protocolo promep_nptc_2011_jmmr_vf (2)

7/21/2019 PROTOCOLO PROMEP_NPTC_2011_JMMR_VF (2)

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓNFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

PROGRAMA DEL MEJORAMIENTO DELPOSGRADO

Apoyo a la Incorporación de Nuevos Profesores de Tiempo Completo

PROMEP 2011

Investigación del efecto sinergético de un agente de curado interno y unaditivo modificador de la viscosidad en el incremento de la durabilidad de

concretos de alto comportamiento

ÁREA DE INVESTIGACIÓN:

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

MODALIDAD:

DURABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO

PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN

Elaborado por:

Dr. José Manuel Mendoza Rangel

MARZO DE 2011



PROYECTO PROMEP 2011

DATOS DEL PROYECTO

Título del Proyecto: Investigación del efecto sinergético de un agente de curado interno y unaditivo modificador de la viscosidad en el incremento de la durabilidad de concretos de altocomportamiento.

DATOS DE LA DEPENDENCIA

Institución: Universidad Autónoma de Nuevo León Dependencia: Facultad de Ingeniería CivilDirección: Ciudad Universitaria S/N, C.P. 66450, A.P. 17, San Nicolás de los Garza, NuevoLeónTeléfono: 83763970 Fax: 83321902Línea de Investigación: Durabilidad de los Materiales de Construcción

DATOS DEL CUERPO ACADÉMICO

Cuerpo académico: Tecnología del concretoGrado de formación del CA: ConsolidadoLínea de Generación y Aplicación del Conocimiento LGAC: Durabilidad de las Obras deConcretoNota: Actualmente trabajo en el cuerpo académico como colaborador, ya que se someterá misolicitud como miembro del mismo en la convocatoria que PROMEP abrirá el próximo mes deJunio de 2011.

RESPONSABLE DEL PROYECTO

Responsable Técnico: Dr. José Manuel Mendoza Rangel (FIC-UANL)

COLABORADORES:

Colaboradores: Dr. Alejandro Durán Herrera (FIC-UANL)Dr. Gerardo Fajardo San Miguel (FIC-UANL)MsC. Dale P. Bentz (NIST-Estados Unidos)Ing. Edgar Ulises de los Santos Rodríguez (FIC-UANL)Ing. Francisco Vázquez Rodríguez (FIC-UANL)



PROTOCOLO

1.- RESUMEN

El constante crecimiento de la población en el mundo ha generado una fuerte demanda de

servicios de vivienda, comunicaciones, educación, trabajo, etc., lo que ha producido la necesidadde satisfacer estos servicios a través de la construcción de grandes obras de edificación einfraestructura.

Para este tipo de estructuras se ha requerido de la utilización de materiales que sean resistentes ydurables y técnicas constructivas que utilicen tecnología de punta para solventar los retos que lanaturaleza impone. El material de construcción más utilizado en el mundo es el concreto, por serresistente y moldeable en estado fresco para lograr formas arquitectónicas de gran belleza yestética. Aunque su durabilidad está probada (se tiene evidencia de morteros romanos con más de2000 años), en ciertos ambientes y condiciones ésta durabilidad se ve afectada, sobre todo en elconcreto armado en donde la corrosión del acero de refuerzo compromete la estabilidad de laestructura.

Uno de los problemas más frecuentes en concretos de alta resistencia es el agrietamiento debido ala retracción autógena a edades tempranas, que además de debilitar las prestaciones mecánicasdel concreto, también favorece la difusión de agentes agresivos del medio ambiente como lo sonlos cloruros, el bióxido de carbono, los sulfatos, etc., que entre otras cosas, producen la corrosiónde la armadura reduciendo la sección de trabajo del elemento y causando el colapso final de laestructura.

Una de las soluciones más frecuentes que podemos encontrar en la literatura para evitar la entradade agentes agresivos a la pasta de concreto y aumentar su resistencia a la compresión, esmediante la densificación de la matriz cementante reduciendo las relaciones agua/cementante oadicionando puzolanas como el humo de sílice, pero con estas soluciones surge el problema deagrietamiento por retracción autógena.

En la presente investigación se estudiara el efecto sinergético de utilizar un agregado ligerodisponible en el área metropolitana de Monterrey en combinación con un aditivo modificador dela viscosidad como una propuesta tecnológica para hacer eficaz la mitigación de la retracciónautógena y la autodesecasión en concretos de alto comportamiento con relaciones agua/cementode 0.40 y con ceniza volante como ingrediente del concreto. La efectividad de la acciónsinergética será monitoreada en especímenes sometidos a pruebas estándar de laboratorio y en unambiente agresivo promotor de la corrosión a través de técnicas electroquímicas y de durabilidadcomo la permeabilidad a los iones cloro y la carbonatación, así como por medio de pruebasmecánicas de resistencia a compresión y de modulo de elasticidad.

2.- INTRODUCCIÓN

La modernidad de un país se puede describir en función de la infraestructura con la que cuenta,no solo en cuanto a cantidad de estructuras se refiere, sino también a la calidad y durabilidad delas mismas. A medida que pasa el tiempo, podemos observar que las edificaciones y obras deinfraestructura se van sofisticando con diseños espectaculares pero que a su vez conllevan



grandes retos tecnológicos, que van desde la utilización de nuevos materiales hasta lastecnologías en construcción para llevarlas a cabo.

El concreto, al ser un material de fácil manejo, de alta resistencia y durable, se ha convertido enel material predilecto de los diseñadores y constructores para llevar a cabo sus obras de

modernización. Sin embargo, para lograr las altas resistencias necesarias para soportar las cargasdebidas a los diferentes factores a los que será sometida la estructura (cargas vivas, cargasmuertas, viento, sismos, etc.), los diseñadores se han visto en la necesidad de utilizar relaciones bajas de agua/cementante, lo que conlleva a un grave problema de durabilidad que es elagrietamiento por retracción autógena a edades tempranas.

Este agrietamiento, además de debilitar a la estructura mecánicamente, es el causante principal dela difusión de agentes agresivos como los cloruros, el bióxido de carbono (CO2) y los sulfatos.Estos agentes agresivos pueden causar diferentes fenómenos que afectan a la estructura demanera significativa, por ejemplo, el CO2 penetra por los poros y grietas del concreto causandouna disminución en el pH alcalino de la pasta de concreto al reaccionar con la portlandita produciendo carbonato de calcio (CaCO

3), lo que conlleva a una corrosión generalizada en el

acero de refuerzo.

Otro ejemplo es la penetración del ion cloruro que también se difunde por la red de poros y lasgrietas del concreto, pero éste ion, a diferencia del CO2, produce una corrosión localizada en elacero de refuerzo, que la mayoría de las veces es más peligrosa que la corrosión generalizada, yaque la falla o colapso puede ser de manera más abrupta.

Esta problemática ha causado que la vida útil de las estructuras de concreto sea más corta que laque se piensa en el diseño, y es así que podemos ver grandes edificios o puentes que hancolapsado al poco tiempo de haberse construido, generando más problemas que soluciones a lasociedad en la que se construyó, principalmente problemas económicos al tener que reparar oincluso volver a construir para dar el servicio para el que inicialmente fue construido. Sinembargo el problema más representativo es el relativo a las vidas humanas que pueden perderse por el colapso de un puente o una edificación por mencionar algunas.

Es por lo anterior, que nace la necesidad de buscar soluciones que eviten en lo posible elagrietamiento del concreto, lo que también evitaría la entrada de agentes agresivos y enconsecuencia aumentar la durabilidad y vida útil de las estructuras.

Ésta investigación está enfocada en dar respuesta a la demanda de soluciones al problema antesdescrito, mediante una estricta experimentación científica, utilizando los mejores materiales y laexperiencia de los investigadores involucrados, lo que garantizará un resultado óptimo que dará beneficios directos a los diseñadores y constructores al tener una alternativa viable y sustentada para la generación de nuevas obras de infraestructura.

3.- ANTECEDENTES

El concreto en masa es un material muy antiguo y muy durable, ya que se tienen hasta nuestrosdías concretos de más de 2000 años fabricados por los romanos a base de cal, puzolana natural y



áridos en un aceptable estado de conservación. Es por esto que se le puede considerar un buenmaterial cuando está en ausencia de agentes agresivos químicos, físicos o biológicos.

Sin embargo, la situación es diferente cuando se trata de concreto armado. Ésta combinación deacero y concreto ha sido utilizada desde finales del siglo XIX, y estructuras con cementos muy

parecidos a los que usamos en la actualidad, las encontramos a partir de la segunda guerramundial, por lo que la experiencia con ellos no es de muchos años, y lo que se ha podidoobservar es que duran mucho menos que las estructuras de concreto en masa. Una de las causases que el acero es un material mucho más inestable que no resiste el ataque de agentes agresivos, presentándose así un deterioro más rápido de la estructura completa.

Estos problemas con el concreto armado, han propiciado dos términos en la literatura que hangenerado discusión entre los investigadores relativo al tema en todo el mundo, y que son, “vida

útil” y “durabilidad”.

En la literatura se pueden encontrar diversas definiciones [1-10] de ambos términos, pero lasdefiniciones más completas encontradas son las que se mencionan a continuación [11]:

Durabilidad: Capacidad de un material de construcción, elemento o estructura de concreto deresistir las acciones físicas, químicas, biológicas y ambientales vinculadas al efecto del cambioclimático global con su entorno durante un tiempo determinado previsto desde el proyecto,manteniendo su serviceabilidad y conservando su forma original, propiedades mecánicas ycondiciones de servicio [11].

Vida útil: Es el periodo de tiempo durante el cual el desempeño de un material, elemento oestructura de concreto conserva los requerimientos de proyecto en términos de seguridad(resistencia mecánica y estabilidad, seguridad en caso de fuego, seguridad en uso), funcionalidad

(higiene, salud y medio ambiente, protección contra el ruido y ahorro energético y conforttérmico) y estéticos (deformaciones, agrietamientos, desconchamientos), con un mínimo demantenimiento que permita controlar los efectos del cambio climático global en su entorno [11].

La durabilidad y vida útil de las estructuras de concreto están estrechamente ligadas a suresistencia al ataque de agentes agresivos como los cloruros, sulfatos y CO2, y esta resistenciaanteriormente se trataba de obtener densificando la matriz cementante reduciendo las relacionesagua/cementante o adicionando puzolanas como el humo de sílice.

Sin embargo, con las soluciones antes descritas, las estructuras de concreto tienden a agrietarse aedades tempranas debido a la retracción autógena, lo que produce una entrada más fácil para los

agentes agresivos aunado a la pérdida de resistencia de la estructura que produciría un colapso deconsecuencias fatales.

En este proyecto se pretende incrementar la durabilidad de las estructuras de concreto a través deun nuevo enfoque basado en el aumento de la viscosidad de la pasta cementante a través de laadición de un nuevo aditivo y la adición de agregados ligeros para aumentar el curado interno, taly como se describirá más adelante.



4.- JUSTIFICACIÓN

A nivel mundial, las nuevas estructuras (altos rascacielos, puentes, presas, etc.) demandanconcretos de altas resistencias más durables para alargar su vida útil, y la experiencia dada por laliteratura en los últimos años, muestra que concretos de altas prestaciones tienen problemas de

agrietamiento a edades tempranas debido principalmente a relaciones agua/cementante bajas, quesi bien permiten subir las resistencias a la compresión, también es cierto que sufren de grietas porla retracción autógena.

Aunado a la pérdida de resistencia de las estructuras que acompaña al agrietamiento, también elfenómeno favorece, en ambientes agresivos y severos (industriales, marinos, etc.), la entrada deagentes contaminantes que producen la corrosión del acero de refuerzo, y por ende, la pérdida desección del mismo que produce que ya no realice su trabajo de resistir los esfuerzos de tensión, produciéndose una alta probabilidad de falla y colapso de la estructura.

Este problema es más fuerte en ciudades industriales y en las zonas costeras. Monterrey, al igualque otras ciudades en México y el mundo, su motor económico es la industria, que producediversos productos y genera miles de empleos al año. Muchas de estas industrias tienen que pararsu producción debido a problemas de deterioro en sus estructuras, lo que produce pérdidaseconómicas importantes que no se pueden permitir en un mundo de crisis globalizada y con cadavez menos recursos para sostener la economía de los países.

Es por lo anterior, que se requiere de investigación científica de punta en el área de materiales deconstrucción (principalmente concretos por ser el material de construcción más utilizado en elmundo) para obtener soluciones que permitan construir estructuras no solo más resistentes, sinotambién más durables, más económicas y sustentables.

Una solución de frontera que puede ayudar a evitar el agrietamiento del concreto por retracciónautógena, lo que también evitaría en gran medida la difusión de agentes agresivos, es aumentandola viscosidad de la pasta cementante y promoviendo el curado interno a través de agregadosligeros, cuya acción es evitar la pérdida de agua debido a la reacción exotérmica del concreto,manteniendo sus propiedades mecánicas de diseño en estado endurecido.

En este proyecto se evaluarán diferentes mezclas de concretos con una relación agua/cementante baja (0.40), se les adicionarán puzolanas como la ceniza volante para aumentar la resistencia a lacompresión y un aditivo que potenciará la viscosidad de la pasta cementante. Adicionalmente setrabajará con un agregado ligero (pumicita) para promover el curado interno. Con éste arregloexperimental se determinará cuál de las mezclas es la de mejor comportamiento tanto enambiente industrial como en ambiente controlado de laboratorio.

5.- HIPÓTESIS

La inclusión de aditivos que potencian la viscosidad de la pasta cementante, así como la adiciónde agregado ligero (pumicita) para promover el curado interno evitan la retracción autógena delas estructuras de concreto con relación agua/cementante bajas y de altas prestaciones, aún encondiciones de exposición a medio ambiente muy agresivo (industrial).



6.- OBJETIVOS

Objetivo General: Estudiar la efectividad sinergética de un agregado ligero disponible en el áreametropolitana de Monterrey en combinación con un aditivo modificador de la viscosidad comouna propuesta tecnológica para eficientizar la mitigación de la retracción autógena y la

autodesecasión en concretos de alto comportamiento con relaciones agua/cemento de 0.40 y conceniza volante como ingrediente del concreto.

Objetivos Específicos:

En estado fresco:1. Determinación de la retracción autógena

En ambiente industrial:1.

Determinación del perfil de cloruros mediante el método potenciostático.2. Determinación del perfil de cloruros mediante el método colorimétrico.3. Determinación del frente de carbonatación.4.

Determinación del umbral de cloruros.5. Determinación del coeficiente de difusión.6. Determinación de la resistencia a la compresión.7.

Determinación del módulo de elasticidad.

En laboratorio:8. Determinación del perfil de cloruros mediante el método potenciostático.9. Determinación del perfil de cloruros mediante el método colorimétrico.10. Determinación del frente de carbonatación mediante prueba acelerada.11. Determinación del umbral de cloruros.12.

Determinación del coeficiente de difusión.13.

Determinación de la resistencia a la compresión.14. Determinación de porosidad abierta al agua.

7.- METAS

Generar información técnica suficiente para hacer factible la preparación de procedimientos, ayudas y especificaciones de diseño.

Formar dos maestros en ciencias de alto rendimiento en el área materiales de construcción ydurabilidad.

Presentar los resultados en un congreso nacional y en un congreso internacional.

Publicar al menos dos artículos científicos en revistas internacionales indexadas en JournalCitation Report.

8.- METODOLOGÍA CIENTÍFICA.

Para el desarrollo de éste proyecto, en primer lugar se establecerán dos ambientes de exposiciónque a continuación se explican y justifican:



En estado fresco: El determinar cambios volumétricos a edades tempranas en fluidoscomo el concreto a edades tempranas (de 2 a 36 horas) no es un procedimiento sencillo por que este fenómeno se presenta a escala milimétrica cuando aun el concreto está enestado fresco, para este fin se utilizara en equipo recientemente desarrollado, el autoshrinkde Germann Instruments

Ambiente Industrial: Uno de los principales problemas a los que se enfrenta la industria,es el deterioro de sus estructuras de concreto (principalmente agrietamiento por retracciónautógena y corrosión del acero de refuerzo), y es por esta razón, que se decide realizarésta investigación en un ambiente muy desfavorable para la estructura, ya que si seobtiene un buen resultado en este ambiente, la probabilidad de mayor durabilidad enambientes menos severos es mayor.

Ambiente de laboratorio: Paralelamente a las pruebas a realizarse en ambiente industrial,también se harán pruebas en un ambiente controlado de laboratorio, en donde se utilizaránensayos acelerados de difusión de agentes agresivos. La razón de desarrollar el proyecto

en laboratorio es la de establecer una relación entre lo que sucede en un ambiente agresivoreal (industrial) y uno controlado (laboratorio), y buscar similitudes y diferencias, lo que permitiría conocer constantes entre uno y otro ambiente para formular predicciones devida útil en el futuro.

En los dos ambientes antes mencionados, se expondrán especímenes con diversas característicasen el mezclado (que serán descritas más adelante), y para lo cual se fabricarán probetas deconcreto simple y concreto reforzado de diferentes morfologías como se indica a continuación:

Concreto Simple

Muestras prismáticas de 5x5x50 cm (Figura 1)

Muestras cilíndricas de 10 cm de diámetro por 20 cm de altura (Figura 2)

Figura 1.- Esquema de probeta prismática de 5x5x50 cm.

50 cm

5 cm5 cm



Figura 2.- Esquema de probeta cilíndrica de 10x20 cm.

Concreto reforzado con una varilla de 3/8”

Muestras cilíndricas de 10 cm de diámetro por 20 cm de altura (Figura 3)

Figura 3.- Esquema de probeta de concreto reforzado cilíndrica de 10x20 cm.

Con las morfologías antes mencionadas, se diseñarán 7 mezclas diferentes de concreto paradeterminar cuál de ellas es la mejor en los ambientes a las que serán expuestas. Dichas mezclasson:

1. Mezcla de control (M1), con 100 % agregados normales.2.

Mezcla de curado interno (M2), la cual será la mezcla M1 con un volumen de sustituciónde agregados normales por agregado ligero saturado de agua (~20%).

3. Mezcla de control con aditivo reductor de la retracción (SRA) [M3], la cual será la mezclaM1 con una dosificación promedio de SRA en el agua de mezcla. La dosificación se haráen base a las recomendaciones del fabricante o a las experiencias previas con el producto.

4. Mezcla de curado interno con adición de aditivo redactor de la retracción (M4), la cualserá la mezcla M2 con una dosificación promedio de SRA en el agua de mezcla. La

10 cm

20 cm

10 cm

20 cm

Varilla de acero negro

de 3/8”



dosificación se hará en base a las recomendaciones del fabricante o a las experiencias previas con el producto.

5. Mezcla VERDiCT (M5), la cual será la mezcla M1 con un volumen de sustitución deagregado normal por agua: SRA (50:50) y agregado ligero saturado (~20%).

6. Mezcla (M6) la cual será la mezcla de control (M1) con adición de ceniza volante (15-

30%), se seleccionará un porcentaje entre el rango propuesto como sustitución por masade cemento.

7. Mezcla VERDiCT (M5) con adición de ceniza volante (15-30%). La referencia para estamezcla será la M6 y esta mezcla se etiquetará como M7.

Cabe hacer mención que todos los concretos (M1-M7) serán sometidos a un curado estándar por14 días. Al cumplir esta edad, los especímenes serán removidos del cuarto de curado y colocados bajo sombra en un ambiente natural.

Los materiales a utilizarse en la fabricación de las mezclas son los siguientes:

Cemento Tipo I/II

Aditivo superfluidificante Glenium de BASF

Aditivo SRA (reductor de la retracción Tetraguard AS20 de BASF).

Ceniza volante ASTM C 618 Tipo F de MICARE.

Agregado calizo del área metropolitana de Monterrey, T máx. 19 mm (3/4”)

Agregado ligero, pumicita de MERQ.

Varillas corrugadas de 9mm (3/8”)

Los ensayos a realizarse en ambos ambientes para determinar el mejor comportamiento serán

ensayos químicos, electroquímicos y mecánicos, los cuales se describirán a continuación:

Ensayos Químicos

A las probetas antes mencionadas se les realizarán desde el inicio de su exposición a ambosambientes (industrial y laboratorio) una serie de ensayos químicos, entre los que cabe destacar:

1. Determinación de iones cloruro: Esta determinación se lleva a cabo mediante latécnica de extracción ácida la cual está acorde con la norma ASTM C 114 y la normaUNE 217-91. Para lo cual es necesario cortar de cada probeta, rodajas de 1 cm deespesor las cuales se perforan a diferentes profundidades; del polvo que resultan de

dichas perforaciones, una parte se utiliza para extraer y determinar cloruros. Laconcentración de cloruros, se realiza mediante la técnica de ión selectivo y electrodosde referencia (Orion ®, modelos 9417-00 y 9002-00, respectivamente).

2. Determinación del coeficiente de difusión de los iones cloruro: Esta prueba serealizará para modelar el tiempo de vida útil de las probetas. Se harán acorde la normaASTM C 1556-04.



3. Determinación de la profundidad de carbonatación: Ésta se realizará de dos maneras: Una a ambiente natural en la industria

Otra en cámara de carbonatación para prueba acelerada.

Se realizarán, mediante la técnica de indicador de fenolftaleina. En este caso, también

se cortan rodajas, las cuales, inmediatamente después de cortadas, se limpian de polvosobrante con una brocha y se rocían con fenolftaleina. Este indicador muestra a travésde un cambio de color si el concreto está o no carbonatado:

a.

pH del concreto está por encima de 9 (color violeta de la muestra), indica queno hay carbonatación.

b.

pH del concreto por debajo de 9 (incoloro), indica que el concreto estácarbonatado.

Ensayos Electroquímicos.

En este caso, se sigue la norma ASTM C-876, que permite medir los potenciales y la velocidadde corrosión, mediante medida de resistencia de polarización (Rp). Cabe mencionar que estas pruebas se realizan solamente a las probetas que tienen acero embebido. El electrodo de trabajoserá el acero de refuerzo y se utilizará un electrodo de cobre - sulfato de cobre como electrodo dereferencia, el cual es calibrado versus un electrodo saturado de calomel.

Cabe hacer mención, que con estos ensayos y los ensayos químicos en conjunto también sedeterminará el umbral de cloruros necesario para despasivar al acero de refuerzo, lo cual sería demucha ayuda pues al tener este dato, en condiciones reales de uso, se pueden tomar medidas precautorias de mantenimiento antes de que el problema de corrosión se presente.

Ensayos Mecánicos.

Porosidad abierta al agua: Mediante esta prueba se determinará que tan poroso es elconcreto, recordando que entre más poroso sea, más fácilmente se difundirán los agentesagresivos. Este ensayo se realizará de acuerdo a la norma ASTM C 642, a tres edadesdiferentes de las muestras.

Permeabilidad rápida de cloruros: Este ensayo se realizará de acuerdo a la norma ASTM1202, a dos edades diferentes de las muestras.

Resistencia a la compresión: Esta prueba se realizará para determinar la resistencia a lacompresión de las probetas. Se realizará de acuerdo a la norma ASTM C 1231 a 7 edadesdiferentes.

Módulo de elasticidad: Esta prueba se realizará para determinar el módulo de elasticidadde las probetas expuestas a los dos ambientes. Se realizará de acuerdo a la norma ASTMC 469 a 2 edades diferentes.



9.- INFRAESTRUCTURA DISPONIBLE

El equipo de laboratorio y la infraestructura del Instituto de Ingeniería Civil de la UANL hacenfactible desarrollar el proyecto propuesto. A continuación se enlista el equipo y las instalacionesque tiene a su disposición el Cuerpo Académico de Tecnología del Concreto:

Fabricación, colado y curado de especímenes:

Área para acopio, clasificación y almacenamiento de los agregados. Mallas para granulometría de los agregados. Máquina vibradora para clasificación por tamaño del agregado. Moldes metálicos para la fabricación de cubos, cilindros, barras y vigas. Revolvedora para concreto KABAG con control automático planetaria contra corriente,

tambor de 10 RPM y aspas de 53 RPM, capacidad de 250 L., con un cargador automático,200 v.

Revolvedora ELRICH de 50m3 de capacidad con tambor giratorio y aspas en contra y a

favor de las manecillas de reloj, velocidad de mezclado 450 RPM, 220v.

Batidoras para mezcla de cementos y morteros. Cuarto de colado con temperatura y humedad constante.

Dispositivo para curado acelerado de cubos. Cámara de curado con temperatura y humedad variable.

Cuarto de curado estándar de 6.0 X 7.5 X 3.0 m. con una temperatura de 23+/-1.7 ºC yhumedad relativa mayor de 95%.

Cuarto de secado de 2.50 X 4.00 X 2.60 m. con temperatura de 23+-1.7ºC., humedadrelativa de 50+/14% y evaporación 77+/-30 mL/h.

Caracterización física-mecánica:

Horno eléctrico de temperatura constante de 0 a 220oC, 220 v. Mufla y horno con temperatura y humedad constante. Balanzas analíticas.

Bomba de vacío. Equipo de molienda. Máquina Universal Electrónica Tinius Olsen con capacidad de hasta 200 Ton. Maquina de compresión ADR-Auto 2000 Standard de ELE con capacidad de 200 ton. Permeámetro de 4 celdas con presión máxima de 30 Bares.

Caracterización química y electroquímica:

Microscopio electrónico de barrido. Microscopio y analizador de imágenes. Microscopía óptica. Difractometro de rayos X.

Porosímetro por intrusión de mercurio. Potenciostato y accesorios. Cámara de carbonatación.



10.- INCIDENCIA DEL PROYECTO EN EL PIFI 2010 DE LA FACULTAD DEINGENIERÍA CIVIL

Durante el año 2010 la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL (DES) llevó a cabo un proyectode autoevaluación. Este proyecto permitió establecer las fortalezas y las debilidades que tienetanto la licenciatura como el posgrado, así como definir las acciones necesarias para propiciar su potencial desarrollo en el futuro. El resultado final de este proyecto fue un Plan de DesarrolloEstratégico integrado en la Visión Institucional de la UANL. Dicho Plan de Desarrollo fue la base para establecer los programas de mejora de cada uno de los ocho programas de posgradocon los que cuenta la DES, con lo anterior realizado, y en el marco de la convocatoria del Padrón Nacional de Posgrado de Calidad (PNPC) del CONACYT fueron evaluados tres programas de posgrados, logrando que tanto el Doctorado en Ingeniería de los Materiales de Construcción yEstructuras como la Maestría en Ciencias con Orientación en Materiales de Construcciónobtuvieran su registro en la categoría en desarrollo.

Resulta entonces imperativo fortalecer los programas de posgrado rumbo a su consolidación,mediante la participación de nuevos profesores de tiempo completo (NPTC) que se integren a sunúcleo académico básico con proyectos de investigación vigentes. De tal manera, que el presente proyecto de investigación forma parte de los esfuerzos que realiza la DES encaminados paraalcanzar el objetivo planteado en su plan de desarrollo y en los planes de mejora de sus programas registrados en el PNPC del CONACYT. De esta forma, la DES ratifica sus metascompromisos en el ProDES del PIFI 2010 y algunas de las acciones propuestas más importantes parafortalecer los Programas de Posgrado fueron las siguientes:

Buscar recursos PROMEP para los NPTC que cumplan con el perfil deseable y que sean participantes de los CA.

Motivar a los NPTC para que realicen investigación científica. Programar estancias de investigación de los NPTC en centros de investigación nacional e

internacional, para fortalecer la vinculación y la formación de redes académicas. Invitar a profesores investigadores consolidados de otros CA para que trabajen en los

proyectos de los NPTC.

11.- FORMACIÓN DE RECURSOS HUMANOS

En este proyecto estarán participando dos estudiantes, que con los resultados obtenidos del proyecto obtendrán el grado de Maestría en Ciencias con Orientación en Materiales deConstrucción que se imparte en la Subdirección de Posgrado e Investigación de la FIC-UANL yque pertenece al PNPC del CONACYT. Los estudiantes son:

1.

Ing. Edgar Ulises de los Santos Rodríguez (FIC-UANL)2. Ing. Francisco Vázquez Rodríguez (FIC-UANL)

12.- DIFUSIÓN DE RESULTADOS

Con los resultados obtenidos se presentará un trabajo en un congreso nacional y otro trabajo enun congreso internacional, así mismo se redactarán al menos dos artículos científicos en revistasindexadas.



13.- CALENDARIZACIÓN DE ACTIVIDADES (CRONOGRAMA)

MES

QUINCENA 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1

1 Recopilación bibliográfica2 Recolección de materiales a emplear

3 Diseño de mezclas de concreto

4 Fabricación de concreto de mezclas de M1 a M7

5 Exposición a ambiente industrial y laboratorio

6 Pruebas químicas

7 Pruebas electroquímicas

8 Pruebas Mecánicas

9 Escritura de artículo

10 Redacción de tesis

11 127ACT DESCRIPCIÓN

8 9 101 2 3 4 5 6



14.- REFERENCIAS

1. Architectural Institute of Japan (AIJ): “The English Edition of Principal Guide for Service

Life Planning of Buildings”, Architectural Institute of Japan, Japan, (1993). 2. Japan Society of Civil Engineers (JSCE): “Proposed Specification Of Durability Design For

Concrete Structures”, Translation fr om the Concrete Library No. 82 published by JSCE,Japan, (1995).3. Published Document PD 6534:1993: “Guide to the use in the UK of DD ENV 206: 1992

Concrete. Performance, production, placing and complance criteria”, United Kingdom,(1993).

4. Canadian Standars Association (CSA S478-1995): “Guideline on durability in buildings”,Canada, (1995)

5. NMX-C-403-ONNCCE-1999: “Construction Industry – Hydraulic Concrete for StructuralUse” (in Spanish), México, (1999).

6.

Spanish Instruction of Structural Concrete (EHE), Chapter VII, B.O.E. January 13th, (1999).7. American Concrete Institute (ACI) 365.1R-00: “Service-Life Prediction, State-of-the-Art

Report”, reported by ACI Committee 365, (2000). 8.

Brazilian Association of Technical Codes, NBR 6118: “Concrete Structures Project-Procedure”, (2002)

9. European Organization for Technical Approvals (EOTA): “Characterisation, Aspects ofdurability and Factory Production Control for Reactive Materials, Components andProducts”, TR024, (2006).

10. Lifecon Deliverable D3.2: “Service Life Models, Instructions on methodology andapplication of models for the prediction of the residual service life for classifiedenvironmental loads and types of structures in Europe”, Life Cycle Management of Concrete

Infrastructures for Improved Sustainability, Lay, Sascha and Schießl, Peter, authors. (2003)11. J.M. Mendoza-Rangel, P. Castro-Borges, “Validez de los conceptos y modelos vigentes de

vida de servicio de estructuras ante los efectos del cambio climático global. Situaciónactual”, Materiales de Construcción, Vol. 59, No. 296, diciembre 2009, ISSN 0465-2746.Revista en el SCI.

12. Bentz, D.P., Peltz, M.A., Snyder, K.A., and Davis, J.M., "VERDiCT: Viscosity EnhancersReducing Diffusion in Concrete Technology," Concrete International, 31 (1), 31-36, 2009.

13. Bentz, D.P., Snyder, K.A., Cass, L.C., and Peltz, M.A., "Doubling the Service Life ofConcrete. I: Reducing Ion Mobility Using Nanoscale Viscosity Modifiers," Cement andConcrete Composites, 30 (8), 674-678, 2008.

14. Bentz, D.P., and Peltz, M.A., "Reducing Thermal and Autogenous Shrinkage Contributionsto Early-Age Cracking," ACI Materials Journal, 105 (4), 414-420, 2008.

15.

Bentz, D.P., "Influence of Shrinkage-Reducing Admixtures on Early-Age Properties ofCement Pastes," Journal of Advanced Concrete Technology, 4 (3), 423-429, 2006.

16.

Bentz, D.P., Geiker, M.R., and Hansen, K.K., "Shrinkage-Reducing Admixtures and EarlyAge Desiccation in Cement Pastes and Mortars," Cement and Concrete Research, 31 (7),1075-1085, 2001.

http://ciks.cbt.nist.gov/bentz/srapaper






15.- PARTICIPANTES

RESPONSABLE:

1. Nombre: Dr. José Manuel Mendoza Rangel (Responsable)

El Dr. Mendoza Rangel, es Investigador Nacional Nivel Candidato por el Sistema Nacionalde Investigadores (SNI), es Titular A de la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL. Forma parte como colaborador del Cuerpo Académico Consolidado de Tecnología del Concreto (seunirá como integrante definitivo en la convocatoria de PROMEP 2011 en junio) y fungirácomo el responsable del proyecto de investigación, así como Director de una tesis demaestría en ciencias y co-asesor de otra tesis de maestría del mismo programa.

Últimas publicaciones: J.M. Mendoza-Rangel, P. Castro-Borges, “Validez de los conce ptos y modelos vigentes

de vida de servicio de estructuras ante los efectos del cambio climático global. Situaciónactual”, Materiales de Construcción, Vol. 59, No. 296, diciembre 2009, ISSN 0465-2746.Revista en el SCI.

P. Castro-Borges, J.M. Mendoza-Rangel, “The influence of climate change on concretedurability in the Yucatan Peninsula”, Corrosion Engineering, Science and Technology,Vol. 45, No. 1, 2010, pp. 61-69. Revista en el SCI. ISSN 1478-422X.

J.M. Mendoza-Rangel, P. Castro-Borges, “Critical Review of Service Life Concepts of

Reinforced Concrete Structures”, ECS Transactions, Vol. 3. No. 13, ISBN 978-1-56677-540-3, 2007.

COLABORADORES:

1. Nombre: Dr. Alejandro Durán Herrera

El Dr. Durán Herrera, es Investigador Nacional Nivel 1 por el SNI, tiene el perfil deseablecomo Profesor de tiempo completo según PROMEP, Titular B de la Facultad de IngenieríaCivil de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Es el Jefe del Departamento deTecnología del Concreto y miembro del Cuerpo Académico Consolidado de Tecnología delConcreto. Será director de una tesis de maestría en ciencias y co-asesor de otra tesis demaestría en ciencias.

Últimas publicaciones: A. Durán-Herrera, N. Petrov; O. Bonneau, K. Khayat, P.C. Aïtcin, “Autogenous Control

of Autogenous Shrinkage”, Special Publication 265 (SP-265) of the American ConcreteInstitute (ACI), Editors: D. Bentz and B. Mohr, ISBN 978-0-87031-306-6, octubre de

2008, 12pp. A. Durán-Herrera, P.-C. Aïtcin, N. Petrov; “Effect of saturated lightweight Sand

substitution on shrinkage in 0.35 w/b concrete”; ACI Materials Journal, Volumen 104,

No. 1, January-February 2007, pp. 48-52.

César Juárez, Pedro Valdez, Alejandro Durán, Konstantin Sobolev, “The DiagonalTension Behavior of Fiber Reinforced Concrete Beams”, Cement and Concrete

Composites, Elsevier, Volumen 29, Issue 5, May 2007, pp. 402-408.



2. Nombre: Dr. Gerardo Fajardo San MiguelEl Dr. Fajardo San Miguel, es Investigador Nacional Nivel 1 por el SNI, tiene el perfildeseable como Profesor de tiempo completo según PROMEP, Titular A de la Facultad deIng. Civil de la UANL. Es miembro del CA Consolidado de Tecnología del Concreto. Seráco-Director de una tesis de maestría en ciencias y participará con la planeación y ejecución

de pruebas electroquímicas.Últimas publicaciones: G. Fajardo, P. Valdez, J. Pacheco, Corrosion of steel rebar in natural pozzolan based

mortars exposed to chlorides, Construction & Building Materials, 23, Issue 2 (2009) 768-774, doi:10.1016/j.conbuildmat.2008.02.023, ISSN: 0950-0618.

Cesar Juarez, G. Fajardo, Pedro Valdez, Caractérisation Microstructurale des Fibres Naturelles pour des Matériaux Composites à Base de Ciment, Autorizado para publicación, Canadian Journal of Civil Engineering, ref : 08320, ISSN : 0315-1468.(2009).

D. Martínez, R. González, K. Montemayor, A. Juárez-Hernández, G. Fajardo, M.A.L.Hernández-Rodríguez, Amine type inhibitor effect on corrosión-erosion wear in oil gas pipes, Autorizado para publicación, Wear Materials 2009 Special Issue, ISSN : 0043-1648.

3. Nombre: MsC. Dale P. BentzEl Profesor Bentz es investigador en el “Materials and Construction Research Division” del National Institute of Standards and Technology (NIST), en los Estados Unidos. Es miembrodel comité 231 del American Concrete Institute (ACI). El Prof. Bentz participará en la planificación y diseño de las mezclas de concreto a utilizarse en este proyecto.

Últimas publicaciones: Bentz, D.P., Ferraris, C.F., Galler, M.A., Hansen, A.S., and Guynn, J.M., Influence of

Particle Size Distributions on Yield Stress and Viscosity of Cement-Fly Ash Pastes, submitted to Cement and Concrete Research, 2010.

Bentz, D.P., Bognacki, C.J., Riding, K.A., and Villareal, V.H., Hotter Cements, CoolerConcretes, Concrete International , 33 (1), 41-48, 2011.

Bentz, D.P., Critical Observations for the Evaluation of Cement Hydration Models, toappear in International Journal of Advances in Engineering Sciences and AppliedMathematics, 2010.

4. Nombre: Ing. Francisco Vázquez RodríguezTesista de maestría que participará en el proyecto de investigación y realizarán su tesisexperimental como requisito parcial para obtener el grado de Maestro en Ciencias con

orientación en Materiales de Construcción. El Ing. Vázquez realizará sus tesis con losresultados obtenidos en el laboratorio.

5.

Nombre: Ing. Edgar Ulises de los Santos RodríguezTesista de maestría que participará en el proyecto de investigación y realizará su tesisexperimental como requisito parcial para obtener el grado de Maestro en Ciencias conorientación en Materiales de Construcción. El Ing. De los Santos realizará sus tesis con losresultados obtenidos en ambiente industrial.

http://concrete.nist.gov/~bentz/Romancementrheology.pdf


http://concrete.nist.gov/~bentz/Hottercementscoolerconcretes.pdf


http://concrete.nist.gov/~bentz/Critobspaper.pdf

http://concrete.nist.gov/~bentz/Critobspaper.pdf







16.- APOYO A LA INCORPORACIÓN DE NUEVOS PROFESORES DE TIEMPOCOMPLETO

APOYO PARA ELEMENTOS INDIVIDUALES DE TRABAJO BÁSICOS PARA LA LABORACADÉMICA ($40,000.00)

RUBRO JUSTIFICACIÓN MONTO1.- Mobiliario del cubículo Silla para el responsable del proyecto, se utilizará para el trabajo de

gabinete en el cubículo, actividades de investigación, académicas,técnicas y administrativas propias de la UANL. Sillas para actividades de trabajo en equipo con otrosinvestigadores y con estudiantes, reuniones académicas coninvitados de otras instituciones, etc. Archivero para guardar documentos académicos como proyectos deinvestigación, reportes técnicos, documentos de estudiantes,documentos personales, etc. Mesa de escritorio para actividades de trabajo en equipo con otrosinvestigadores y con estudiantes, reuniones académicas coninvitados de otras instituciones, etc.

$9,500.00

2.- Equipo de Cómputo deescritorio o portátil

Equipo de cómputo de escritorio para actividades de investigacióny desarrollo tecnológico que incluyen el presente proyecto y otrosque se tengan en el futuro, modelación matemática, actividadesadministrativas propias de la Universidad, etc.

$18,000.00

3.- Actualización de equipode cómputo o periférico

Escáner utilizado para escanear documentos técnicos, artículoscientíficos, gráficas de otras fuentes, imágenes técnicas,documentos administrativos, etc. Impresora laser para impresión de datos técnicos y/o científicos

producto de la investigación, artículos científicos, datosestadísticos, informes técnicos, oficios y documentosadministrativos propios de la Universidad.

$5,000.00

4.- Acervo Bibliográfico oinformático

Compra de libros especializados en estructuras de concreto,materiales de construcción y deterioro de materiales, necesarios

para la revisión bibliográfica de los estudiantes que trabajarán eneste proyecto. Ésta bibliografía se comprará al IMCYC (InstitutoMexicano del Cemento y el Concreto) y a la ACI (AmericanConcrete Institute). Compra de software Microsoft Office 2010 para su instalación enel equipo de cómputo, con los programas básicos para el desarrollode los proyectos de investigación, manejo de datos, escritura deinformes técnicos, artículos, presentaciones para congresos, etc.Incluye compra de un software antivirus para la protección de losdatos que se almacenen en el equipo de cómputo.

$7,500.00

MONTO TOTAL ELEMENTOS INDIVIDUALES $40,000.00

BECA DE FOMENTO A LA PERMANENCIA INSTITUCIONAL ($6,000.00 MENSUAL)

Beca: $6,000.00 mensual (Doctorado)

RECONOCIMIENTO A LA TRAYECTORIA ACADÉMICA

NO APLICA, PERMANENCIA VIGENTE EN EL SNI (NIVEL CANDIDATO)



APOYOS PARA PROTOCOLO DE PROYECTO

Requerimientos financieros: Monto anual máximo: $300,000.00

RUBRO JUSTIFICACIÓN MONTO1.- Materiales yconsumibles

Compra de materiales para la fabricación de las probetas (Cemento,

grava, arena, aditivos y adicionantes, acero de refuerzo longitudinaly transversal, cimbras, moldes, pintura epóxica, etc.) que seexpondrán tanto en laboratorio como en ambiente industrial, dedonde se obtendrán los resultados requeridos para la investigacióndel proyecto que aquí se somete.

$46,000.00

2.- Asistencia a reunionesacadémicas

Asistencia al Congreso Internacional “International Materials

Research Congress”, en agosto de 2012, de una persona(Investigador o Estudiante), en donde se enviará un artículo enextenso para su publicación en las memorias del congreso y secontribuirá con la divulgación del conocimiento al realizar una

presentación oral sobre los resultados del proyecto. Asistencia al Congreso Internacional del American ConcreteInstitute (ACI), en la primavera de 2012, de una persona

(Investigador o Estudiante), en donde se enviará un artículo enextenso para su publicación en las memorias del congreso y secontribuirá con la divulgación del conocimiento al realizar una

presentación oral sobre los resultados del proyecto.

$50,000.00

3.- Beca para estudiante [monto anual de $21,864.00y no se contabiliza en los$300,000.00]

El estudiante de licenciatura de la carrera de Ing. Civil de la UANL,ayudará con el trabajo experimental a los estudiantes de maestríaque colaboran en este proyecto, y con los datos preliminaresobtenidos, realizar una tesis para obtener el título de Ing. Civil.

$21,864.00

4.- Equipo paraexperimentación

Equipo especializado de medición de espesores de concreto ylocalización de las barras de acero de refuerzo, que se utilizaría paradeterminar a qué distancia exactamente se encuentra la barra deacero en las probetas y poder dar una predicción de cuánto tardaráel frente de carbonatación en llegar al acero para producir su

deterioro, factor fundamental de esta investigación ($90,000.00). Equipo especializado de medición de la retracción de concreto(autoshrink) el cual es determinante para el proyecto, ya que se

busca dar solución al agrietamiento de concretos de altas prestaciones a edades tempranas causadas por la retracciónautógena. Éste equipo permitirá controlar dichas retracciones a lolargo del tiempo de duración de la investigación ($99,000.00). Equipo especializado para analizar dióxido de carbono (CO2)ambiental, el cual se utilizará en el ambiente industrial urbano, endonde se colocarán las probetas para exposición a ambienteagresivo. La importancia de la compra de este equipo radica en quelas mediciones son claves para determinar la agresividad del medioy su relación con la carbonatación de los especímenes de concreto,

principal causante del deterioro de éste material ($15,000.00).

$204,000.00

MONTO TOTAL PROTOCOLO DE PROYECTO $300,000.00

Resultados esperadosProducto esperado: Artículo en revista indexadaCantidad: 2

Producto esperado: Memorias en extensoCantidad: 2



GERMANN INSTRUMENTS, INC.8845 Forest View Road · Evanston, Illinois 60203-1924 USA

Phone: (847) 329-9999 · Fax: (847) 329-8888

E-mail: [email protected] · Web site: http://www.germann.org

Dr. José Manuel Mendoza Rangel Febrero 10, 2011

Profesor-Investigador

Subdirección de Estudios de Posgrado e Investigación

Facultad de Ingeniería Civil

Universidad Autónoma de Nuevo León

Estimado Dr. Mendoza Rangel,

Gracias por su email y por su interés en nuestros equipos. Tenemos el gusto de cotizarle

los equipos que solicita.

1/ea. AS-1000 Auto-Shrink con todos los accesorios, 50 tubos y 100

tapas (dos para cada tubo) $7,900.00

Tenemos el gusto de ofrecerle 10% de descuento de los precios cotizados.

Delivery: from stock - FOB Chicago, Illinois.

Mariana Lara

General Manager

GI

protocolo promep_nptc_2011_jmmr_vf (2)

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