UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE CHILE SEDE CONCEPCIN-TALCAHUANO

DETERMINACIN DE LA INFLUENCIA MICROSLICE Y NANOSLICE EN EL

HORMIGN SOMETIDO A ESFUERZO DE COMPRESIN.

JUAN AGUSTN JEREZ SANCHEZ. FRANCISCO ALEJANDRO RIVAS CISTERNA.

2013.

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE CHILE SEDE CONCEPCIN-TALCAHUANO

DETERMINACIN DE LA INFLUENCIA MICROSLICE Y NANOSLICE EN EL

HORMIGN SOMETIDO A ESFUERZO DE COMPRESIN.

JUAN AGUSTN JEREZ SANCHEZ. FRANCISCO ALEJANDRO RIVAS CISTERNA.

Profesor: Mara Jos Baados De la Barra

Proyecto presentado al rea Construccin de la Universidad Tecnolgica de Chile INACAP Sede Concepcin-Talcahuano, para optar al Ttulo de Ingeniero Constructor y al Grado

Acadmico de Licenciado en Ciencias de la Ingeniera en Construccin.

2013.

iii

DEDICATORIA

A nuestros padres y a quienes nos apoyaron durante todo el proceso acadmico.

Gracias Totales.

iv

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a nuestros padres por el apoyo incondicional y motivacin en nuestro proceso acadmico. Tambin agradecemos a la empresa CROM S.A. especialmente a Pablo Ossandon y a Mximo Sabat por el recibimiento y la

atencin recibida adems de brindarnos la informacin y material necesario para realizar la investigacin. Muchsimas Gracias.

v

RESUMEN

Desde dcadas, se han investigado nuevas tecnologas que ayuden en la construccin a mejorar las condiciones

de sus materiales para adecuarse a las necesidades y dilemas de la actualidad. La incorporacin del microslice en

el hormign es principalmente para el incremento a la compresin, debido a sus propiedades fsico-qumicas que

ste le brinda. Sin embargo, el nanoslice quien tiene las mismas composiciones qumicas que el microslice, no

as en las propiedades fsicas por su tamao de partcula a nivel nanomtrico, es un material de innovacin en el

rea de la construccin desde hace unos aos. Sus millones de partculas a escala nanomtrico confieren los

incrementos de resistencia a los hormigones cubriendo las necesidades de la actualidad.

La presente investigacin tiene como objetivo principal determinar la influencia del nanoslice en el hormign en

comparacin al microslice con respecto a su resistencia a la compresin. Para ello se determinan las propiedades

fsico-qumicas de ambos materiales para entender la razn del incremento en las resistencias de los hormigones.

vi

NDICE GENERAL

DEDICATORIA ..................................................................................................................................................... iii

AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................................................ iv

RESUMEN ............................................................................................................................................................ v

NDICE GENERAL ................................................................................................................................................. vi

NDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................................ ix

I. CAPTULO I: INTRODUCCIN. .....................................................................................................................1

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ..........................................................................................................1

1.2. OBJETIVOS. ...............................................................................................................................................2

1.2.1. Objetivo General. ..............................................................................................................................2

1.2.2. Objetivos Especficos. ........................................................................................................................2

1.3. JUSTIFICACIN. .........................................................................................................................................2

II. CAPTULO II: MARCO METODOLGICO. ....................................................................................................3

2.1. GENERALIDADES DEL HORMIGN. ..........................................................................................................3

2.1.2. Materiales constituyentes del Hormign. .........................................................................................4

2.1.2.1 Cemento. ....................................................................................................................................4

2.1.2.2. ridos. ........................................................................................................................................5

2.1.2.3. Agua. ..........................................................................................................................................5

2.1.2.4. Aditivos. ......................................................................................................................................6

2.2. MICROSLICE .............................................................................................................................................6

2.2.1. Antecedentes Histricos....................................................................................................................6

2.2.2. Generalidades....................................................................................................................................7

2.2.3. Produccin. ........................................................................................................................................8

2.2.4. Propiedades Fsicas. ..........................................................................................................................9

2.2.4.1. Tamao de Partcula. ..................................................................................................................9

2.2.4.2. Superficie Especfica. ............................................................................................................... 10

2.2.4.3. Densidad. ................................................................................................................................ 10

2.2.5. Propiedades Qumicas. ................................................................................................................... 11

2.2.5.1. Amorfo ..................................................................................................................................... 11

2.2.5.2. Dixido de Silicio. .................................................................................................................... 11

2.2.5.3. Elementos Adicionales. ........................................................................................................... 11

vii

2.2.6. Reaccin en el Hormign................................................................................................................ 12

2.2.6.1 Contribucin Fsica. .................................................................................................................. 12

2.2.6.2. Contribucin Qumica. ............................................................................................................. 13

2.3. NANOSLICE. .......................................................................................................................................... 14

2.3.1. Antecedentes Histricos................................................................................................................. 14

2.3.2. Generalidades................................................................................................................................. 15

2.3.3. Produccin. ..................................................................................................................................... 15

2.3.4. Propiedades Fsicas. ....................................................................................................................... 15

2.3.4.1. Tamao de las Partculas. ........................................................................................................ 15

2.3.4.2. Superficie especfica. ............................................................................................................... 16

2.3.4.3. Densidad. ................................................................................................................................. 16

2.3.5. Propiedades Qumicas. ................................................................................................................... 17

2.3.5.1. Amorfa. .................................................................................................................................... 17

2.3.5.2. Concentracin de Slica ........................................................................................................... 17

2.3.6. Reaccin en el Hormign................................................................................................................ 17

2.3.6.1. Contribucin Fsica. ................................................................................................................. 18

2.3.6.2. Contribucin Qumica. ............................................................................................................. 18

III. CAPTULO III: COMPARACIN DE LAS CARACTERSTICAS DEL MICROSLICE Y NANOSLICE Y SUS

VENTAJAS Y DESVENTAJAS. ............................................................................................................................. 19

3.1. VENTAJAS DEL MICROSLICE. ................................................................................................................. 19

3.2. DESVENTAJAS DEL MICROSLICE. .......................................................................................................... 20

3.3. VENTAJAS DEL NANOSLICE. .................................................................................................................. 20

3.4. DESVENTAJAS DEL NANOSLICE ............................................................................................................. 20

3.5. COMPARACIN DE LAS CARACTERSTICAS DEL MICROSLICE Y NANOSLICE. ...................................... 21

IV. CAPITULO IV: EXPERIENCIA Y ENSAYOS DE LABORATORIO. .............................................................. 21

4.1. PLANIFICACIN DE LA EXPERIENCIA. .................................................................................................... 22

4.1.1. Esquema general. ........................................................................................................................... 22

4.1.2. Elementos Contantes. .................................................................................................................... 22

4.1.3. Elementos variables. ...................................................................................................................... 24

4.1.4 Determinacin de los ensayos a realizar. ........................................................................................ 24

4.2. DESCRIPCIN Y ANLISIS DE LOS MATERIALES EMPLEADOS. ............................................................... 25

4.2.1. Cemento. ........................................................................................................................................ 25

4.2.2. ridos.............................................................................................................................................. 25

viii

4.2.3. Aditivos. .......................................................................................................................................... 25

4.2.3.1. Superplastificante CROMPLAST 1100. ..................................................................................... 26

4.2.3.2. Microsilex. ............................................................................................................................... 26

4.2.3.3. Nanoslice CROM CS-5 ............................................................................................................. 26

4.2.4. Agua. ............................................................................................................................................... 27

4.3. PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA. ............................................................. 27

4.3.1. Preparacin de las mezclas en hormign de prueba. .................................................................... 27

4.3.2. Determinacin de la trabajabilidad y docilidad del hormign. ...................................................... 28

4.3.3. Confeccin y curado de las probetas de hormign. ....................................................................... 28

4.3.4. Ensayo de resistencia a compresin de las probetas. .................................................................... 28

4.4. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA. ........................................................................................................ 28

4.4.1. Preparacin de las mezclas de hormign. ...................................................................................... 29

4.4.2. Determinacin de la trabajabilidad de los hormigones. ................................................................ 31

4.5. CONFECCIN Y CURADO DE PROBETAS DE HORMIGN. ..................................................................... 32

4.8. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIN. ...................................................................................... 34

4.9. RESULTADOS DE HORMIGONES DE PRUEBA. ........................................................................................ 35

V. CAPITULO V: ANALISIS DE RESULTADOS. ................................................................................................ 36

5.1. COMPARACIN DE RESISTENCIAS A COMPRESIN. ............................................................................. 36

5.2. ANLISIS COSTO BENEFICIO. .............................................................................................................. 37

VI. CAPTULO VI: CONCLUSIN. ................................................................................................................ 40

ix

NDICE DE FIGURAS

Figura II-1, Microslice despus de recogerla del horno ..........................................................................................7

Figura II-2, Esquema de la Produccin de Microslice. .............................................................................................9

Figura II-3, Comparacin de partculas de cemento portland y microslice ......................................................... 10

Figura II-4, Tabla resumen de las propiedades fsicas del microslice ................................................................... 11

Figura II-5, Representacin del efecto de micro-llenado ...................................................................................... 12

Figura II-6, Formacin de CHS y Ca(OH)2 ............................................................................................................... 13

Figura II-7, Disminucin de Ca(OH)2 por reaccin de SiO2, Ca(OH)2 y H2O ............................................................ 14

Figura II-8, Comparacin tamao partculas de microslice y nanoslice .............................................................. 16

Figura II-9, Tabla resumen propiedades fsicas y qumicas de la nanoslice segn fabricante ............................. 17

Figura II-10, amplificacin x250 de la interfase pasta-rido. A) Sin nanoslice y b) Con 1% de nanoslice ........... 18

Figura III-1, Tabla comparativa de las caractersticas de microslice y nanoslice ................................................. 21

Figura IV-1, Tabla de caractersticas Superplastificante CromPlast 1100 ............................................................. 26

Figura IV-2, Tabla de dosificacin recomendada por Polpaico para H20, Grava y Plastificante ........................... 29

Figura IV-3, Tabla de dosificacin para muestra HP/H20 con Superplastificante ................................................. 30

Figura IV-4, Tabla de dosificacin para muestra HM/H20 con Superplastificante ............................................... 30

Figura IV-5, Tabla de dosificacin para muestra HN/H20 con Superplastificante ................................................ 30

Figura IV-6, Tabla resumen del total de material utilizado ................................................................................... 31

Figura IV-7, Determinacin de Docilidad por cono de Abrams ............................................................................. 31

Figura IV-8, Tabla de datos de docilidad en HP/H20 con superplastificante ........................................................ 32

Figura IV-9, Tabla de datos de docilidad en HM/H20 y superplastificante ........................................................... 32

Figura IV-10, Tabla de datos de docilidad en HN/H20 y superplastificante .......................................................... 32

Figura IV-11, Compactacin por medio de Vibrado .............................................................................................. 33

Figura IV-12, Muestras de Hormign en Cajn de Curado ................................................................................... 33

Figura IV-13, Probetas de hormign en piscina de curado ................................................................................... 34

Figura IV-14, Ensayo de resistencia a la compresin ............................................................................................ 35

Figura IV-15, Tabla de resistencias a la compresin alcanzadas por HP/H20. ...................................................... 35

Figura IV-16, Tabla de resistencias a la compresin alcanzadas por HM/H20 ...................................................... 36

Figura IV-17, Tabla de resistencias a la compresin alcanzadas por HM/H20. ..................................................... 36

Figura V-1, Grfico de resistencias a la compresin de los hormigones de prueba H20 ...................................... 37

x

Figura V-2, Tabla de costos de materiales ............................................................................................................. 38

Figura V-3, Tabla de costos hormigones de prueba .............................................................................................. 38

Figura V-4, Grfico relacin costo beneficio....................................................................................................... 39

1

I. CAPTULO I: INTRODUCCIN.

Desde dcadas se ha buscado mejorar las propiedades de los materiales en el rea de la construccin con el fin

de adecuarlos a los distintos escenarios que presente la creacin de nuevas obras. En el caso del hormign, el

uso de adiciones para alcanzar mayores resistencias mecnicas comprende de los aos setenta, con la aparicin

del microslice. Una adicin que incrementa principalmente las resistencias a la compresin, y que ha perdurado

hasta nuestros das.

Con el pasar de los aos y la innovacin marchando da a da, se hace necesario que las construcciones de

hormign presenten nuevas caractersticas. La utilizacin de aditivos y adiciones brindan las propiedades que el

hormign tradicional no puede entregar por s solo.

Hoy en da la nanotecnologa aparece como un elemento tecnolgico incorporado en el hormign,

principalmente por su tamao de partculas mil veces menor al microslice modificando la microestructura de los

hormigones. Est tecnologa es incorporada como un aditivo denominado nanoslice, el cual brinda mejores

propiedades resistentes por su composicin qumica bastante similar a la microslice pero superior por el tamao

que posee.

La presente investigacin nace para poder comparar ambos materiales vigentes y proporcionar un anlisis

emprico mediante experiencias de laboratorio sobre la influencia que generan al hormign en sus resistencias a

la compresin. Tambin se busca presentar la relacin costo-beneficio de ambos materiales y determinar que el

nanoslice brinda mejores resultados al ser un material mejorado del microslice.

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Desde los aos setenta el microslice o humo de slice ha sido utilizado como una adicin que beneficie al

incremento de las resistencias mecnicas en el hormign. Sin embargo las investigaciones y avances cientficos

en el rea de la construccin han desarrollado en los ltimos aos una adicin revolucionaria vinculada con la

nanociencia y nanotecnologa, idea que se traduce en un gran desarrollo tecnolgico en una serie de actividades

de gran impacto para la sociedad.

2

Este material es el nanoslice que ya en el siglo XXI es estudiado en cuanto a sus caractersticas generales, como

tambin sus propiedades fsico-qumicas y ha sido creada como producto para ser utilizado en el hormign. Si

bien existen nuevos avances tecnolgicos que mejoran las propiedades mecnicas, como es la resistencia a la

compresin que brinda la adicin de nanoslice, existen escasos estudios que comparen la influencia de estos

aditivos y que determinen si el incremento a la resistencia es significativo en cuanto a costo-beneficio.

1.2. OBJETIVOS.

1.2.1. Objetivo General.

Determinar la influencia del nanoslice en el hormign en comparacin al microslice con respecto a su resistencia

a la compresin por medio de experiencia en laboratorio.

1.2.2. Objetivos Especficos.

Determinar las propiedades fsico-qumicas del microslice y nanoslice.

Analizar resistencias a la compresin a los 7 y 28 das.

Realizar un anlisis comparativo de los resultados obtenidos mediante ensayos de laboratorio referente a

estudios de resistencia a la compresin.

Demostrar que el hormign compuesto por nanoslice posee mayor resistencia a la compresin.

1.3. JUSTIFICACIN.

A travs de los aos el mercado de la construccin ha buscado nuevos avances tecnolgicos que ayuden a los

materiales a mejorar las propiedades de stos, especialmente el hormign. Una de las maneras ms comunes de

dar mejoras y propiedades especiales tanto fsicas como qumicas al hormign es la utilizacin de aditivos o

adiciones.

3

Si bien, existen diferentes tipos de aditivos y/o adiciones para ciertas condiciones y/o factores, ya sea tiempo de

fraguado, suplemento de cemento, entre otros, la presente investigacin se enfocar en la comparacin y

descripcin de dos aditivos en base a silicio. Por un lado se estudiar al microslice, que ha brindado mejoras en

los ltimos 50 aos a las propiedades del hormign, una de ellas es el incremento a sus propiedades mecnicas,

principalmente la resistencia a la compresin. Cabe destacar que el microslice entrega ms beneficios a las

propiedades del hormign (tanto fresco como endurecido) que el nombrado anteriormente, pero no se

profundizar en ellos en ste estudio. Por otro lado se encuentra el nanoslice, un aditivo utilizado por primera

vez en Chile en la mina el teniente para mejorar los puntos dbiles del microslice por su agresividad al medio

ambiente. ste problema ha sido solucionado por algunas empresas con la incorporacin de sacos hidrosolubles

que evitan la suspensin y disipacin de las micropartculas al ecosistema.

Ya que ambos aditivos, a simple vista, presentan similares mejoras a las propiedades de compresin se busca un

anlisis emprico que determine la influencia de stos y as concluir con una comparacin cientfica si la

nanotecnologa incorporada en los hormigones convencionales podra dar resultados significativos en cuanto a

costo-beneficio.

II. CAPTULO II: MARCO METODOLGICO.

2.1. GENERALIDADES DEL HORMIGN.

El hormign es el resultado de la mezcla de uno o ms aglomerantes, segn Zabaleta (1992:10) indica que el

hormign es un material constituido principalmente por ridos y pasta de cemento. Eventualmente contiene

tambin una pequea proporcin de aire y aditivos utilizados para modificar algunas de sus propiedades.

4

2.1.2. Materiales constituyentes del Hormign.

2.1.2.1 Cemento.

El cemento se presenta en forma de polvo finsimo, de color gris que, mezclado con agua forma una pasta que

endurece tanto bajo el agua como el aire. Por endurecer bajo agua y por necesitar agua para su fraguado se le

define como un aglomerante hidrulico (Zabaleta, 1992).

Proceso de Fabricacin

La fabricacin del cemento utiliza principalmente dos materias primas, una caliza, con alto contenido de cal en

forma de xido de calcio y un componente de slice, constituido generalmente por arcilla o por una escoria de

alto horno.

Los componentes nombrados anteriormente son mezclados en proporciones adecuadas y sometidos a un

proceso de fusin incipiente en un horno rotatorio, del cual se obtiene un material granular llamado clinquer,

constituido por cuatro compuestos bsicos:

Silicato triclcico (3 CaO . SiO2), designado como C3S.

Silicato Biclcico (2 CaO . SiO2), designado como C2S.

Aluminato triclcico (3 CaO . Al2O3), designado como C3A.

Ferroaluminato Tetraclcico (4 CaO .Al2O3. Fe2O3), designado como C4AF.

Estos compuestos se presentan en forma de cuatro fases mineralizadas en conjunto con una fase vtrea, integrada

por los dos ltimos. Ests fases representan un 95% del peso total del clinquer, siendo el 5% restante

componentes menores, como el xido de sodio, potasio, titanio, entre otros. El clinquer es sometido a molienda

mediante molinos de bolas hasta convertirlo en el polvo finsimo ya mencionado, en esta etapa se adiciona un

5% de yeso del peso del clinquer, esto para regular el proceso de fraguado de la pasta de cemento, ya que en

otras circunstancias endurecera de forma casi inmediata. El resultado obtenido es un cemento denominado

Cemento Portland.

5

Durante la molienda es posible adicionar otros productos naturales o artificiales, constituyendo as los cementos

portland con adiciones o especiales, los que, junto con mantener las propiedades tpicas del portland puro

(fraguado y resistencia), poseen, adems, otras cualidades especialmente relacionadas con la durabilidad,

resistencia qumica y otras. Entre las adiciones ms conocidas y utilizadas estn las puzolanas, las cenizas volantes

y las escorias bsicas granuladas de alto horno.

Estas adiciones presentan una reactividad qumica potencial, que se activa durante la hidratacin del clinquer a

temperatura ambiente. As, las puzolanas y cenizas volantes reaccionan con la cal hidratada liberada durante el

proceso de hidratacin de los componentes activos del clinquer. En cambio, en el caso de las escorias este efecto

se produce porque la cal hidratada liberada desencadena la reaccin de los componentes de la escoria, similares

a los existentes en el clinquer. (Zabaleta, 1992).

2.1.2.2. ridos.

Por razones econmicas y de estabilidad fsico-qumicas es conveniente que la pasta de cemento sea sustentada

por un esqueleto inerte. Este papel es desempeado por un rido, el que constituye normalmente alrededor de

65 a un 75% del volumen total del hormign y el cual est integrado por partculas granulares de material ptreo

de tamao variable (Zabaleta, 1992). La Nch 163 of 1979 define como rido aquel material ptreo compuesto de

partculas duras, de forma y tamao estables.

Dentro de la norma ya mencionada se clasifican los ridos en dos tipos segn su tamao: Arena y grava.

La arena es el rido fino que pasa por el tamiz de abertura nominal de 5 mm y es retenido en el de 0,080 mm, y

la Grava es el rido grueso retenido en el tamiz de abertura nominal de 5 mm.

2.1.2.3. Agua.

El agua es un componente fundamental, ya que su presencia condiciona el desarrollo de las propiedades del

hormign, tanto en su estado fresco como endurecido. Segn Zabaleta (1992:20) afirma que el agua desempea

dos roles en su calidad de componente del hormign:

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Participa en el proceso de hidratacin del cemento, el cual no puede desarrollarse sin su presencia.

Otorga la trabajabilidad necesaria al hormign, siendo determinante sin definir su fluidez.

La Nch 1498 presenta ciertas caractersticas de la calidad del agua las cuales pueden resumirse de la siguiente

forma:

El uso de agua potable est permitido sin necesidad de verificar su calidad. El agua de mar slo puede utilizarse

en la preparacin de hormigones de resistencia especificada inferior a H15 (150 kgf/cm2). El agua con contenido

de azcares, en forma de sacarosa o glucosa, no puede ser empleada para la preparacin de hormigones y las

aguas de origen desconocido deben ser sometidas a anlisis qumicos.

2.1.2.4. Aditivos.

Segn el ACI 116.R mencionado en Lanez, Martnez y Velsquez (2012: 30), indica que:

Los aditivos son materiales distintos del agua, agregados, cemento hidrulico, y adiciones que se utilizan

como ingredientes del concreto y se aaden a la mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado, con

el objeto de modificar sus propiedades, para que se adecuen mejor a las condiciones de trabajo, haciendo

posible un adecuado transporte, comportamiento durante y despus de colocado o para reducir los costos

de produccin.

2.2. MICROSLICE

2.2.1. Antecedentes Histricos.

Los primeros usos reconocidos de este material en hormigones de tipo estructural fueron en Noruega en 1971.

Posteriormente en Suecia, Dinamarca y Noruega las plantas de premezclado comenzaron a incorporar microslice

en sus hormigones, inicindose trabajos sistemticos de investigacin. En E.E.U.U y Canad las aplicaciones se

iniciaron a fines de los aos 70.

7

El primer intercambio oficial de informacin tcnica se produjo en la Primera Conferencia Internacional en

Cenizas Volantes, Silica Fume, Escorias de alto horno y otros subproductos de minerales en hormign, en Canad

en 1983. (Zabaleta, 1992).

2.2.2. Generalidades.

El Instituto Americano del Hormign define al microslice como slice no cristalina (amorfa) muy fina, con

elaboracin en hornos elctricos como un subproducto de la produccin de slice o de las aleaciones elementales

que contiene el silicio. En general un polvo gris, similar al cemento portland o a algunas cenizas volantes.

(Terence, 2005).

Figura II-1, Microslice despus de recogerla del horno (Terence, 2005).

Se deben tener ciertas consideraciones cuando sea incorporada al hormign:

La utilizacin de microslice genera mayor demanda de agua en el hormign, por lo que se ha utilizado en

combinacin con aditivos plastificantes o fluidificantes.

Cuando el hormign an se encuentra en estado fresco aumenta de manera importante la cohesin y

estabilidad de la mezcla y, consecuentemente, la segregacin y exudacin disminuyen considerablemente.

8

Adems, la mayor cohesin hace necesario una mayor cantidad de agua para obtener igual trabajabilidad que

un hormign sin microslice.

Al incrementar las propiedades de resistencia al hormign en su estado endurecido, es posible reducir parte

de la dosis de cemento, manteniendo la resistencia a 28 das, o bien, si se mantuviese la dosis de cemento

previstas, se pueden lograr un aumento a las resistencias finales.

Es un elemento importante para confeccionar hormigones de alta resistencia, sobre 500 kgf/cm2. (Zabaleta,

1992).

Las dosis de empleo del material utilizado en la investigacin, segn ficha tcnica, vara entre un 5% al 15% del

peso del cemento.

2.2.3. Produccin.

EL microslice es un material inorgnico de forma casi esfrica y de excepcional finura. Es un subproducto de la

condensacin de vapores de slice que resultan en la fabricacin de silicio y ferrosilicio en hornos de arco elctrico

a partir de cuarzo, hierro y carbn. Al principio el cuarzo, que posee elevada pureza, se reduce dando silicio metal

y aleaciones de ferrosilicio. Los humos producidos por la evaporacin son extrados por aspiracin, stos pasan

por un sistema de filtracin avanzados, donde las partculas slidas condensadas son captadas y retenidas,

obteniendo un polvo gris oscuro denominado Humo de slice o Microslice (Bollati, Delgado, Rahhal, et al., s.f).

9

Figura II-2, Esquema de la Produccin de Microslice (Terence, 2005).

2.2.4. Propiedades Fsicas.

La microslice afecta las propiedades del hormign ya sea en estado fresco como endurecido, esto, por

consecuencia de las propiedades fsicas y qumicas. Las caractersticas fsicas del microslice varan

significativamente de los componentes del hormign corriente, pero su composicin qumica es bastante similar.

2.2.4.1. Tamao de Partcula.

Las partculas de microslice son extremadamente pequeas, ms del 95% de ellas est a menos de 1 m. El

tamao de las partculas es de suma importancia para las contribuciones fsicas y qumicas del microslice en el

hormign. La micrografa de la Figura II-3 muestra, con un mismo aumento, el tamao de los granos de cemento

portland (izquierda) y las partculas de microslice (derecha). En el lado del microslice aparece una lnea o barra

de color blanco que tiene un largo de 1 m (Terence, 2005).

10

Figura II-3, Comparacin de partculas de cemento portland (izquierda) y microslice (derecha) (Terence, 2005).

2.2.4.2. Superficie Especfica.

La superficie especfica es el rea total de una determinada masa de un material. Debido a que las partculas del

microslice son muy pequeas, la superficie especfica es muy grande. Sabemos que la demanda de agua por

arena incrementa cuando las partculas son ms pequeas; lo mismo ocurre con las partculas de microslice.

Debido a lo anterior, es necesario utilizar microslice con reductores de agua o con superplastificantes. Un test

especial, denominado Bet mthod o mtodo de la adsorcin de nitrgeno podra ser usado para medir la

superficie especifica del microslice. La determinacin de la superficie especfica basada en un anlisis

granulomtrico o un test de permeabilidad al aire son innecesarios para el microslice. (Terence, 2005).

2.2.4.3. Densidad.

Este es slo otro trmino por unidad de peso. La densidad a granel del microslice depende del metal con el que

se fabric y cmo opera el horno (Terence, 2005). En el caso del material utilizado en esta investigacin, segn

ficha tcnica, posee una densidad de 230 kg/m3.

11

Figura II-4, Tabla resumen de las propiedades fsicas del microslice (Autores).

2.2.5. Propiedades Qumicas.

2.2.5.1. Amorfo

Este trmino simplemente significa que el microslice no es un material cristalino. Los materiales cristalinos no se

disuelven reaccionando con el hormign. No se debe olvidar que existe un material cristalino en el hormign que

es qumicamente similar al microslice. Este material es la arena. Aunque la arena es esencialmente dixido de

silicio, sta no reacciona, ya que es naturalmente cristalina.

2.2.5.2. Dixido de Silicio.

Es el material reactivo del microslice. Siendo su composicin qumica casi nicamente de dixido de silicio. (SiO2),

que vara desde un 92% a un 98% aproximadamente.

2.2.5.3. Elementos Adicionales.

Puede existir elementos adicionales en el microslice, esto depender del metal que se haya fundido donde fueron

recuperadas las partculas. Generalmente, estos materiales no tienen ningn impacto en el desempeo de la

microslice (Terence, 2005).

12

2.2.6. Reaccin en el Hormign.

Los beneficios del microslice en el hormign son el resultado de cambiar la microestructura de ste. Estos

cambios son el resultado de dos procesos diferentes pero igualmente importantes. El primero de ellos es la

contribucin fsica del microslice y el segundo es su contribucin qumica. A continuacin una breve descripcin

de cada uno de ellos.

2.2.6.1 Contribucin Fsica.

La incorporacin de microslice aporta millones y millones de pequesimas partculas al hormign. Al ser un rido

fino, rellena los espacios entre las partculas de cemento. Este fenmeno es denominado micro-llenado y trae

significativas mejoras en la naturaleza del hormign. (Terence, 2005).

Figura II-5, Representacin del efecto de micro-llenado (Perez, M. 2008).

13

2.2.6.2. Contribucin Qumica.

El microslice tiene, normalmente, mayor reactividad que otras adiciones a edades tempranas por su alto

contenido de dixido de silicio y tambin por sus partculas finas que son ms pequeas que las del de cemento

(Lanez, Martnez y Velsquez, 2012).

El microslice mejora el hormign principalmente por medio de dos mecanismos: la reaccin puzolnica y tambin

el micro-llenado. En el caso de cemento, cuando es incorporada el agua provoca la hidratacin formndose dos

productos, como se muestra en la Figura II-5.

Figura II-6, Formacin de CHS y Ca(OH)2 (Grace, 2006).

El silicato de calcio hidratado formado es el aglomerante, que conserva unido al sistema. El hidrxido de calcio

ms dbil no contribuye como un aglomerante y puede ocupar hasta un cuarto del volumen de los productos de

hidratacin. Adems, es posible combinar el hidrxido de calcio con el dixido de carbono para formar una sal

soluble que penetre al hormign provocando en ste eflorescencia.

En el caso del microslice, este reacciona con el hidrxido de calcio y con el agua para producir ms gel de silicato

de calcio, mientras, simultneamente, reduce el contenido de hidrxido de calcio como se muestra en la Figura

II-6.

14

Figura II-7, Disminucin de Ca(OH)2 por reaccin de SiO2, Ca(OH)2 y H2O (Grace, 2006).

Este aglomerante adicional (microslice) mejora la adhesin dentro de la matriz de hormign y ayuda a reducir la

permeabilidad, mientras la reduccin de hidrxido de calcio mejora la durabilidad del hormign (Grace, 2006).

Sin embargo no se profundizar sobre stas propiedades (permeabilidad, durabilidad), ya que no es el objetivo

principal de la investigacin. Autores como Bollati, Delgado y Rahhal (s.f.) afirman que la adicin de microslice

en una dosificacin determinada de hormign, de un 5% en peso del cemento, incrementara las resistencias en

unos 10 Mpa a los 28 das de edad.

2.3. NANOSLICE.

2.3.1. Antecedentes Histricos.

Los primeros usos del nanoslice acontecen en el ao 2003 en la mina el teniente, Chile, donde se buscaba un

producto que pudiese reemplazar al microslice. Esta tarea fue encomendada a la empresa Ulmen S.A. quienes

saban que la mejor opcin para cambiar la microestructura del hormign eran las nanopartculas. De esta manera

nace un producto lquido, llamado nanoslice. Este producto aportaba mejores resultados que el antigo

microslice, ya que resolvan los problemas de contaminacin al medio ambiente por la suspensin de

macropartculas que a la vez afectaba la salud de los operarios (Montes, E. 2012).

15

2.3.2. Generalidades.

La nanoslice es una slice coloidal que consiste en partculas de dixido de silicio amorfo (SiO2), dispersas en el

agua. El tamao de las partculas es a nivel nanomtrico, mil veces ms pequea que la microslice. Esta seleccin

de tamao de partculas es la que confiere sus singulares propiedades.

La nanoslice es una modificacin mejorada en relacin al empleo de microslice utilizada como adicin en los

hormigones, ofreciendo mayores ventajas como es la menor demanda de agua y mejor resistencia a edades

tempranas.

Este producto nace ante la necesidad de la innovacin, se promueve como alternativa a la microslice que ha sido

usada satisfactoriamente por dcadas en los hormigones casi como producto exclusivo de adicin (Perez, M.

2008).

2.3.3. Produccin.

La produccin del nanoslice se basa en la vaporacin de slice a temperaturas entre 1500 a 2000C mediante la

reduccin de cuarzo (SiO2) en hornos de arco elctrico. Adems, el nanoslice nace como un subproducto de la

fabricacin de metales de silicio y aleaciones de ferro-silicio donde se recoge por la condensacin posterior a las

partculas en un cicln. El nanoslice que se consigue por este mtodo es un polvo muy fino compuesto por

partculas esfricas o microesferas con un dimetro de 150 nm con alta superficie especfica (Quercia y Brouwers,

2010).

2.3.4. Propiedades Fsicas.

Las propiedades son totalmente opuestas a las de la microslice, se presenta en ellas diferencias como el color, el

tamao de partculas y el estado del material.

2.3.4.1. Tamao de las Partculas.

16

El tamao de las partculas del nanoslice, tal como su nombre lo indica, es a nivel nanomtrico, entre 3 nm y 150

nm (1 nm = 10-9m), las cuales son mucho ms pequeas que la microslice que a la vez es 100 veces ms fina que

las partculas del cemento. (Perez, 2008).

En la siguiente figura se recogen dos fotografas en a) partculas de microslice y en b) partculas de nanoslice. En

ellas se puede observar a la misma escala como las partculas de nanoslice tienen el tamao mil veces menor

que la caracteriza, y a consecuencia de ello estas se encuentran ms juntas y cubren mejor los espacios entre

ellas.

Figura II-8, Comparacin tamao partculas de microslice y nanoslice (Montes, E. 2012).

2.3.4.2. Superficie especfica.

Como ya se conoce, la superficie especfica es la relacin entre el rea total y la masa de un slido. En el caso del

producto en estudio, segn ficha tcnica de sus fabricantes la superficie especfica es de 500 m2/g.

Como el tamao de las partculas es a nivel nanomtrico, la superficie especfica de la nanoslice es

extremadamente grande lo que entrega plasticidad a la mezcla de hormign (Perez 2008).

2.3.4.3. Densidad.

La densidad de la nanoslice utilizada en este proyecto es de 1100 kg/m3.

17

2.3.5. Propiedades Qumicas.

2.3.5.1. Amorfa.

Sabat define que el nanoslice no es un material cristalino, por lo que se considera un material amorfo al igual

que el microslice (Sabat, M. Comunicacin personal, 27 de Septiembre de 2013).

2.3.5.2. Concentracin de Slica

Segn ficha tcnica Crom-C5, el nanoslice utilizado contiene un porcentaje de slice de 15% disuelto en una

solucin lquida.

Figura II-9, Tabla resumen propiedades fsicas y qumicas de la nanoslice segn fabricante (Autores).

2.3.6. Reaccin en el Hormign.

Las cualidades que aporta el nanoslice son el resultado al cambiar la estructura del hormign a nivel nanomtrico,

fortaleciendo a un nivel mil veces mayor que el tradicional, permitiendo un ahorro de cemento. Estos cambios se

deben a dos procesos diferentes; uno dependiendo de las propiedades fsicas y el otro por las propiedades

qumicas.

18

2.3.6.1. Contribucin Fsica.

La contribucin fsica est relacionada al tamao de las partculas, las nanopartculas llenan los vacos entre los

granos de cemento, lo que resulta en la inmovilizacin del agua libre, a lo que se denomina un efecto de llenado

filler. A su vez las nanopartculas mejoran la estructura de la zona de contacto de los agregados lo cual genera

mejores uniones entre estos y la pasta de cemento (Crcamo, 2006).

A continuacin se presenta la amplificacin de la interfase pasta-rido sin nanoslice en a), y con un 1% de

nanoslice en b). Se observa como la interfase donde se contiene un 1% de nanoslice es ms densa y con menos

espacios vacos lo que conllevara a una mayor densidad.

Figura II-10, amplificacin x250 de la interfase pasta-rido. A) Sin nanoslice y b) Con 1% de nanoslice (Montes, E. 2012).

2.3.6.2. Contribucin Qumica.

Una contribucin qumica importante de la nanoslice es que esta acelera el proceso de hidratacin del hormign

por la razn de que las nanopartculas tienen una muy buena dispersin en la mezcla y actan como centros de

cristalizacin de hidratos de cementos.

La nanoslice participa en las reacciones puzolnicas del cemento, lo cual tiene resultados en el consumo de

hidrxido de calcio y por ende la formacin de Silicato de calcio hidratado (CSH) adicional (Carcamo, 2006).

19

El silicato de calcio hidratado que se forma es el pegamento aglomerante que conserva unido el sistema. A

medida que el cemento se hidrata, las partculas de nanoslice se combinan con los elementos del hormign

distribuyndose en todos los espacios que quedan entre las partculas de cemento y los agregados. De esta forma

se transforma de hidrxido de calcio a nano- CSH, lo que hace que el hormign quede ms compacto, ms

resistente y con una estructura ms homognea en comparacin al hormign tradicional (Perez, 2008).

III. CAPTULO III: COMPARACIN DE LAS CARACTERSTICAS DEL MICROSLICE Y NANOSLICE Y SUS VENTAJAS Y

DESVENTAJAS.

Si bien el microslice ha sido utilizado para brindar mayores resistencias en el hormign, posea una desventaja

importante, la cual era la enemistad con el medio ambiente, esto, por las partculas en suspensin, como tambin

problemas de salud a los que operaban con este material. Sin embargo existen empresas como CROM S.A. que

eliminaron estos inconvenientes con la incorporacin de bolsas hidrosolubles para el microslice que son cargadas

directamente en los camiones mezcladores de hormign desintegrndose en su interior y evitando la suspensin

de sus micropartculas.

A continuacin se analizarn las ventajas y desventajas de este material.

3.1. VENTAJAS DEL MICROSLICE.

Reduccin de espesores en estructuras de hormign.

Puede suplementar las dosis de cementos y conservar las resistencias finales previstas en dosificacin.

Mantener dosis de cemento e incorporar microslice para aumentar propiedades mecnicas a edades finales.

Al ser una escoria de horno, reacciona con el hidrxido de calcio, disminuyendo ste y aumentando la

fabricacin del silicato de calcio (Gel CSH).

Por su tamao de partcula, modifica la microestructura del hormign tradicional, dando un micro-llenado que

aumenta permeabilidad y adhesin entre la pasta de cemento y agregados.

En el estado fresco del hormign, provoca mayor cohesin reduciendo exudacin y segregacin

considerablemente.

20

Disminuye el porcentaje de aire en el hormign.

3.2. DESVENTAJAS DEL MICROSLICE.

Necesidad de incorporar reductores de agua por la demanda de agua que genera.

Se requiere personal capacitado para su manejo.

Polvorienta y sensible a la humedad.

3.3. VENTAJAS DEL NANOSLICE.

La nanoslice al tener un tamao de partculas a nivel nanomtrico otorga ventajas adicionales gracias a la

estabilizacin y refuerzo de propiedades de la materia a un nivel mil veces ms pequeo que el nivel micro.

A continuacin se analizan las ventajas y desventajas de este material.

No existe contaminacin por partculas slidas.

Se puede obtener hormigones con altas resistencias iniciales y finales debido a la baja permeabilidad y

porosidad y al aumento de la densidad debido a una mejora en la cohesin del hormign.

Hormign con buena trabajabilidad.

No requiere el uso de superplastificantes.

Reduccin de espesores en estructuras de hormign.

Acelera el proceso de hidratacin del cemento.

3.4. DESVENTAJAS DEL NANOSLICE

Alto precio.

Se requiere personal capacitado para su manejo.

21

3.5. COMPARACIN DE LAS CARACTERSTICAS DEL MICROSLICE Y NANOSLICE.

A continuacin se procede a comparar las caractersticas de ambos materiales.

Figura III-1, Tabla comparativa de las caractersticas de microslice y nanoslice (Autores).

IV. CAPITULO IV: EXPERIENCIA Y ENSAYOS DE LABORATORIO.

Como ya se ha mencionado en captulos anteriores, la microslice ha sido utilizada por muchos aos en Chile para

la confeccin de hormigones de altas resistencias. Pero con el pasar de los aos los avances tecnolgicos en el

rea de la construccin han evolucionado y han aparecido nuevos productos, como es el caso del nanoslice que

presenta mejoras en muchas propiedades del hormign. Cabe destacar que esta investigacin slo se enfocar

en el anlisis a la resistencia de compresin.

22

El objetivo experimental de esta investigacin es analizar el incremento de resistencias a los 7 y 28 das al

incorporar nanoslice y microslice en la mezcla de hormign y poderlas comparar a un hormign convencional.

Adems se le incorporar un superplastificante a cada una de las muestras, esto por la razn de cumplir con una

comparacin justa, ya que, la demanda de agua incrementa al utilizar microslice y ste necesita de un

fluidificante, plastificante o superplastificante.

4.1. PLANIFICACIN DE LA EXPERIENCIA.

La planificacin de la experiencia reviste gran importancia ya que en ella se determinan las pruebas y ensayos

que se debern realizar.

4.1.1. Esquema general.

Se realizarn tres tipos de hormigones grado H20 con la misma dosificacin y la misma cantidad en peso de

aditivos para obtener una comparacin justa entre estos y poder observar de forma clara la influencia que genera

la incorporacin de aditivos. De esta forma se realiza un Esquema General que consiste en:

Planificacin de la experiencia a realizar con hormigones grado H20.

HP/H-20, Patrn, hormign normal con superplastificante.

HM/H-20, Hormign con incorporacin de superplastificante y microslice.

HN/H-20, Hormign con incorporacin de superplastificante y nanoslice.

4.1.2. Elementos Contantes.

Para poder comparar los resultados obtenidos de las diferentes experiencias y visualizar en forma detallada el

efecto de las adiciones y aditivos en los hormigones, se mantendrn algunos componentes y condiciones

constantes.

23

Dosis de Cemento.

Para cada tipo de hormign, las dosis de cemento respectivas se mantendrn constantes, con el fin de tener

uniformidad en la cantidad de aglomerante de las mezclas y no influir en el efecto que pudieran tener los aditivos

y adiciones en los hormigones.

Agregados.

Para todos los hormigones se usar slo un tipo de rido con el mismo origen, que corresponde a grava rodada

de 1 y arena extrada del rio Bio Bio y suministrado por un solo proveedor, Maquinaria centro sur limitada (CMS

LTDA.).

Dosis de Agua.

Slo para la experiencia con los hormigones HP y HM la dosis de agua neta permanece constante. Para el caso en

la dosis de agua del hormign HN se explicar en la seccin 3.1.3.

Superplastificantes.

Las muestras en estudio poseen superplastificante CromPlast 1100, esto se debe a que la muestra con microslice

necesita de algn tipo de reductor de agua por lo que al incorporrselo, se debe tambin aplicar a las dems

muestras.

24

4.1.3. Elementos variables.

Consistencia y agua de amasado.

La cantidad de agua para amasado estar limitada por la necesidad de alcanzar la trabajabilidad adecuada para

cada tipo de hormign.

Con respecto a este tema, se debe considerar, que la dosis de agua neta del hormign HN se disminuy con

respecto a las dems muestras, ya que ste est disuelto en agua que debe ser compensada para no aumentar la

razn A/C.

4.1.4 Determinacin de los ensayos a realizar.

A continuacin se proceder a sealar los ensayos que se realizarn a las muestras de hormign.

Medicin de la trabajabilidad y docilidad del hormign fresco.

La determinacin de la trabajabilidad del hormign fresco se efectuar despus de confeccionar las mezclas de

hormign, mediante el mtodo de asentamiento de cono de Abrams, segn la Nch 1019 of 74.

Ensayo de resistencia a compresin.

La resistencia a la compresin es puesta en marcha una vez que las probetas de hormign cumplan con la edad

requerida para su ensayo. El ensayo de compresin de las probetas cbicas, confeccionadas segn la Nch 1017

of 75, seguir los establecido en la Nch 1037 of 77. Esta prueba se realizar, para poder determinar cul es la

diferencia del incremento de resistencia de las muestras HM y HN.

25

4.2. DESCRIPCIN Y ANLISIS DE LOS MATERIALES EMPLEADOS.

A continuacin se hace una descripcin y anlisis de los materiales que se utilizarn en la fabricacin de dichos

hormigones, ya que sus caractersticas juegan un papel muy importante en los resultados que se obtendrn en

los diferentes hormigones de prueba.

4.2.1. Cemento.

El cemento utilizado en esta investigacin fue Polpaico especial, el cual es un conglomerante hidrulico que se

fabrica bajo la norma Nch 148. Este cemento se clasifica como un cemento Grado Corriente.

4.2.2. ridos.

Para este ensayo no se realizaron pruebas de granulometra ni se determin el aporte de humedad y absorcin

de los ridos, debido a que se utiliz dosis recomendadas por cementos Polpaico para un hormign grado H20

con grava-arena con adicin de aditivos la que se explica en la seccin 3.4.1.

4.2.3. Aditivos.

En general el uso de aditivos superplastificantes es de empleo universal, siendo adecuado para la mayor parte de

los hormigones. Su finalidad es mejorar la docilidad de las mezclas lo que permite disminuir la razn

agua/cemento, produciendo un aumento de la compacidad. La disminucin de los huecos en el interior de las

masas de la mezcla, beneficiar la impermeabilidad y la resistencia de los hormigones.

En las tres experiencias a realizar, tanto para el hormign patrn y hormign con adicin de microslice y

nanoslice, se utiliza el mismo aditivo, el cual se describir a continuacin:

26

4.2.3.1. Superplastificante CROMPLAST 1100.

Es un aditivo lquido, sin cloruros agregados, para uso en hormign. Permite una mezcla de mayor docilidad para

una cantidad de agua de amasado constante, o bien, reduce la cantidad de agua de amasado para una docilidad

constante, entregando mayores resistencias mecnicas a edades iniciales y finales para una misma cantidad de

cemento.

Figura IV-1, Tabla de caractersticas Superplastificante CromPlast 1100 (Autores).

4.2.3.2. Microsilex.

Es un producto basado en slice natural con propiedades puzolnicas el cual, puede mejorar el desempeo y

durabilidad del hormign. La dosis de empleo, segn fabricante va desde un 5 a un 15% del peso del cemento.

4.2.3.3. Nanoslice CROM CS-5

Es una slice coloidal inorgnica, altamente reactiva, estabilizada en medio acuoso. Se recomienda en dosis entre

0,3 y 2,0 % con respecto del peso del cemento (270 a 1800 ml. por cada 100 kg de cemento).

27

4.2.4. Agua.

El agua no tiene mayor problemtica en su utilizacin, la condicin mnima que se debe cumplir en la confeccin

de hormigones, es utilizar agua que sea potable, condicin que se adopt en la realizacin de estas pruebas segn

Nch 1498 Of 92.

4.3. PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA.

A continuacin se dar a conocer la descripcin de los procedimientos segn normativa, que se utilizarn en la

fabricacin de las mezclas de hormign, confeccin de probetas, almacenamientos de ellas y ensayos de

resistencia a la compresin. Con esto se podr determinar la influencia que podra tener la incorporacin de

adiciones y aditivos.

En general todo el procedimiento realizado en los ensayos de las mezclas de hormign, se basarn en los

procedimientos y metodologas previamente establecidas en las normas respectivas, estas sern identificas en

cada experiencia.

4.3.1. Preparacin de las mezclas en hormign de prueba.

Para la incorporacin de Nanoslice, al ser un aditivo lquido, ser considerado dentro del agua para el amasado

de los hormigones de muestra.

Para las muestras HM y HN, las adiciones se emplearn en dosis de 2.5% del peso del cemento. Adems se le

incorporar un superplastificante a cada una de las muestras, esto, por la razn de cumplir con una comparacin

justa, ya que la demanda de agua incrementa al utilizar microslice.

El mezclado del hormign se realizar preferentemente por mezclado mecnico segn Nch 1018 of 77.

28

4.3.2. Determinacin de la trabajabilidad y docilidad del hormign.

La determinacin de la trabajabilidad del hormign se lleva a cabo mediante el mtodo de asentamiento de cono

de Abrams, cuyos procedimientos se encuentran en la norma Nch 1019 of 74.

El mtodo de asentamiento de cono de Abrams, determina la docilidad del hormign fresco por la disminucin

de altura que experimenta el tronco de cono moldeado de hormign fresco.

4.3.3. Confeccin y curado de las probetas de hormign.

Cuando se requieran probetas para ensayos de compresin se confeccionarn y curarn de acuerdo con los

procedimientos establecidos en la Nch 1017 of. 75. La compactacin de las probetas, se basar en el

asentamiento del cono de Abrams, de acuerdo con la tabla 3 de la Nch 1017 of. 75.

4.3.4. Ensayo de resistencia a compresin de las probetas.

El ensayo de rotura por compresin de las probetas cbicas, confeccionadas segn la norma Nch 1017 of 75,

siguiendo lo establecido en la norma 1037 Of 77. la cual menciona el mtodo para realizar este ensayo.

4.4. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA.

A continuacin se describir la forma en que se realizaron los hormigones de prueba.

En general toda la operatoria utilizada en este captulo, se basar en los procedimientos y metodologas

previamente sealados en el captulo anterior.

29

4.4.1. Preparacin de las mezclas de hormign.

El mezclado del hormign se efectu en forma mecnica, en una mezcladora normalizada (Betonera) de eje

inclinado, con capacidad de 90 lts. de rendimiento efectivo.

Cabe destacar que al momento de hacer el ltimo hormign con adicin de nanoslice la betonera sufri un

inconveniente, el que no nos permiti el confeccionamiento correcto del hormign con adicin de Nanoslice.

Debido a esto se opt por la solucin de hacer la revuelta manualmente.

Se realizaron 3 amasadas de 0,05 m3, tres probetas cbicas de 20 centmetros de aristas. Para el ensayo de

resistencia a la compresin a los 7 das, se confeccionaron una muestra por cada tipo de hormign (3 Probetas)

y para medir la resistencia a los 28 das, se usaron 2 probetas para cada tipo de hormign (6 probetas). Para la

dosificacin del hormign se utiliz recomendaciones que entrega Polpaico, las cuales fueron:

Hormign H-20.

Docilidad: Cono 51.

Grava Rodada.

Con aditivo Plastificante.

Figura IV-2, Tabla de dosificacin recomendada por Polpaico para H20, Grava y Plastificante (Autores).

Para efecto de anlisis comparativo entre los aditivos Microslice y Nanoslice, la tabla anterior fue adecuada a

nuestras necesidades (vase tabla III-3). Para est investigacin se requera 50 lts de hormign, donde fue

30

considerado tambin para determinar ensayo de docilidad. Las siguientes tablas muestran la dosificacin de las

muestras HP/H20, HM/H20 y HN/H20 todas con aditivo superplastificante y resumen del material utilizado para

la confeccin de las muestras.

Figura IV-3, Tabla de dosificacin para muestra HP/H20 con Superplastificante (Autores).

Figura IV-4, Tabla de dosificacin para muestra HM/H20 con Superplastificante (Autores).

Figura IV-5, Tabla de dosificacin para muestra HN/H20 con Superplastificante (Autores).

31

Figura IV-6, Tabla resumen del total de material utilizado (Autores).

4.4.2. Determinacin de la trabajabilidad de los hormigones.

Para la determinacin de la docilidad de los hormigones se busc la trabajabilidad deseada 51 en la cual, la dosis

de agua se mantuvo constante para las muestras HP y HM. En el caso de la muestra HN, la razn A/C cambio por

motivos mencionados en la Seccin 3.1.3.

Figura IV-7, Determinacin de Docilidad por cono de Abrams (Autores).

32

Figura IV-8, Tabla de datos de docilidad en HP/H20 con superplastificante (Autores).

Figura IV-9, Tabla de datos de docilidad en HM/H20 y superplastificante (Autores).

Figura IV-10, Tabla de datos de docilidad en HN/H20 y superplastificante (Autores).

4.5. CONFECCIN Y CURADO DE PROBETAS DE HORMIGN.

Previa a colocacin de mezcla en las probetas, se aplic desmoldante para prevenir la adherencia de los

componentes del hormign con el molde (metlico). Se utilizaron moldes cbicos de 20 centmetros de aristas,

vaciando el hormign cuidadosamente dentro de los moldes en dos capas para evitar segregacin.

33

El procedimiento de compactacin del hormign se realiz mediante el mtodo de vibrado (vase Figura III-2)

segn Nch 1017 Of 75. El asentamiento de cono cumpli con la dosificacin recomendada por Polpaico, utilizada

en esta investigacin.

Figura IV-11, Compactacin por medio de Vibrado (Autores).

Terminada la confeccin de probetas se ingresan a un cajn de curado, con el cual se evita la perdida de humedad

por evaporacin.

Figura IV-12, Muestras de Hormign en Cajn de Curado (Autores).

34

Despus de 20 horas las probetas fueron desmoldadas e ingresadas a piscina de curado hasta cumplir la edad

para ser ensayadas. Las condiciones del agua en la piscina de curado fueron temperaturas alrededor de 19C a

21C aproximadamente, cumpliendo con la norma Nch 1017 of 75.

Figura IV-13, Probetas de hormign en piscina de curado (Autores).

4.8. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIN.

De cada amasada se obtuvieron 3 muestras, donde 3 muestras fueron ensayadas a los 7 das y 6 muestras a los

28 das, totalizando 9 ensayos.

Los ensayos fueron realizados por laboratorio IDIEM, ubicado en Hualpn, quienes nos entregaron los resultados

en un informe de autocontrol.

35

Figura IV-14, Ensayo de resistencia a la compresin (Autores).

4.9. RESULTADOS DE HORMIGONES DE PRUEBA.

Una vez que las probetas alcanzaron la edad correspondiente, estas fueron ensayadas, logrndose los siguientes

resultados de resistencia media a la compresin a los 7 y 28 das.

Resistencia alcanzada por HP/H20 (Kgf/cm2)

Figura IV-15, Tabla de resistencias a la compresin alcanzadas por HP/H20 (Autores).

36

Resistencia alcanzada por HM/H20 (Kgf/cm2)

Figura IV-16, Tabla de resistencias a la compresin alcanzadas por HM/H20 (Autores).

Resistencia alcanzada por HN/H20 (Kgf/cm2)

Figura IV-17, Tabla de resistencias a la compresin alcanzadas por HM/H20 (Autores).

V. CAPITULO V: ANALISIS DE RESULTADOS.

5.1. COMPARACIN DE RESISTENCIAS A COMPRESIN.

A continuacin se presenta un grfico, con las curvas de evolucin de resistencias a la compresin para los

hormigones HP/H20, HM/H20 Y HN/H20. Para ello, se ensayaron probetas a los 7 y 28 das de edad. El grafico

muestra la influencia de la edad en la resistencia para los hormigones sealados.

37

Figura V-1, Grfico de resistencias a la compresin de los hormigones de prueba H20 (Autores).

Al observar de forma general el grfico IV-1, se aprecia superioridad por parte de los hormigones de prueba

HN/H20 Y HM/H20, superando la resistencia base esperada a los 28 das (200kgf/cm2). Sin embargo, el hormign

de prueba HN/H20, tiene un comportamiento bastante deficiente, entregando resistencias de un 30,75% por

debajo de la resistencia base esperada, encontrndose en todas las edades inferior al hormign patrn. Esto es

principalmente influenciado por la confeccin de amasado.

Por otro lado, el HM/H20 es el hormign de prueba que sostuvo sus resistencias en todas las edades por encima

de las dems muestras. Sin embargo su incremento no fue considerable, esto se debe a que las dosis

recomendadas de este material son entre el 5% y 15% y las dosis utilizadas en este ensayo fueron de 2.5%, esto

para realizar una comparacin justa con respecto al nanoslice que no puede superar ms del 2%.

5.2. ANLISIS COSTO BENEFICIO.

Como ya sabemos, las caractersticas qumicas de la nanoslice y microslice son similares y otorgan las mismas

propiedades. Sin embargo el tamao de partculas y el estado del material es lo que principalmente los diferencia,

y hace que una sea ms efectiva que la otra. Es por ello que en el presente captulo se realizar un anlisis costos

- beneficio para determinar el material ms eficiente

0

50

100

150

200

250

300

0 7 2 8

Rc

(kgf

/cm

)

Tiempo (Das)

RESISTENCIA A LA COMPRESIN

HP

HM

HN

38

Antes de comenzar con el anlisis se presentarn los costos del mercado de los diferentes materiales empleados

en esta investigacin (vase Tabla V-1).

Figura V-2, Tabla de costos de materiales (Autores).

Visto lo anterior se procede a cuantificar el costo total de cada muestra. Esto, para determinar la diferencia de

precios para cada hormign de prueba y, posteriormente, realizar una relacin versus la resistencia final

alcanzada por cada una de las muestras.

Figura V-3, Tabla de costos hormigones de prueba (Autores).

Como se puede apreciar en la tabla anterior, el hormign con incorporacin de nanoslice es el que posee mayor

costo de fabricacin superando en un 59% el costo del hormign con adicin de microslice y en un 61% mayor

al hormign patrn.

39

Para poder analizar de forma clara el costo - beneficio de los hormigones fabricados en este proyecto, se

proceder a graficar su resistencia con respecto al costo de su fabricacin.

Figura V-4, Grfico relacin costo beneficio (Autores).

Si bien, el grfico anterior muestra un incremento en los precios del hormign con nanoslice, con respecto a los

dems, la resistencia final es considerablemente menor con un 30,75% inferior al hormign patrn. Por otro lado,

el comportamiento que muestra el hormign con adicin de microslice en cuanto a costo con respecto al

hormign patrn no vara de manera significativa (5,3%), no en el caso de su resistencia final, la cual incrementa

en un 19,2% con respecto al hormign de diseo.

Con respecto al anlisis de costo - beneficio podemos determinar que la influencia del microslice incrementa las

resistencias a la compresin de los hormigones, teniendo en cuenta que en esta investigacin se utiliz dosis de

empleo de 2,5% con respecto al peso del cemento, la cual no es la recomendada por los fabricantes (5% a 15%).

Esto es debido principalmente al objetivo de esta investigacin la que consiste en realizar un anlisis comparativo

de ambos materiales, donde el nanoslice tiene una dosis de empleo del orden de 0,3% a 2,0%. Por esta razn, es

imposible utilizar para ambos casos una dosis de empleo recomendada por fabricantes ya que ambas no

coinciden.

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VI. CAPTULO VI: CONCLUSIN.

De acuerdo a los objetivos del presente proyecto de titulacin podemos establecer que el beneficio de la

investigacin radica en que sta da un conocimiento de las principales diferencia de la microslice y nanoslice

tanto fsicas y qumicas, gracias a esto podemos entender cmo es que influyen cada uno de estos aditivos en el

hormign a esfuerzo a compresin.

La microslice tiene una gran influencia en el hormign por su contribucin fsica y qumica, as queda demostrado

en nuestros ensayos de resistencia a compresin, donde se observa que esta adicin siempre tuvo un mayor

comportamiento con respecto a las dems muestras. Dado los resultados determinados en el anlisis de costo

para la fabricacin de la muestra con microslice, estos no son significativo en relacin al incremento de

resistencia a compresin que produce sobre el mismo.

Por otro lado, los valores entregados en la relacin costo y beneficio por parte del nanoslice, se puede determinar

que este material no presenta una ventaja en el aspecto econmico. Sin embargo no se puede descartar la

posibilidad del beneficio en el aspecto prctico ya que la aplicacin del aditivo no se realiz en condiciones

ptimas o iguales con respecto a las muestras con microslice y de referencia.

41

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