Influencia de la aplicación del aditivo acelerante de resistencia temprana en las propiedades del concreto

Abstract

En la presente investigación se muestra el comportamiento del concreto utilizando aditivos acelerantes para estudiar su influencia en las principales propiedades en el concreto en estado fresco y endurecido. Se han planteado diferentes diseños: concreto patrón y concretos con aditivo acelerante de fragua y de resistencia para su análisis. Se trasladaron los agregados al Laboratorio de Ensayos de Materiales para su almacenamiento y posterior ensayo. Para obtener las propiedades físicas del agregado, se realizaron los ensayos de análisis granulométrico, peso unitario, peso unitario compactado, peso específico, porcentaje de absorción y contenido de humedad siguiendo las recomendaciones descritas en las Normas Técnicas Peruanas de cada respectivo ensayo. Así mismo, mediante el PUC de la combinación de agregados, se determinó que la mejor proporción de arena y piedra, que logran una adecuada distribución de sus partículas al ser combinadas, es de 50% cada una. Se anexa, a la presente investigación, una galería de imágenes donde se describe el procedimiento de cada ensayo realizado. Para el desarrollo del diseño de mezcla, se utilizaron las propiedades físicas de los agregados previamente calculadas y su porcentaje de participación (mejor proporción arena/piedra). Se determinó el porcentaje de aire atrapado en el concreto mediante la recomendación del ACI. Se realizaron los diseños considerando una cantidad inicial de agua y cemento para luego calcular los pesos de los demás componentes, una vez calculados los diseños se realizaron los ensayos en laboratorio dando por aceptado aquel diseño cuyo asentamiento estuvo en un rango de 3“ a 5“. Así mismo, se realizaron diferentes diseños de mezcla para el concreto patrón y con 1.20% y 2.40% de aditivo de acelerante de fragua y resistencia para las relaciones agua/cemento 0.45, 0.55 y 0.65. Respecto a los resultados en estado fresco, los asentamientos fueron mayores , para la relación a/c = 0.65, el Peso Unitario para diseños con la misma relación a/c utilizando aditivo acelerante de fragua y resistencia tienden a ser mayores respecto al diseño patrón, para diseños de mayor relación a/c se obtienen mayores valores del porcentaje de Contenido de Aire, el porcentaje de exudación tiende a ser mayor conforme aumente la relación a/c. Respecto a los resultados obtenidos en el concreto en estado endurecido, se mencionan los más importantes, tiempo de fragua, roturas de probeta por compresión y tracción por compresión diametral. Para diseños con a/c = 0.65 se pudo reducir en más de una hora el fraguado inicial y final, respecto a la rotura de probetas por compresión las resistencias obtenidas a los 3 y 7 días se observa un incremento para aquellos diseños con aditivo y una disminución de resistencia a los 28 días respecto al diseño patrón. Así mismo, las probetas ensayadas a tracción por compresión diametral se observa un incremento en las resistencias a los 3 y 7 días y una disminución de resistencia a los 28 días respecto al diseño patrón. Por último, se cumplieron con los objetivos y la hipótesis planteada en la presente investigación. El uso del aditivo logra acelerar las resistencias iniciales del concreto y permite un rápido fraguado favoreciendo principalmente su uso en climas fríos/heladas, ya que, evita el posible congelamiento de pequeñas cantidades agua en la mezcla de concreto. Así mismo, se logran diseños con menor cantidad de cemento y agua, cuyos resultados se pueden apreciar en el Capítulo VI: Análisis de resultados. Entre los principales resultados, se tienen: ✓ El ensayo de tiempo de fragua resultó ser menor para aquellos diseños de mezcla donde se utilizó el aditivo acelerante de fragua y de resistencia. • Para aquellos diseños donde la relación a/c fue de 0.45 se pudo reducir el fraguado inicial en 60 minutos y el fraguado final en 51 min. • Para aquellos diseños donde la relación a/c fue de 0.55 se pudo reducir el fraguado inicial en 51 minutos y el fraguado final en 52 min. • Para aquellos diseños donde la relación a/c fue de 0.65 se pudo reducir el fraguado inicial en 1 hora con 24 minutos y el fraguado final en 1 hora con 3 minutos. ✓ Respecto a la resistencia a la compresión, al hacer constante la relación a/c y variar el porcentaje de aditivo, se observa un incremento de la resistencia a los primeros días, además de una disminución de la resistencia final con respecto al del diseño patrón. • Para la relación a/c de 0.45, la resistencia a la compresión en los diferentes diseños se incrementó en 6.01 % y 8.82% a los 3 y 7 días respectivamente, y a los 28 días se redujo hasta en un 15.18%. • Para la relación a/c de 0.55, la resistencia a la compresión en los diferentes diseños se incrementó en 6.56% y 6.07% a los 3 y 7 días respectivamente, y a los 28 días se redujo hasta en un 12. 72 %. • Para la relación a/c de 0.65, la resistencia a la compresión en los diferentes diseños se incrementó en 20.53% y 5.95% a los 3 y 7 días respectivamente, y a los 28 días se redujo hasta en un 7.92 %. En el caso de la tracción por compresión diametral, se planteó realizar solo diseños para la relación a/c de 0.55. Utilizando el aditivo de acelerante de fragua y resistencia se obtuvieron valores mayores a los primeros días respecto al diseño patrón, a diferencia de la resistencia final, que resultó ser menor. Se llegó a incrementar la resistencia a los 3 y 7 días en 13.74% y 5.80% respectivamente, y a los 28 días se redujo hasta en un 11.23%.

In this investigation I present the behavior of concrete using accelerating additives to study their influence on the main properties in concrete, in fresh and hardened state. Different designs have been proposed: standard concrete and concrete with forge accelerator and resistance additive for analysis. The aggregates were moved to the Materials Testing Laboratory for storage and subsequent testing. To obtain the physical properties of the aggregate, the granulometric analysis tests, unit weight, compacted unit weight, specific weight, absorption percentage and moisture content were carried out following the recommendations described in the Peruvian Technical Standards of each respective test. Likewise, by means of the PUC of the combination of aggregates, it was determined that the best proportion of sand and stone, which achieved an adequate distribution of their particles when combined, is 50% each. To the present investigation an image gallery is attached there the procedure of each test carried out is described. For the development of the mix design, the previously calculated physical properties of the aggregates and their participation percentage (best sand / stone ratio) were used. The percentage of air entrapped in the concrete was determined using the ACI recommendation. The designs were made considering an initial amount of water and cement to then calculate the weights of the other components. Once the designs were calculated, the laboratory tests were carried out, accepting that design whose settlement was in a range of 3 “to 5”. Likewise, different mix designs were made for the standard concrete and with 1.20% and 2.40% of forging accelerator additive and resistance for the water / cement ratios 0.45, 0.55 and 0.65. For the results in fresh state, the settlements were higher for the ratio a/c = 0.65, the Unit Weight for designs with the same ratio a/c using forge accelerator additive and resistance tend to be higher with respect to the pattern design, for designs with a higher a/c ratio, higher values of the percentage of Air Content are obtained, the percentage of exudation tends to be higher as the a/c ratio increases. Regarding the results obtained in the concrete in the hardened state, the most important ones are mentioned: setting time, specimen breaks by compression and traction by diametral compression. For designs with a / c = 0.65, the initial and final setting could be reduced by more than one hour, with respect to the rupture of specimens by compression, the strengths obtained at 3 and 7 days are observed an increase for those designs with additive and a decrease in resistance at 28 days compared to the standard design. Likewise, the specimens tested for diametral compression traction show an increase in strength at 3 and 7 days and a decrease in strength at 28 days compared to the standard design. Finally, the objectives and the hypothesis raised in this investigation were met. The use of the additive accelerates the initial strengths of the concrete and allows a setting, mainly favoring its use in cold / icy climates, since it avoids the possible freezing of small amounts of water in the concrete mix. Likewise, designs with less cement and water were achieved, the results of which can be seen in Chapter VI: Analysis of results. Among the main results are: ✓ The test for time was lower for those mix designs where the setting accelerator and strength additive was used. • For those designs where the a/c ratio was 0.45, the initial setting could be reduced in 60 minutes and the final setting in 51 min. • For those designs where the a/e ratio was 0.55, the initial setting could be reduced in 51 minutes and the final setting in 52 minutes. • For those designs where the a/e ratio was 0.65, the initial setting could be reduced in 1 hour and 24 minutes and the final setting in 1 hour and 3 minutes. ✓ For the compressive strength, by making the a/c ratio constant and the percentage of additive varies, an increase in resistance is observed in the first days, in addition to a decrease in final resistance with respect to the standard design. • For the a/e ratio of 0.45, the compressive strength in the different designs increased by 6.01 % and 8.82% at 3 and 7 days respectively, and at 28 days it was reduced by up to 15.18%. • For the a/e ratio of 0.55, the compressive strength in the different designs increased by 6.56% and 6.07% at 3 and 7 days respectively, and at 28 days it was reduced by up to 12. 72%. • For the 0.65 a/e ratio, the compressive strength in the different designs increased by 20.53% and 5.95% at 3 and 7 days respectively, and at 28 days it was reduced by up to 7.92%. In the case of diametral compression traction, it was proposed to make only designs for the a/e ratio of 0.55. Using the forge accelerator and resistance additive, higher values were obtained in the first days with respect to the standard design, unlike the final resistance, which turned out to be lower. Resistance was increased at 3 and 7 days by 13.74% and 5.80%respectively, and at 28 days it was reduced by up to 11.23%.