (Mehta, 2005). En la actualidad, puzolanas tales como la ceniza volante y el humo de sílice son utilizadas en concreto de alto desempeño (Neville and aitcin, 1998), el cual normalmente tiene una baja relación agua/cemento (a/c) para reducir la permeabilidad del concreto, ya que consumen el hidróxido de calcio producido durante la hidratación del cemento y además densif ican la matriz (Neville, 1995). Desafortunadamente en México no tenemos estas puzolanas disponibles y tienen que importarse, por lo que su uso para la construcción de estructuras ordinarias en nuestro medio no es económico. Como alternativa al uso de las puzolanas mencionadas, tenemos la posibilidad de utilizar adiciones minerales de origen agrícola, tales como la ceniza de cáscara de arroz (Nehdi et al, 2003), ceniza de caña de azúcar (Martirena et al., 1998), ceniza de aserrín (Udoeyo and Dashibil, 2002), etc, así como el polvo de caliza que actúa como filler (Bokan, 2003). Investigaciones previas

(Chandra et al., 1998, Cárdenas et al., 1998 y Cano et al., 2005) han demostrado que el extracto de nopal puede ser potencialmente utilizado para mejorar las propiedades de mortero y concreto en estado fresco y endurecido. En el presente proyecto se investigará sobre el uso de polímeros naturales de bajo costo y de alta disponibilidad en el país, como es el extracto de nopal, lo cual permitirá aprovechar de manera industrial esta cactácea y proveer a la industria de la construcción regional y nacional de un adit ivo de bajo costo que mejorar ía el desempeño de estructuras de concreto reforzado. Así también, se pretende caracterizar diferentes desperdicios agrícolas como fuentes renovables de puzolanas para ser utilizadas en la producción de concretos ordinario y de alto desempeño, lo cual permitirá diseñar estructuras más esbeltas, lo cual es importante dada la sismicidad de la región sur de México y también garantizar su durabilidad en ambientes agresivos como el marino. MATERIALES Y MÉTODO

Materiales Se utilizó cemento portland para preparar las pastas, el mortero y las mezclas de

concreto autoconsolidable. También se utilizó ceniza volante tipo F para reemplazar parcialmente el cemento portland. La Tabla 1 muestra las propiedades físicas y análisis químicos del cemento y de la ceniza volante utilizados. El polvo de caliza que pasó la malla No. 100 fue utilizado como filler para reemplazar cemento. Su densidad relativa es 2.67 y su absorción de 5.7%. La arena de río utilizada para preparar los especimenes de mortero tuvo un modulo de f inura de 3.15, densidad relativa de 2.63 y absorción de 1%. El agua de mezclado fue potable. Se utilizó el extracto de nopal de la especie Opuntia f icus-indica en diferentes proporciones de agua/nopal (a/n). Esta especie fue seleccionada porque está disponible en la región de Oaxaca, México. Se utilizó un agente modif icador de viscosidad comercial para comparar con la viscosidad del extracto de nopal. La cantidad recomendada por el fabricante varía desde 0.07 a 0.98 litros por cada 100 kg de cemento. Para incrementar la f luidez de las mezclas y probar su compatibilidad con el extracto de nopal, se utilizó un superplastif icante basado en policarboxilatos.

Tabla 1. Propiedades físicas y análisis químico del cemento y ceniza volante.

Cemento portand

Ceniza volante clase F

Propiedades físicas Gravedad especif ica 3.06 2.35 Análisis químico (% en masa) SiO2 26.6 59.2 Al2O3 6.3 23.4 Fe2O3 2.0 4.1 CaO 53.5 2.8 MgO 2.3 1.1 Na2O 1.9 0.84 K2O 1.2 2.2 LOI 4.0 1.7

Método Obtención y caracterización de la viscosidad del extracto de nopal

Se utilizaron los siguientes métodos de extracción: a).- Colocando piezas pequeñas de nopal en agua a temperatura ambiente durante varios días. La viscosidad de la solución fue monitoreada durante varios días utilizando un viscosímetro marca Brookfield Sinchro-lectric. b).- Hirviendo pequeñas piezas de nopal con agua potable. Cuando la solución se enfrió a temperatura ambiente su viscosidad fue monitoreada también con el viscosímetro mencionado en función del tiempo. En ambos casos las relaciones agua/nopal (a/n) utilizadas fueron 1, 2 y 3. El muc ílago obtenido se compone principalmente de arabinosa, galactosa, ácido galacturónico, ramnosa y xylosa (McGarvie and Arole, 1979).

Elaboración y caracterización de pastas de cemento

Se prepararon dos grupos de pastas (control y con extracto) con diferentes combinaciones de materiales con relaciones agua/f inos (a/f) en volumen de 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, y 1.4 (Tabla 2).

Tabla 2. Combinación de materiales finos para la elaboración de las pastas de cemento utilizadas en el cono y el viscosímetro.

En algunas pastas el agua de mezclado fue reemplazada con una solución del

extracto de nopal obtenida con el método 2 y una relación agua/nopal=1. Todas las pastas fueron preparadas a mano usando una espátula hasta que la mezcla estuvo homogénea. Se utilizó un viscosímetro y un cono para caracterizar la viscosidad y la extensibilidad de pastas, respectivamente. La extensibilidad de la pasta fue determinada de acuerdo al método usado por Domone y Hsi-Wen (1997), en el cual se coloca el cono sobre una superficie lisa y se llena en dos capas, cada una de las cuales se compacta con 15 golpes de un pisón de madera. Después de levantar el cono se midió el diámetro promedio de la pasta extendida, D, (Figura 1).

Pasta Proporciones de los materiales (% en peso)

1 100% cemento

2 70% cemento + 30% polvo de caliza

3 60% cemento + 40% polvo de caliza

4 50% cemento + 50% polvo de caliza

5 70% cemento + 30% ceniza volante

6 60% cemento + 40% ceniza volante

7 50% cemento + 50% ceniza volante

Figura 1. Caracterización de la deformabilidad de pastas a diferentes relaciones agua/finos en volumen.

El área relativa (R) fue determinada con la ecuación 1.

1)( 2

1

−=DD

R (1)

donde D1 es el diámetro inferior del cono.

De acuerdo con Okamura (1997), existe una relación lineal entre el área relativa de f lujo (R) y la relación a/f en volumen y se expresa por la ecuación 2.

ppfinosagua ERVV ⋅+= β/ (2)

donde:

pβ = es la relación de agua retenida, la cual puede considerarse como el agua adsorbida en la superficie de los f inos más la requerida para llenar los vacíos en las partículas f inas y proveer suficiente dispersión de las partículas para que sea capaz de iniciar el f lujo de la pasta. Ep = es la pendiente de la recta y representa el coeficiente de deformación, el cual es una medida de la sensibilidad de las características de f luidez de la pasta a un incremento del contenido de agua.

Especimenes de mortero para resistencia a la compresión y absorción de agua.

Se prepararon dos mezclas de mortero con relación agua/f inos en peso igual a 0.35 y una relación cemento/arena en peso de 0.40. La mezcla control contenía solo agua, mientras que la otra tuvo 100% de solución de extracto de nopal relación a/n=1. Se

elaboraron cubos de mortero de 50 mm por lado en triplicado para determinar la resistencia a la compresión a 28 y 56 días, los cuales fueron curados en húmedo por uno y siete días y después mantenidos en un ambiente a 38oC y 40% de humedad relativa.

También se prepararon cubos de mortero para las pruebas de absorción capilar de

agua. A los 28 días de edad los cubos fueron secados en un horno a 105oC hasta peso constante (cambio menor a 0.1 % en 24 horas). Después los cubos fueron cubiertos con una capa de resina epóxica en cuatro caras para hacer la absorción capilar de agua unidireccional (Figura 2). El procedimiento de prueba fue de acuerdo con Hall (1989), el cual consistió en colocar los especimenes como se muestra en la f igura 2 y se monitoreo la ganancia en masa a 10, 20, 30, 60, 120, 240, 480 y 1440 minutos. En cada determinación del peso se retiraba el espécimen del contacto con el agua, se eliminaba el exceso de agua con un lienzo húmedo y se pesaba. El t iempo necesario para realizar este proceso fue de aproximadamente 12 segundos. Inmediatamente después del pesado se colocaba el espécimen en contacto con el agua para continuar la absorción de agua.

Figura 2. Arreglo uti lizado para las pruebas de absorción capilar de agua. Las cuatro caras laterales del cubo están cubiertas con resina epóxica para garantizar un flujo unidireccional del agua.

El coeficiente de absorción capilar (sorptividad) es la pendiente de la recta

ajustada a los datos por el método de mínimos cuadrados y que se expresa con la ecuación 3 (Hall, 1989).

2/1StAi += (3)

donde i = incremento de masa (mm3/mm2) A= intersección relacionada con el rápido llenado de los poros en la superficie absorbente (mm3/mm2) S = capacidad de absorción por capilaridad (mm/min0.5)

t = tiempo (min) Finalmente se elaboró una mezcla típica de concreto autoconsolidable para

verif icar la efectividad del extracto de nopal en modif icar la viscosidad de la pasta de cemento y evitar la segregación del concreto.

Agua

Cubo de mortero

Soportes

RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Viscosidad del extracto de nopal.

La f igura 3 muestra la viscosidad del extracto de nopal para diferentes proporciones de nopal/agua obtenidas con los métodos 1 y 2. Como se esperaba, hay un incremento en la viscosidad con un incremento en la proporción de nopal/agua. La f igura 3a muestra un incremento en la viscosidad del extracto entre el segundo y tercer día, debido a la liberación de muc ílago de las piezas de nopal, que incrementa la concentración de la solución. Es importante mencionar que sin importar la proporción nopal/agua usada, al cuarto día la solución empieza a descomponerse y la viscosidad disminuye a aproximadamente 9 cp. A este tiempo la solución tuvo un olor desagradable.

Figura 3. Viscosidad del extracto de nopal medida en f unción del tiempo para diferentes relaciones agua/nopal en peso (a/c): (□) a/n=1, (∆) a/n=2, y (○) a/n=3. a) obtenido con el método 1 y b) obtenida con el método 2. Se utilizó el spindle No. 1 a una v elocidad de 50 rpm. Las barras de error representan una desviación estándar.

En contraste con la f igura 3a, la f igura 3b muestra una viscosidad aproximadamente constante de la solución durante el tiempo de prueba. A pesar de la menor viscosidad obtenida, este método es ventajoso porque reduce el tiempo de extracción y preserva las propiedades del extracto por un mayor tiempo. Se encontró además que la viscosidad del extracto de nopal está dentro del rango de viscosidades obtenido con una solución conteniendo un agente modif icador de viscosidad comercial (Tabla 3). Esto nos indica que el extracto de nopal puede ser una alternativa al uso de agentes modif icadores de viscosidad comerciales. Es conveniente mencionar que es posible obtener una solución de extracto de nopal con una mayor viscosidad utilizando otro método de extracción, como por ejemplo el centrifugado.

Efecto del extracto de nopal en la extensibilidad de pastas de cemento.

La f igura 4 presenta los resultados de la extensibilidad de las pastas con y sin extracto de nopal. Puede observarse la efectividad del extracto de nopal para modif icar la viscosidad de la pasta. Durante algunas pruebas, la adición de superplastif icante a las pastas dentro del rango recomendado por el fabricante, causó un incremento proporcional del área relativa del f lujo, indicando compatibilidad con el extracto de nopal.

Tiempo (días)b)

0 1 2 3 4 5 6

Visc

osid

ad (c

p)

68

101214161820

Tiempo (días)a)

0 1 2 3 4 5 6

Visc

osid

ad (c

p)

68

101214161820

Tabla 3. Viscosidad del aditivo comercial y la solución de extracto de nopal (SEN). En la determinación de la viscosidad se utilizó el huso No. 1 a una velocidad de 20 rpm.

La Tabla 4 muestra los resultados obtenidos de βp y Ep para las diferentes

combinaciones de materiales f inos. Puede observarse que la relación de agua retenida permanece similar en ambas mezclas, como es de esperarse. Sin embargo, el coeficiente de deformación de la pasta conteniendo extracto de nopal se incrementa por lo menos un 50% con respecto a la mezcla control. Esto es el resultado del incremento en la viscosidad de la pasta debido al extracto de nopal.

Figura 4. Área relativa para pastas con diferentes relaciones agua/polvo en volumen. Los incisos a) y c) corre sponden a pastas conteniendo polvo de caliza y ceniza volante, respectivamente, elaboradas con agua, y b) y d) a pastas conteniendo polvo de caliza y ceniza volante, respectivamente, elaboradas con 100% de solución de extracto de nopal. La viscosidad promedio de la solución de extracto de nopal usada fue de aproximadamente 12 cp.

Aditivo

Viscosidad (cp)

Rango Inferior 7.0 Aditivo Comercial1

Rango superior 15.0

En reposo a temperatura ambiente 8.7

SEN proporción 1:1

Hervido 9.4

Area relativa de flujo (R)a)

0 2 4 6 8

V a/V

f

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

100-0 70-30 60-4050-50

Area relativa de flujo (R)b)

0 2 4 6 8

V a/V

f

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

100-0 70-30 60-4050-50

Area relativa de flujo (R)c)

0 2 4 6 8

V a/V

f

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

100-0 70-30 60-4050-50

Area relativa de flujo (R)d)

0 2 4 6 8

V a/V

f

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

100-0 70-30 60-4050-50

Tabla 4. Relación de agua retenida (βp) y coeficiente de deformación (Ep) para las diferentes pastas de cemento.

Efecto del extracto de nopal en mortero endurecido.

Resistencia a la compresión. La f igura 5 muestra los resultados de resistencia a la compresión obtenidos. Nótese un incremento de aproximadamente 16% en los especimenes que contienen extracto de nopal a 28 y 56 días comparados con los especimenes control.

Figura 5. Resistencia a la compresión de los morteros. La nomenclatura indica: C=Control, E= Con extracto, c1 y c7= Curado en húmedo por 1 y 7 días, 28 y 56= Edad de prueba en días. En todos los casos la temperatura de curado fue 38oC y la humedad relativa después del curado fue de 40%. Las barras de error representan una desviación estándar.

Sin extracto Con extracto Combinación de materiales f inos βp Ep βp Ep

100% cemento 1.01 1.90 0.93 1.80

70% cemento + 30% polvo de caliza 1.03 0.10 1.10 1.00

60% cemento + 40% polvo de caliza 1.01 0.07 1.11 0.16

50% cemento + 50% polvo de caliza 0.92 0.06 1.00 0.11

70% cemento + 30% ceniza volante 1.00 0.12 0.91 0.18

60% cemento + 40% ceniza volante 1.00 0.09 0.94 0.16

50% cemento + 50% ceniza volante 0.90 0.07 0.98 0.11

Cc1

-28

Ec1

-28

Cc1

-56

Ec1

-56

Cc7

-28

Ec7

-28

Cc7

-56

Ec7

-56

Res

iste

ncia

a la

com

pres

ión

(MPa

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Chandra et al. (1998) observaron un incremento aproximado del 12% en la resistencia a la compresión en morteros conteniendo extracto de nopal comparado con el mortero control a una edad de 90 días (utilizando una solución menos concentrada de una parte de agua y tres de nopal). De acuerdo con estos investigadores el incremento en resistencia es probablemente debido a una reducción de agrietamiento causado por un secado más lento del concreto. También es posible que este incremento sea en parte también debido a la reducción del hidróxido de calcio presente en la pasta de cemento, ya que puede reaccionar químicamente con el extracto de nopal y formar complejos de calcio (Chandra et al., 1998)

Sorptividad. La f igura 6 muestra la sorptividad obtenida en pruebas de absorción capilar de agua. Se observa que el curado húmedo de mortero conteniendo extracto de nopal por un día produce un mortero más impermeable comparado con la mezcla control. Esto indica que la capacidad del extracto para retener agua (Sáenz et al., 2004, Chandra et al., 1998) contribuye a lograr un mayor grado de hidratación del mortero aún con un periodo corto de curado. Sin embargo, si el periodo de curado se incrementa a siete días, la sorptividad es similar para los especimenes preparados con ambas mezclas. Figura 6. Sortividad de morteros a 28 días de edad. Los nomenclatura indica: C= Control, E= Con extracto, c1 y c7= curados por 1 y 7 días. Las barras de error representan una desviación estándar. Efecto del extracto de nopal en concreto autoconsolidable fresco. El extracto de nopal utilizado como agente modif icador de viscosidad en una mezcla de concreto autoconsolidable fue efectivo en incrementar la viscosidad de la pasta y eliminar la segregación del concreto que se muestra en la f igura 7a donde puede observarse la segregación de la pasta. En la f igura 7b se muestra el mismo concreto, en el cual se utilizó 100% solución de extracto de nopal para sustituir el agua de mezclado. Nótese un concreto homogéneo sin la segregación de sus constituyentes.

Cc1

Ec1

Cc7

Ec7

Sop

rtivi

dad

(mm

/min

1/2 )

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

a) b) Figura 7. Mezcla de concreto autoconsolidable sin AMV y conteniendo ceniza volante tipo F. a) Nótese la segregación de los constituyentes (pasta de cemento alrededor del círculo). b) Mezcla estabilizada conteniendo extracto de nopal que sustituyó el 100% del agua de mezclado. Pérdida de humedad en concreto endurecido expuesto al medio ambiente.

En la Figura 8, se observa que en los especimenes de relación 0.40, con curado en húmedo de 7 días, a 28 y 56 días de edad el proceso de secado fue más rápido para los especimenes de referencia. Un comportamiento similar se observó en los especimenes que se curaron por un día de la misma relación a/c.

0

0. 5

1

1. 5

2

2. 5

3

1 2 3 6 7 9 16 23 34 41 49

DIAS

PE

RD

IDA

DE

HU

MED

AD

NO

RM

AL

IZA

DA

A/C, 7 C, R C 28E/C, 7 C, R C 28A/C, 7C, RC 56E/C, 7C, RC 56

Figura 8. Pérdida de humedad de especimenes de relación 0.40, con curado en húmedo de 7 día,

a 28 y 56 días de edad.

Segregación de la pasta de cemento

Mezcla de concreto estable

En la Figura 9 se observa que en los especimenes de concreto con curado de 7 días, la pérdida de humedad fue más lenta en los especimenes que se elaboraron con la solución de nopal. Está fue la única gráfica donde el proceso de secado fue mas lento para dichos especimenes. Se esperaba que en todos los otros casos se tuviera el mismo comportamiento. Por el momento la única explicación que se tiene de este comportamiento es que debido a la alta viscosidad del extracto, los agregados pétreos tienen una reducida absorción de agua y por lo tanto existe una mayor cantidad de agua disponible para evaporarse al medio ambiente.

0.00

0 .50

1 .00

1 .50

2 .00

2 .50

3 .00

3 .50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 18 19 28 35 46 49DIAS

PE

RD

IDA

DE

HU

ME

DA

D N

OR

MA

LIZ

AD

A

A/C, C 7, 28 DI ASE/C, C 7, 28 DI ASA/C, C 7, 56 DI ASE/C, C 7, 56 DI AS

Figura 9. Pérdida de humedad de especimenes de concreto de relación 0.60, con curado en húmedo de 7 días.

Cenizas obtenidas de desperdicios orgánicos e industriales. La f igura muestra el polvo de vidrio de desperdicio y vidrio volcánico, así como de la ceniza de cáscara de cacahuate obtenidas para su estudio como fuentes potenciales de adiciones minerales.

Figura10. Materiales que pasan la malla No 200, fuente potencial de adiciones minerales.

Polvo de vidrio Polvo de vidrio volcánico Ceniza de cáscara de cacahuate

La Tabla 5 muestra el análisis de óxidos mayores de algunos materials ensayados y se comparan con el análisis de una ceniza volante comercial clase F. Se puede observar que la ceniza de cáscara de cacahuate posee un contenido muy bajo de SiO2 y Al2O3, lo que explica el desempeño bajo cuando se reemplaza un 30% del cemento portland (Hernández, 2006). Los estudiantes continúan explorando otras fuentes de adiciones minerales que permitan reemplazar cemento y que no afecten adversamente sus propiedades mecánicas y de durabilidad.

Tabla 1. Análisis de los óxidos mayores comparados con una ceniza volante Clase F

% en masa

Ceniza Volante Clase F

Polvo de vidrio volcánico

Polvo de vidrio de desperdicio

Ceniza de cáscara De cacahuate

SiO2 59.2 67.3 71.1 18.0 Al2O3 23.4 14.0 1.2 5.5 Fe2O3 4.1 1.8 0.1 0.5 CaO 2.8 1.5 13.2 10.6 MgO 1.1 0.5 0.1 4.9 SO3 0.2 - - - LOI 1.7 4.8 0.5 20.3 Na2O 0.84 4.9 12.5 1.8 K2O 2.2 4.4 0.4 20.5

Reactividad de las pasta conteniendo ceniza de cáscara de cacahuate y aserrín. Las f iguras 11 y 12 muestran la reactividad de las pastas que contienen ceniza volante, ceniza de cáscara de cacahuate y ceniza de aserrín. La f igura 11 corresponde a la cantidad de agua evaporable (agua evaporada en horno a 105oC) con respecto al tiempo y la f igura 12 es con la velocidad de pulso ultrasónico con respecto al tiempo. Nótese que ambas cenizas tienen una baja reactividad comparadas con la pasta control y aún con la ceniza volante comercial, lo cual es el resultado de los bajos contenidos de SiO2 y Al2O3 en las cenizas de cáscara de cacahuate y aserrín. Se continuará el trabajo con las adiciones obtenidas del vidrio volcánico y del vidrio de desperdicio, as í como de puzolanas naturales alternativas.

Figura 11. Porcentaje de agua evaporable. Los símbolos indican, ● Control a/c 0.35, ○ Ceniza volante reemplazo (30%), a/c 0.35, ▼ Ceniza de aserrín reemplazo (30%), a/c 0.35, Δ Ceniza de cáscara de cacahuate reemplazo (30%), a/c 0.35.

Figura 12. Velocidad del pulso ultrasónico para los especimenes de pastas desde el día de su elaboración hasta los 56 días de edad. Los símbolos indican, ● Control a/c 0.35, ○ Ceniza volante

Edad de los especimenes (Dias).

0 10 20 30 40 50 60

Agu

a ev

apor

able

(%

).

20

22

24

26

28

30

32

34

Edad de las pastas (d ías)

0 10 20 30 40 50 60

Vel

ocda

d de

pul

so u

ltras

ónic

o (m

/s)

0

1000

2000

3000

4000

reemplazo (30%), a/c 0.35, ▼ Ceniza de aserrín reemplazo (30%), a/c 0.35, Δ Ceniza de cáscara de cacahuate reemplazo (30%), a/c 0.35.

CONCLUSIONES PRELIMINARES.

• El método de hervido permite obtener extracto de nopal en un corto periodo de tiempo y conserva su viscosidad durante un mayor tiempo comparado con el método a temperatura ambiente.

• El extracto de nopal es efectivo en incrementar la viscosidad de pastas de cemento y en concreto autoconsolidable, eliminando la segregación en éste último.

• El extracto de nopal incrementa la resistencia a la compresión en especimenes de mortero y reduce la absorción de agua, lo que indica una menor permeabilidad al paso de agentes agresivos.

• El uso del extracto de nopal reduce la pérdida de humedad del concreto durante el curado, especialmente en concreto ordinario con relación agua/cemento = 0.60.

• Las cenizas de cáscara de cacahuate y aserrín no poseen la cantidad de SiO2 y Al2O3, tales que permitan considerarlos como fuentes potenciales de puzolanas de origen vegetal.

IMPACTO. Los resultados en esta primera parte del proyecto indican que el extracto de nopal en forma líquida o en polvo es un aditivo natural para concreto que servirá para evitar la segregación en concretos y morteros f luidos, así como también incrementa la resistencia mecánica y reduce la permeabilidad. La industrialización de este polímero para su uso en mater iales basados en cemento podrá tener un gran impacto en la industria de la construcción, debido al alto consumo de concreto en nuestro país. Por otra parte, la sustitución de cemento por un material alternativo (hasta un 40%) permitirá reducir el costo del concreto y también esto contribuye a una reducción en las emisiones contaminantes durante la producción del cemento.

REFERENCIAS

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