Diseño y evaluación de concreto resistente a sulfatos mediante la adición de nanosílice para la construcción de canales en la costa norte: Caso Chavimochic Etapa I

Abstract

El presente trabajo de investigación, se realizó con la finalidad de diseñar y evaluar una mezcla de concreto adicionada con nanosílice con aplicación a canales hidráulicos de primer orden expuestos a sulfatos en la costa norte del Perú, siendo analizada la situación del Proyecto Especial Chavimochic: Etapa I.

Esta investigación se desarrolla a nivel experimental y abarca ensayos con estándares nacionales e internacionales (NTP, ASTM y NTC) en los agregados, agua, concreto en estado fresco y concreto en estado endurecido.

En busca de garantizar el aumento de ciertas propiedades de los elementos en contacto con agentes agresivos, como los sulfatos, se evalúan los beneficios de incorporar nanosílice en la mezcla de concreto con 0.2%, 0.225% y 0.25%. Siendo el segundo porcentaje de adición el cual evidencia mejor trabajabilidad para una relación agua/cemento de 0.45.

Como resultados se obtuvo que el concreto con nanosílice (CNS) presenta menor contenido de aire que la mezcla de concreto simple (CS). Además, la resistencia a la compresión y a la tracción aumentan en 3.41% y 19.48%, respectivamente, a la edad de 28 días con la adición de nanosílice. Asimismo, para el ensayo a exposición a sulfatos, las probetas con nanosílice evidenciaron un deterioro promedio del 50% menor en todas sus aristas en comparación a las probetas de concreto simple. Adicionalmente, se analizó el coeficiente de permeabilidad (k) para ambas mezclas y se determinó que el CNS presenta una permeabilidad baja y el CS una permeabilidad media.

The present research was carried out with the purpose of designing and evaluating a mixture of concrete added with nanosilica for application to first order hydraulic channels exposed to sulphates in the north coast of Peru, being analyzed the situation of the Chavimochic Special Project: Stage I.

This research is developed experimentally and includes trials with national and international standards (NTP, ASTM and NTC) in the aggregates, water, concrete in fresh state and concrete in hardened state.

In order to analyze the increase of certain properties of the structural elements in contact with aggressive agents, such as sulphates, the benefits of incorporating nanosilica in the concrete mixture with 0.2%, 0.225% and 0.25% are evaluated. Being the second percentage of addition, which shows better workability for a water / cement ratio of 0.45.

As a result, it was obtained that the nanosilica concrete (NSC) presents lower air content than the simple concrete mixture (SC). In addition, the resistance to compression and tensile increase in 3.41% and 19.48%, respectively, at the age of 28 days with the addition of nanosilica. Likewise, for the sulphate exposure test, the specimens with nanosilica showed an average deterioration of 50% lower in all its edges compared to the simple concrete specimens. Additionally, the permeability coefficient (k) for both mixtures was analyzed and it was determined that the NSC has a low permeability and the SC a medium permeability.