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Efectos en la impermeabilidad de hormigones con un alto contenido de finos

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1.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS. Debido a las diversas condiciones que deben soportar las estructuras de hormigón durante su vida útil, existe una creciente necesidad de introducir adiciones a los hormigones con objeto de hacerlos más resistentes ante la permeabilidad y absorción de agua. Dichas adiciones, dependiendo de su naturaleza inerte o no, actúan de manera distinta al interior del hormigón. Dentro de esta variedad, se cuenta con una adición de fino mineral que se conoce como polvo de chancado de áridos, que es un subproducto del proceso de chancado de las gravas que se utilizan comúnmente en las dosificaciones de hormigón. Los hormigones con adiciones de polvo de chancado, de naturaleza inerte en el hormigón, se caracterizan por tener una baja permeabilidad y absorción de agua con respecto a un hormigón normal si se considera una misma relación de agua / cemento. El campo de acción de esta adición al interior del hormigón está directamente relacionado con la granulometría de los agregados, pues su labor consiste en generar un mayor y más efectivo relleno del esqueleto granular en la mezcla, disminuyendo con ello la porosidad y la velocidad de penetración de agua al interior de la estructura del hormigón, logrando así una mezcla más densa y una mayor compacidad de los agregados. De esta manera, se abre una nueva alternativa en el estudio de la impermeabilidad y durabilidad del hormigón, y además será posible apreciar los efectos benéficos que trae consigo el uso de altas dosis de material fino, en dosis de hasta a un 20%. Luego, para conocer el comportamiento de esta adición, se elaborarán en el Laboratorio de Ensaye de la Universidad Técnica Federico Santa María, una serie de hormigones, donde se han planteado los siguientes objetivos:

� Elaborar hormigones con adición de polvo de chancado de áridos en dosis de hasta un 20% del peso de la arena en dos series con distinta relación de agua / cemento, utilizando materiales y condiciones existentes en el país.

� Verificar el comportamiento de cada tipo de hormigón frente a la permeabilidad al agua, a

través del cálculo del coeficiente de permeabilidad.

� Verificar el comportamiento de cada tipo de hormigón frente a la absorción de agua a través del tiempo y la velocidad de ascenso capilar.

� Determinar la influencia de parámetros como relación de agua / cemento y el contenido

de finos sobre la permeabilidad y absorción de agua en el hormigón. 2.- MARCO TEÓRICO

El hormigón es un material compuesto o aglomerado constituido por pasta de cemento endurecida que liga o une al árido o agregados inertes que forman un esqueleto mineral. En algunos casos, dependiendo de las condiciones de diseño del material, puede contener pequeñas cantidades de aire, aditivos o adiciones para modificar algunas de sus propiedades.


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La pasta de cemento, como aglomerante es la principal responsable de las propiedades mecánicas y físicas del hormigón. Desde el punto de vista de la impermeabilidad, la pasta de cemento juega un importante rol en la mezcla, ya que es la matriz que une los elementos del esqueleto granular entre sí, llenando los huecos entre las partículas de árido, produciendo su aglomeración. Luego, al endurecer, los huecos entre los granos de áridos quedan tapados, reduciendo así la porosidad capilar en la matriz de la pasta de cemento, logrando una mayor impermeabilidad.

La microestructura de la pasta de cemento está formada por una serie de sólidos que

tienen su origen a distintas edades durante el fraguado. Un resumen de lo recién citado se muestra a continuación:

0-3 Hrs. (Comienzo del fraguado)

- Se forma la Etringita, que es un cristal acicular y entre sus componentes se cuenta al Aluminio y el Azufre.

- Desarrollo de una capa de “gel” en torno a los granos de cemento.

3-24 Hrs.

- Se forma el Hidóxido de Calcio (CH), que son cristales con forma hexagonal plana de tamaño entre 0.01-0.1 mm y ocupan entre un 20-25% del volumen sólido de la pasta.

- Producto de una capa de gel que se forma en torno a los granos de cemento durante el comienzo del fraguado, con el paso del tiempo se produce una red fibrosa que está compuesta por Calcio, Sílice y Agua, conocida como gel de C-S-H (Silicato cálcico hidratado), que ocupa entre un 50-60% del volumen sólido de la pasta, su geometría no es bien definida y no posee estructura cristalina. El desarrollo del C-S-H produce la unión de los compuestos y con ello el fraguado.

Cerca de las 18 Hrs. - Nuevamente se forma Etringita, pero a esta edad, y al no tener espacio para su desarrollo, provoca la fisuración de la pasta en su entorno.

24 Hrs en adelante. - Se estabiliza la formación de etringita y se forma un nuevo compuesto, conocido como

Monosulfoaluminato Hidratado, que ocupa entre un 15-20% del volumen sólido de la pasta, y también tiene geometría hexagonal y estructura cristalina, con tamaño de 0.1 �m.

Los áridos utilizados en la elaboración del hormigón son materiales granulares de origen

pétreo, y conforman su esqueleto granular, siendo el elemento mayoritario, ya que representan el 80-90% del peso total del hormigón, por lo que son responsables en gran parte de las características del mismo, como la de proveer un esqueleto resistente ante las solicitaciones mecánicas, desgaste, la acción climática y de la humedad.

Cada elemento tiene su rol dentro de la masa de hormigón y su proporción en la mezcla es clave para lograr las propiedades deseadas, esto es: trabajabilidad, resistencia, durabilidad y economía.

• Estructura de los poros en la Pasta de cemento y el Hormigón.

En la mayoría de los procesos que afectan a la durabilidad de las estructuras de hormigón, hay dos factores que influyen en gran medida: el transporte a través de los poros y fisuras, y el agua. La forma y estructura de los poros de la pasta de cemento, además del micro-clima que rodea la superficie del hormigón influyen decisivamente sobre su permeabilidad.

Entre los parámetros de mayor importancia relacionados con el transporte de sustancias

en el interior de los poros del hormigón están: la porosidad fundamental y la distribución del tamaño de los poros. La porosidad fundamental se refiere a la interconexión de los poros a través de los cuales es posible el transporte de líquidos, gases y sustancias disueltas. La distribución del tamaño de los poros influye sobre el tipo y velocidad de los mecanismos de transporte.


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El tamaño de los poros de la pasta de cemento abarca un amplio rango de varios órdenes de magnitud, lo que permite clasificarlos según su origen y características en: poros de compactación, poros de aire ocluido, poros capilares y poros de gel. En términos más generales, se pueden clasificar los citados tipos de poros en: microporos, poros capilares y macroporos.

Figura Nº 1.- Estructura porosa del hormigón. Dentro de esta categoría, los poros capilares y los macroporos son los más estrechamente

relacionados con la durabilidad. La porosidad de carácter capilar tiene como causa principal a la exudación, mientras que los poros de aire ocluido se originan en la elaboración, al momento de mezclar los elementos del hormigón, donde no todo el aire sale de la mezcla, por lo que quedan burbujas en el interior que no estan conectadas entre sí.

La relación agua cemento y el grado de hidratación determina la porosidad capilar total, la

cual disminuye al decrecer la relación de agua cemento o al aumentar el grado de hidratación. En general, la cantidad de agua dosificada para un hormigón tiene tres destinos:

- Agua químicamente necesaria, que corresponde a una relación de agua cemento entre 0.20 y 0.25, y es la dosis de agua necesaria para la hidratación de la pasta.

- Agua para dar trabajabilidad al hormigón.

- Agua Superficial, y es el agua que sube hacia la superficie del elemento hormigonado, fenómeno conocido como exudación, el cual ocurre a dos niveles:

o Exudación externa: se produce al momento de vibrar el hormigón, y se manifiesta como una película de agua sobre la superficie del elemento hormigonado.

o Exudación interna: ocurre cuando el agua que comienza a subir por el interior de la estructura de hormigón queda acumulada bajo los agregados o barras de acero. Con el tiempo, esta agua se evapora y deja un vacío, produciendo una baja cohesión del árido con la pasta.

Durante el fenómeno de la exudación (interna y externa), mientras el agua sube hacia la superficie del elemento va formando pequeños “caminos”, conocidos como conductos capilares, que son en gran medida responsables de crear una red porosa a través de la cual penetran los agentes externos, disminuyendo la durabilidad del Ho.


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Luego, una mayor relación de agua cemento y un bajo grado de hidratación provocará en

la pasta de cemento una alta porosidad capilar con un número relativamente elevado de poros grandes y bien conectados (continuos), por lo tanto, su coeficiente de permeabilidad será alto.

Una explicación del por qué la permeabilidad del hormigón es mayor que la

permeabilidad de la pasta de cemento reside en las microfisuras que están presentes en la zona de transición entre el agregado y la pasta de cemento. Durante la mezcla y posterior vibrado del hormigón, es usual encontrar una capa de agua acumulada alrededor de las partículas de los agregados, especialmente bajo las partículas de mayor tamaño, generando una diferencia de relación agua cemento con respecto al resto de la pasta. Lo anterior provoca la formación de una película de CH y una capa de gel de CSH alrededor del agregado, además de la formación de una zona de transición (aureola) rica en CH y Etringita. Esto incrementa la porosidad en las proximidades de la superficie del agregado e induce la formación de planos de fractura (por mala orientación del CH)

El tamaño y la granulometría del agregado afectan las características de exudación del

hormigón, lo cual a su vez afecta la resistencia de la zona de transición. Durante los periodos iniciales de hidratación, la zona de transición es vulnerable a la fisuración debido a los pequeños esfuerzos entre la pasta de cemento y el agregado, inducidos generalmente por la retracción por secado, contracción térmica y cargas aplicadas externamente. Las fisuras producidas poseen un tamaño mucho mayor que la mayoría de las cavidades capilares presentes en la matriz de la pasta de cemento, y por lo tanto son capaces de establecer las interconexiones que aumentan la permeabilidad del sistema.

2.1.- El hormigón con adiciones de fino mineral, Incidencia del contenido de finos en la

Granulometría. Entre la variedad de finos minerales existentes, hay uno en particular que será analizado en esta investigación, y corresponde al polvo de chancado de áridos, el que se puede clasificar, como su nombre lo indica, en la categoría de subproducto del proceso de chancado de las gravas. Al no reaccionar químicamente con el cemento, se clasifica como un fino mineral inerte. Además, esta adición es añadida a la mezcla de hormigón como un ingrediente dosificado separadamente.

La norma chilena NCh 163 establece que el contenido de finos de tamaño menor a 0.080

mm (malla #200) para hormigones sometidos a desgaste es de 0.5% y 3.0% para la grava y arena respectivamente y los otros hormigones de 1.0% y 5.0% para grava y arena respectivamente. En el caso de áridos tratados por trituración, como es nuestro caso, los límites suben a 1.0% y 1.5% en la grava y a 5.0% y 7.0% respectivamente en la arena. Analizando comparativamente, en Chile es aún restringido el contenido de material fino permitido en el hormigón, ya que las realidades en otros países muestran que es común el uso de porcentajes de contenidos de finos de hasta un 25% (Australia). Las ventajas de la utilización de mayores cantidades de material fino, se ven reflejadas en un menor costo de producción de áridos, esto debido a que mucho material, como arenas manufacturadas y el mismo polvo de chancado, es perdido debido a lo restringido del contenido de éstos en los hormigones.


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La importancia de la granulometría de los agregados en el hormigón se debe a que por razones de economía, mayor resistencia y estabilidad volumétrica, conviene que los agregados ocupen la mayor masa del hormigón, compatible con la trabajabilidad. Esto se logra tratando que la mezcla de agregados sea lo más compacta posible, es decir, que la cantidad de huecos dejada por los agregados sea la mínima; o sea, lograr la máxima “compacidad”.

El tener una distribución por tamaños adecuada hace que los huecos dejados por las piedras más grandes sean ocupados por las del tamaño siguiente y así sucesivamente hasta llegar a la arena, donde sus diferentes tamaños de granos harán lo propio. Lo mismo sucede entre la arena y el material fino, el cual va ocupando los espacios dejados por la arena dentro del esqueleto granular, dando así a la mezcla una mayor compacidad, tal como se ilustra en la figura Nº2.

Esqueleto Granular compuesto solo por

grava. Esqueleto Granular compuesto por grava y

arena. Esqueleto Granular compuesto por grava,

arena y polvo de chancado.

Figura Nº 2. – Relleno del esqueleto granular mediante partículas finas. Se sabe que el volumen de pasta de cemento requerido en la elaboración de un hormigón

será directamente proporcional al volumen de huecos existentes alrededor de los agregados. Luego, al incrementar las dosis de polvo de chancado en el hormigón en reemplazo de la misma dosis de arena, se minimiza los espacios entre el agregado y la arena. Lo anterior es importante si se considera que se necesitará una menor cantidad de cemento por unidad de volumen, disminuyendo los costos de producción del hormigón.

Es importante también considerar la forma de las partículas del árido y fino a utilizar, ya que en estado endurecido, las formas lajosas tienden a orientarse en un plano horizontal, acumulando agua y aire debajo de ellas, lo que repercute desfavorablemente en la durabilidad de los hormigones (generan zonas débiles que inducen al agrietamiento).

Asociado a la mayor compacidad que confiere el polvo de chancado al hormigón se encuentra la porosidad. Se sabe que la porosidad caracteriza la calidad del hormigón y está estrechamente relacionada con su durabilidad, dado que es un indicador de la permeabilidad al agua y a los agentes agresivos del ambiente. Entre los principales factores que generan una mayor porosidad, y que están vinculados con esta investigación, se pueden mencionar:

- El uso de una alta relación de agua cemento. - El uso de una granulometría monogranular o con una distribución de tamaños de

agregados no continua, es decir, con mínima compacidad.


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En general, la penetración de agua y el transporte de agentes agresivos depende de la porosidad, estructura de los poros y su grado de conectividad, dando lugar a mecanismos de absorción capilar y permeabilidad entre otros. Luego, un hormigón con granulometría continua presenta un tenor de vacíos óptimo (mínimo) y por lo tanto su porosidad es reducida, a diferencia de un hormigón monogranular, en que la cantidad de vacíos es elevada. En la figura Nº2 se puede apreciar lo comentado, en donde la acción del polvo de chancado ayuda a disminuir la cantidad de vacíos a través de una mejor distribución de los tamaños de los agregados, disminuyendo además en conjunto con la pasta de cemento la conectividad entre los poros. La compacidad de los agregados, unido a la correcta hidratación del cemento, baja porosidad de la pasta de cemento y un adecuado desarrollo de la interfase pasta-agregado son fundamentales en la obtención de una baja porosidad y permeabilidad.

Finalmente, la adherencia entre la pasta de cemento y el agregado generalmente aumenta a medida que las partículas cambian de lisas y redondeadas a rugosas y angulares. Debido a esto, se espera que el polvo de chancado aumente la adherencia entre estos dos elementos. Lo anterior requiere un mayor contenido de pasta para lograr la trabajabilidad deseada, pero como se dijo, favorece la adherencia pasta-agregado y así mejora las resistencias y evita la aparición de huecos. Esto es característico de los agregados y finos de trituración.

2.2.- Permeabilidad del Hormigón.

Se sabe que el hormigón es un sistema poroso y nunca va a ser totalmente impermeable, por ello es que a través de distintos aditivos y adiciones se busca controlar este parámetro. Una permeabilidad mayor del hormigón al agua va a ser función de la permeabilidad de la pasta, de la permeabilidad y granulometría del agregado y de la proporción relativa de la pasta con respecto al agregado. La permeabilidad de la pasta depende también de la relación agua/cemento y del grado de hidratación del cemento, además de la duración y calidad del curado.

El hormigón se ve sujeto a múltiples discontinuidades, entre ellas la porosidad, siendo

algunas de sus causas:

� Capilares, producto de la interfase entre los distintos componentes. � El contenido de aire que se incorpora en el hormigón. � La estructura interna de los áridos. � El insuficiente relleno de los huecos que se forman entre los áridos. � La evaporación del agua de amasado, y que no participa en la hidratación de los granos de cemento (conglomerante). � Características del cemento, como el tamaño de sus granos. Con la misma relación agua/cemento, el cemento grueso es más propenso

a producir una pasta más porosa que el cemento fino.

La permeabilidad del hormigón no es una simple función de su porosidad, sino que

depende también del tamaño, distribución y continuidad de los poros (Neville A., 1984). Otros factores que influyen en la permeabilidad del hormigón son (Martialay R., 1975):

� Relación agua/cemento: Para pastas con el mismo grado de hidratación, la permeabilidad es reducida en cuanto es reducida la razón

agua/cemento. Sin embargo, la influencia de este parámetro por si mismo no está claramente cuantificado; esto debido a que otros parámetros también varían (contenido de cemento, tamaño del árido).

� Grado de Hidratación v/s relación a/c: utilizar una relación a/c suficiente para conseguir una adecuada hidratación de todos los granos de cemento y que la capilaridad de los poros sea discontinua.


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� Edad: Como la porosidad capilar disminuye con la progresión de la reacción de hidratación, luego la pasta y el hormigón bajan su permeabilidad con el tiempo.

� Curado: El tiempo de curado juega un papel importante, esto se ha registrado con aumentos de la permeabilidad a los 28 días, tanto como el tiempo de disminución de curado.

� Tipo de agregado: La porosidad de los agregados es mucho menos que la porosidad capilar de la pasta de cemento. Esta permeabilidad baja con el uso de agregados calcáreos. En cuanto al tamaño del agregado, a mayor tamaño máximo aumentará la permeabilidad, ya que en la interfase se producen zonas de menor calidad.

� Adiciones: Pastas de cemento que contienen adiciones tienen una baja permeabilidad al agua en relación a pastas con cemento sin adiciones. Esta reducción en la permeabilidad se asocia a menudo a la adición de puzolana, sílice, ceniza volante, etc. y existe otra variedad de adiciones finas en estudio, como es el caso del polvo de chancado.

La vulnerabilidad del hormigón ante los ciclos de hielo y deshielo aumenta la necesidad

de que el hormigón tenga una baja permeabilidad. La entrada de humedad disminuye las propiedades de aislamiento térmico del hormigón, además, cuando se trata de hormigón armado, junto a la entrada de aire se produce la corrosión del acero, lo cual a futuro provoca agrietamiento y descascaramiento superficial del hormigón.

Dado lo anterior, algunas medidas que pueden esbozarse para obtener un mayor grado de impermeabilidad son:

� Utilizar la razón de agua/cemento más baja posible, pero suficiente para que todos los granos de cemento se puedan hidratar (y así conseguir que la capilaridad de los poros sea discontinua) y compatible con la obtención de una trabajabilidad adecuada para el uso en obra del hormigón. Ello ayuda a la obtención de un hormigón lo suficientemente denso.

� Al reducir el contenido de agua en el hormigón, se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción. Además se incrementa la resistencia al intemperismo. Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad del hormigón, a condición de que se pueda consolidar adecuadamente.

� Utilizar cantidades de cemento no menores a 300 [kg/m3].

� Utilizar una mezcla de agregados bien proporcionada, que siga una curva granulométrica continua, que de al hormigón una buena trabajabilidad, reducida tendencia a la segregación, baja porosidad y un bajo contenido de huecos.

� Emplear un contenido apropiado de finos, ya sea minerales como los aportados por el propio cemento, para lograr un buen relleno del esqueleto de áridos del hormigón.

� Para obtener un hormigón impermeable, el contenido de aire atrapado debe ser el mínimo posible, con objeto de buscar una mezcla lo más compacta posible. Si existe el riesgo de congelación y deshielo, es necesario el empleo de hormigones con aire incorporado, otorgándole a la matriz de cemento burbujas de aire microscópicas y uniformemente distribuidas, que permiten crear el espacio suficiente para la presión expansiva que se genera al congelarse el agua en los poros capilares.

� Realizar una colocación, compactación o vibración adecuada para el tipo de hormigón y de acuerdo a su docilidad, de manera de evitar la porosidad interna y superficial, la aparición de nidos de piedra y la exudación. Además realizar un correcto tratamiento de curado para evitar la formación de fisuras o grietas por retracción.

� Reducir al mínimo las juntas de hormigonado, además de tratarlas en forma correcta.

• Permeabilidad al agua, Coeficiente de permeabilidad. (Kropp, J. & Hilsdorf, H.).

Entre los líquidos que penetran comúnmente el hormigón, el agua es uno de los más importantes. El coeficiente de permeabilidad al agua está dado por:

pAtlQ

KW ∆⋅⋅⋅⋅= η

(Ecuación Nº 1)

Donde: KW, coeficiente de permeabilidad [m2]. Q, volumen de líquido que fluye [m3]. T, tiempo [s]. l, espesor de la sección penetrada [m]. A, área de la probeta en contacto con el líquido [m2]. �, Viscosidad [Ns/m2]. p, diferencia de presión [N/m2].


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El coeficiente de permeabilidad representa las características del material y es independiente de las propiedades del líquido. Frecuentemente, el flujo de agua es evaluado de acuerdo a la fórmula de D’Arcy:

hAtlQ

K W∆⋅⋅

⋅=* (Ecuación Nº 2) Donde: K*W , Coeficiente de permeabilidad al agua [m/s].

�h,Presión en punta (altura de la columna de agua) [m].

Entonces, K*

W no es una característica del material, solo describe el flujo de agua. Para la conversión del coeficiente de permeabilidad al agua de acuerdo a D’Arcy en el coeficiente de permeabilidad al agua de acuerdo a la ecuación Nº1 se debe incorporar la viscosidad del agua y la presión en punta dada en términos de la altura de columna de agua (debe ser expresada en N/m2). Esto resulta en un factor de conversión dado por:

g⋅ρη

(Ecuación Nº 3) Donde: �, viscosidad del agua [Ns/m2]. �, densidad del agua [kg/m3]. g, gravedad [m/s2].

Luego, a una temperatura de 20ºC: WW KxK ⋅= 6* 1075.9 (Ecuación Nº 4)

2.3.- Absorción de agua en el hormigón. (Kropp, J. & Hilsdorf, H.).

Para cortos lapsos de contacto del sólido con el líquido, la razón de absorción está dada por la masa de líquido absorbida por unidad de área y una función del tiempo de contacto:

)( ntfAm

a⋅∆= (Ecuación Nº 5)

Donde: a, razón de absorción [g/m2sn]. �m, masa de líquido absorbida [g]. A, área en contacto con el agua [m2].

f(tn), función del tiempo.

Frecuentemente, una función del tiempo válida adoptada es ttf =)( , entonces n = ½

(en la ecuación Nº 5). Además, otras funciones del tiempo, distintas a t pueden ser adoptadas. 3.- INVESTIGACIÓN PROPUESTA.

En esta investigación, se pretende mostrar los efectos sobre la impermeabilidad y absorción del hormigón al añadir una nueva adición de material fino, polvo de chancado de áridos, en dosis de hasta un 20% del peso de la arena en la dosificación. En la elaboración de los hormigones, se utilizará los siguientes materiales:

� Cemento Pórtland Puzolánico: grado alta resistencia (Polpaico 400). En cada dosificación el contenido de cemento a emplear será de 350 [kg/m3].

� Relación a/c: se elaborarán dos series con relaciones de a/c de 0.45 y 0.5. � Adición de fino mineral: se utilizará Polvo de chancado de áridos en distintas

proporciones: 0%, que es el hormigón patrón; 5%; 10%; 15% y 20% del peso de la arena.


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� Áridos: Los áridos provienen de la planta de Polpaico ubicada en Punta Colmo, Tabolango, Río Aconcagua. Se trabajará con arena gris cortada por malla #4 y gravas con tamaño máximo de 3/4” y 3/8”.

En total, se realizarán 2 series con distintas relaciones de a/c (0.45 y 0.5), y cada serie

contará con 5 dosificaciones, cada una con los porcentajes de material fino indicados. En cada caso se estudiará el comportamiento en estado endurecido (28 días), midiéndose lo siguiente: coeficiente de permeabilidad al agua, mediante el método del tubo Karsten; absorción, mediante el método del tubo Karsten y de succión capilar; la razón de absorción de agua en el tiempo, incluyendo ecuaciones de su comportamiento.

De cada dosificación se utilizarán 2 probetas cúbicas de 20 cm de arista. Hasta el

momento de ensaye, las probetas serán mantenidas en ambiente húmedo (cámara húmeda, Laboratorio de ensaye de materiales de Obras civiles). En esta investigación se tratará entonces de innovar y aportar nuevos estudios que demuestren los efectos que trae consigo en las propiedades del hormigón el uso de finos minerales, considerando las características propias de los áridos y los cementos chilenos. 4.- DETALLES EXPERIMENTALES. Materiales Empleados. 4.1.- Cemento. En la presente investigación, se utilizó cemento Pórtland Puzolánico de grado alta resistencia, conocido como Cemento Polpaico 400 fabricado por la empresa Polpaico S.A. según la norma NCh148 Of.68. Es un producto que entrega altas resistencias iniciales y finales, posee un endurecimiento rápido y una mayor finura de molienda que el cemento Polpaico especial. 4.2.- Adición de fino mineral. La adición de fino mineral utilizada en cada dosificación, a excepción de cada hormigón patrón, corresponde a polvo de chancado de áridos. Este material es producido en el proceso de chancado de gravas y gravillas, y es el residuo que generan dichos áridos al momento de triturarse. Este fino proviene de las plantas chancadoras de la empresa Polpaico S.A. ubicadas en Cerro Blanco, Santiago de Chile. Sus características se dan a conocer a continuación:

Propiedad Unid. Polvo de Chancado

Densidad Aparente Compactada kg/m3 1587

Densidad Aparente Suelta kg/m3 1438

Absorción % 1,63

Densidad Real S.S.S. kg/m3 2588

Densidad Real Neta kg/m3 2657

Densidad Real Seca kg/m3 2547

Tabla Nº 1. – Propiedades del polvo de chancado.


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• Granulometría.

El procedimiento realizado para tal efecto, se encuentra establecido por la norma NCh 165 Of.77. A continuación se presenta la granulometría obtenidas para este material:

Figura Nº 3 – Vista a través de microscopio de la forma de las partículas de polvo de chancado.

Granulometría Fino Mineral: Polvo de Chancado

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10

% Q

ue p

asa Arena Gris

Banda Nch163

Polvo de Chancado 1

Polvo de Chancado 2

Abertura [mm]Tamiz ASTM

Gráfico Nº 1. - Curva granulométrica del Polvo de Chancado y Arena Gris. 4.3.- Áridos.

Para la realización de las distintas dosificaciones, se contó con áridos provenientes del río Aconcagua, sector Punta Colmo de Tabolango. Estos fueron específicamente arena gris cortada en malla #4, grava y gravilla de tamaño máximo nominal (Dn) 3/4” y 3/8”, respectivamente. Los áridos se encuentran acopiados en tambores de 200 [lt] para evitar su contaminación, segregación y fragmentación. En cada dosificación, se utilizó la grava 3/4" y gravilla 3/8” de manera combinada: 75% y 25% respectivamente. Los resultados son los siguientes:

1 mm 1 mm


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Grava 3/4" Gravilla 3/8” Grava combinada Propiedad Unid. Arena (1) (2) 75%(1)+ 25%(2) Densidad Aparente Compactada kg/m3 1956 1619

Densidad Aparente Suelta kg/m3 1844 1546

Finos por lavado % 3,02 - - -

Absorción % 1,37 1,18 1,27 1,25

Huecos % 23,41 39,23

Densidad Real S.S.S. kg/m3 2554 2668 2655 2664

Densidad Real Neta kg/m3 2610 2719 2712 2721

Densidad Real Seca kg/m3 2520 2639 2621 2631

Módulo de Finura % 2,74 - - -

Tabla Nº 2. - Propiedades de los áridos.

• Granulometría.

El procedimiento realizado para tal efecto, se encuentra establecido por la norma NCh 165 Of.77. A continuación se presenta las granulometrías obtenidas de los distintos áridos empleados en la investigación: Granulometría y curva granulométrica de la Arena Gris.

Tamiz ASTM Masa Ret.[gr] % Ret. % Ret. Acum. % Que Pasa Banda NCh 163 #4 0,2 0,0 0,0 100,0 95-100

#8 145,5 22,5 22,5 77,5 80-100

#16 105,6 16,3 38,8 61,2 50-85

#30 72,3 11,2 49,9 50,1 25-60

#50 128,5 19,8 69,8 30,2 10-30,

#100 138,7 21,4 91,2 8,8 2-10,

B #100 56,9 8,8 100,0 0,0 -

Tabla Nº 3. - Granulometría de la Arena.

Granulometría Arena Gris - Río Aconcagua

0

10

2030

405060

7080

90100

0,1 1 10

% Q

ue

pas

a

Arena Gris

Banda Nch163

52,5 Abertura [mm]

Tamiz ASTM# 4# 8

1,250,630,3150,160

# 16# 30# 50# 100

Gráfico Nº 2. - Curva granulométrica de la Arena


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Granulometría y curva granulométrica del árido combinado

% Que Pasa Tamiz ASTM Grava 3/4" Gravilla 3/8" 75% Grava 25% Gravilla Arido Combinado

1” 100 100 75 25 100 3/4” 98,3 100,0 73,8 25,0 98,8 1/2” 57,0 100,0 42,7 25,0 67,7 3/8” 34,4 99,5 25,8 24,9 50,7 #4 1,8 26,0 1,3 6,5 7,8 #8 0,1 0,8 0,1 0,2 0,3 #16 0,0 0,3 0,0 0,1 0,1

Tabla Nº 4. - Granulometría del árido combinado

Granulometría Grava 3/4"

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

1 10 100 Abe r t ur a [ mm]

Grava 3/4''

Banda NCh 163

Ta mi z

2 0 12 5 2 , 5

3 / 4 " 1/ 2 " 3 / 8 " # 4 # 8

Gráfico Nº 3. - Curva granulométrica de la Grava ¾“

Granulometría Gravilla 3/8"

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100A be r t ur a [ mm]

Banda NCh 163

Gravilla 3/8"

Ta mi z AS TM

20 12 5 2, 5

3/ 4" 1/ 2" 3/ 8" #4 #8

1, 25

#16

Gráfico Nº 4. - Curva granulométrica de la Gravilla 3/8”

Granulometría Árido Combinado

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100 Abertura [mm]

% P

asa

Acu

mu

lado

Banda NCh 163Gravilla 3/8"Grava 3/4''Árido combinado

Tamiz ASTM

20 125 2,5

3/4" 1/2" 3/8" #4

1,2

#16

Gráfico Nº 5. - Curva granulométrica del árido combinado


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La siguiente imagen, muestra los distintos áridos utilizados en esta investigación, donde se puede apreciar la diferencia de tamaños entre ellos.

Figura Nº 4. – Áridos utilizados en esta investigación. De izquierda a derecha: Grava 3/4”, Gravilla 3/8”, Arena gris cortada por

malla #4, Polvo de chancado de áridos. 4.4.- Dosificación de hormigones.

La totalidad de los hormigones con que se confeccionaron las probetas para los estudios de Permeabilidad, consideran los siguientes parámetros:

� La cantidad de cemento utilizada es de 350 [kg/m3]. � Se estudiarán razones de a/c de 0.45 y 0.5. � El porcentaje de arena dentro de la mezcla corresponde a un 40%, mientras que la grava

ocupa un 60%, el cual se divide en un 75% para la grava con tamaño máximo nominal de 3/4” y un 25% para la gravilla con tamaño máximo nominal de 3/8”.

� El contenido de finos (Filler) que se incluye a la mezcla, variará entre un 0%, 5%, 10%, 15% y 20% en peso de la arena.

� Se considera un 10% de aire incorporado en cada dosificación. � Se realiza una corrección al contenido de agua en la mezcla por la absorción de los áridos

y del fino incorporado.

Finalmente, cada hormigón se elabora a partir de las siguientes dosificaciones:

DOSIFICACIONES % Finos A/C Cemento Agua Arena Filler Grava 3/4" Gravilla 3/8"

[kg] [lt] [kg] [kg] [kg] [kg] 0 0,45 350 181,2 721,6 0,0 847,5 282,5

5 0,45 350 181,0 665,1 36,1 847,5 282,5

10 0,45 350 180,8 608,6 72,2 847,5 282,5

15 0,45 350 180,6 552,1 108,2 847,5 282,5

20 0,45 350 180,5 495,6 144,3 847,5 282,5

0 0,5 350 198,1 703,9 0,0 826,8 275,6

5 0,5 350 198,2 668,7 35,2 826,8 275,6

10 0,5 350 198,3 633,5 70,4 826,8 275,6

15 0,5 350 198,4 598,3 105,6 826,8 275,6

20 0,5 350 198,5 563,1 140,8 826,8 275,6

Tabla Nº 5. – Dosificación por metro cúbico de la serie con relación de a/c = 0.45 y 0.5.


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5.- ENSAYOS Y RESULTADOS. 5.1.- Ensaye de Absorción Karsten, descripción y procedimiento. Método desarrollado en Alemania por el Ingeniero Rudolf Karsten en los años sesenta. Es un sistema rápido, simple y no destructivo que permite evaluar la absorción de agua en materiales de construcción. Consiste en un tubo graduado de vidrio transparente llamado Tubo Karsten o Pipeta Rilem que posee una base circular con diámetros que fluctúan entre 2.5 y 3 [cm]. El tubo está graduado en [ml], de modo que 1 [ml] corresponde a 1 [cm] de altura de columna de agua. El procedimiento para realizar este ensayo es el siguiente:

1) Se fija con masilla plástica o algún material similar, que asegure la estanqueidad y evite filtraciones, la base del tubo a la superficie a evaluar.

2) Se controla la verticalidad del tubo. 3) Se llena hasta el nivel de columna de agua definido (12 [cm]). 4) Se revisa la base del tubo ante posibles filtraciones de agua. 5) Se mide la variación que experimenta la columna de agua en un tiempo dado. En esta investigación se utilizará tiempos de 15 y 30

[min]. La variación de la columna de agua es medida directamente en la escala del tubo y se mantiene una presión de agua constante sobre la superficie.

Nota: En el caso particular del hormigón, antes de fijar la base del tubo sobre la superficie, se

puede trabajar de dos maneras: con área de contacto picada o no. La ventaja de utilizar una superficie picada es que se trabaja con las características propias del hormigón (porosidad, capilaridad, etc.), en cambio, cuando se trabaja con una superficie sin picar se tiene una capa de lechada de cemento superficial, la que por si misma presenta una mayor impermeabilidad que el propio hormigón, lo que provoca una desviación en los resultados. En esta investigación, se llevan a cabo los dos casos mencionados, con objeto de obtener resultados representativos.

Figura Nº 5. – Ensaye de absorción Karsten. 5.2.- Ensaye de Absorción Karsten, resultados. Por las razones que se explicaban en la nota anterior, en esta sección se trabajó con un área de contacto picada. El ensaye se realiza a la edad de 28 días, al momento de sacar las probetas de la cámara húmeda. Las características generales que se aplicaron en todas las probetas fueron las siguientes:


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� Condición de la superficie de Ensaye : Picada. � Tiempo de duración del Ensaye : 30 [min]. � Diámetro de la base del tubo Karsten : 3 [cm]. � Largo de la base del tubo Karsten (L) : 2.7 [cm].

Además, los parámetros de la ecuación Nº2, del Coeficiente de permeabilidad al agua, que permanecen constantes para todos los casos son los siguientes:

� Q , Volumen de líquido fluyendo : 2.44133E-05 [m3]. � t , tiempo de duración del ensaye : 1800 [s]. � A , área de la probeta en contacto con el agua : 0.00706858 [m2]. � �h , altura de la columna de agua : 0.12 [m].

La tabla siguiente, muestra los resultados obtenidos de cada dosificación, que

corresponden al agua absorbida durante el tiempo de ensaye “AAB”, la penetración “P” (llamada “l” en la ecuación Nº1) que alcanzó el agua al interior de la probeta y el Coeficiente de permeabilidad al agua K*

W.

Tabla Nº 6. – Resultados del Ensaye de absorción Karsten. A través de la ecuación Nº4 se obtiene el Coeficiente de permeabilidad para cada tipo de

hormigón. Para medir la penetración del agua al interior de cada probeta, una vez terminados los 30 [min] de ensaye Karsten se procedía inmediatamente a comprimir e inducir una grieta en la zona de ensayo, y luego se tomaba lectura de dicho valor (ver figura Nº 6).

Figura Nº 6. – Medición de la Penetración.

K*W KW AAB P A / C % FINOS

[m / s] [m2] [ml] [cm]

0 3,52E-06 3.61E-13 1,95 2,2

5 1,60E-06 1.64E-13 1,68 1

10 1,60E-06 1.64E-13 1,22 1

15 1,44E-06 1.48E-13 1,18 0,9

0,45

20 1,28E-06 1.31E-13 0,88 0,8

0 3,68E-06 3.77E-13 2,15 2,3

5 2,56E-06 2.62E-13 1,91 1,6

10 2,24E-06 2.30E-13 1,65 1,4

15 1,76E-06 1.80E-13 0,99 1,1

0,5

20 1,44E-06 1.48E-13 1,08 0,9


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Analizando los resultados obtenidos, se puede ver que los valores para el coeficiente de permeabilidad “KW” son bastante satisfactorios, ya que con respecto al patrón, en ambas series va disminuyendo a medida que el contenido de finos aumenta, mientras que el mejor resultado se ve en el hormigón con un 20% de finos incorporados. Lo mismo ocurre con la Penetración de agua al interior de la probeta y la cantidad de agua absorbida por el hormigón, lo cual comprueba el hecho de que un mayor contenido de finos crea un Ho. más denso y con un mayor relleno del esqueleto interno de los áridos, disminuyendo la porosidad y los conductos capilares interiores. 5.3.- Absorción de agua por parte del hormigón en el tiempo, ecuaciones. En este ítem, se pretende encontrar alguna relación, expresada a través del ajuste de una curva y una ecuación, que permita estimar con el mínimo error posible el comportamiento que tendrá un hormigón ante un proceso de absorción de agua a través del tiempo, considerando la relación de a/c y el contenido de finos incorporados que éste tenga.

Para ello, se utiliza las mediciones efectuadas mediante el método de Karsten, realizadas durante un tiempo de 30 minutos, y donde se mide para cada tipo de hormigón el tiempo que demora en absorber 0.1 [ml] de altura de columna de agua. Los datos de las mediciones efectuadas para cada hormigón en ambas series (a/c = 0.45 y 0.5) se encuentran en el Anexo 7.1.1, donde se utilizó el tubo Karsten de mayor diámetro (datos correspondientes a “K2” indicado en las tablas). En todos los casos, se trabaja con una superficie de ensaye picada, con objeto de trabajar con las características propias del hormigón, eliminando la lechada superficial existente en el sector de ensayo. Los datos para la serie de relación de a/c = 0.45 y 0.5 representados gráficamente son los siguientes:

Agua Absorbida Acumulada v/s TiempoRelación A/C =0,45

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 500 1000 1500 2000

Tiempo [ s]

F=0

F=5

F=10

F=15

F=20

Agua Absorbida Acumulada v/s TiempoRelación A/C=0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 500 1000 1500 2000

Tiempo [s]

Agu

a A

b. A

cum

. [m

l]

F=0

F=5

F=10

F=15

F=20

Gráfico Nº 6. – Gráfico comparativo de la Relación entre el Agua absorbida acumulada y el tiempo, para los distintos porcentajes de finos incorporados (F), para la serie con relación de a/c = 0.45 y 0.5.

Las ecuaciones que ilustran el comportamiento de cada tipo de hormigón son:


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A / C % FINOS Ecuación R2

0 A Ab. Acum. = 0,009 t 0,7156 0,998 5 A Ab. Acum. = 0,005 t 0,7779 0,999

10 A Ab. Acum. = 0.005 t 0.7329 0,998

15 A Ab. Acum. = 0,012 t 0,6336 0,994

0,45

20 A Ab. Acum. = 0,008 t 0,6358 0,997

0 A Ab. Acum. = 0,013 t 0,6952 0,987 5 A Ab. Acum. = 0,014 t 0,6559 0,998

10 A Ab. Acum. = 0,008 t 0,7165 0,998

15 A Ab. Acum. = 0,010 t 0,6119 0,997

0,5

20 A Ab. Acum. = 0,2544 Ln(t) - 0,8898 0,977

Tabla Nº 7. – Ecuaciones de comportamiento de la absorción de agua en el hormigón a través del tiempo, para la serie con relación de a/c = 0.45 y 0.5.

Agua Absorbida Acumulada v/s TiempoSerie A/C=0,45 y Serie A/C=0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 500 1000 1500 2000

Tiempo [s]

Ag

ua

Ab

. Acu

m. [

ml]

F=0 - A/C=0.5

F=5 - A/C=0.5

F=10 - A/C=0.5

F=15 - A/C=0.5

F=20 - A/C=0.5

F=0 - A/C=0.45

F=5 - A/C=0.45

F=10 - A/C=0.45

F=15 - A/C=0.45

F=20 - A/C=0.45

Gráfico Nº 7. – Gráfico comparativo de la Relación entre el Agua absorbida acumulada y el tiempo, para los distintos porcentajes de finos incorporados (F), para las series con relación de a/c = 0.5 y 0.45.

Este último gráfico, confirma el hecho de que un hormigón con una mayor relación de a/c será mucho más permeable en el tiempo con respecto a un hormigón similar, pero con menor relación de a/c. Solo se produce un cambio de en la tendencia con un 15% de finos incorporados, lo que se puede atribuir a un error en el tiempo de curado de la probeta. 5.4.- Ensaye de Succión Capilar, procedimientos y resultados.

El procedimiento para realizar este ensayo es el siguiente:


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1) Cumplidos los 28 días, la probeta cúbica de hormigón (de 20 [cm] de arista) es retirada de la cámara húmeda. Inmediatamente se registra su peso en estado seco “Mseca”.

2) Sobre una bandeja metálica, se vierte agua hasta una altura “hini” marcada en los bordes de la bandeja. Luego se coloca la probeta al interior de la bandeja, descansando sobre apoyos que permitan el mojado de la cara inferior del cubo de hormigón (cara no visible).

3) Durante un tiempo de 1 hora, y sin provocar perturbaciones sobre el agua, se deja la probeta. Cumplido este tiempo, se registra la Altura promedio “h” que alcanza el agua que asciende por las cuatro caras de la probeta. Esta altura, que es la que se utiliza en los cálculos, no considera la altura “hini”, que se mantiene siempre constante durante todo el ensayo, es decir, se mide desde la superficie del agua hacia arriba. Finalmente se registra el peso en estado húmedo “Mhum”.

Las siguientes imágenes ilustran el procedimiento:

Figura Nº 7. – Ensaye de Succión capilar.

Con los datos obtenidos, es posible calcular:

a) Absorción de agua según la ecuación Nº 5. b) Porcentaje de absorción de agua por parte de la probeta. c) Capilaridad. d) Velocidad de ascenso capilar.

Para el cálculo de la Absorción de agua según la ecuación Nº 5, se utiliza n=0.5

recomendado por la bibliografía. El resto de los parámetros de la fórmula corresponde a: Donde: a = razón de absorción [g/m2sn].

�m = masa de líquido absorbida = Mhum - Mseca [g]. A = área en contacto con el agua = 0.0656 [m2]. f(tn) = función del tiempo, donde t = 3600 [s].

El área de la probeta en contacto con el agua, corresponde a la superficie mojada de ésta,

que incluye la cara inferior no visible del cubo de hormigón y las cuatro caras con agua hasta la marca de “hini” que se mantiene constante durante todo el ensayo.

El Porcentaje de absorción de agua se calcula mediante la siguiente relación:

100%sec

sec ⋅−

=a

ahum

MMM

Absorción (Ecuación Nº 6)

La Capilaridad en tanto se calcula como el cuociente entre la masa de líquido absorbida por la probeta de hormigón (�m) y el área de contacto con el agua que tiene dicha probeta.


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Finalmente, la velocidad de ascenso capilar se obtiene al dividir la altura promedio que alcanza el agua en las cuatro caras de la probeta “ h” por el tiempo de duración del ensaye, que es de 3600 [s].

Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

a %Absorción h v Capilaridad A / C % FINOS [g / m2 sn] [%] [mm] [m/s] [g/cm2]

0 4,83 0,098 8,00 2,2E-06 0.029

5 3,81 0,078 4,25 1,2E-06 0.023

10 3,30 0,068 3,75 1,0E-06 0.020

15 2,79 0,057 2,00 5,6E-07 0.017

0,45

20 1,52 0,032 1,75 4,9E-07 0.009

0 9,40 0,1973 21,00 5,8E-06 0.056

5 6,35 0,1334 20,25 5,6E-06 0.038

10 6,10 0,1281 18,25 5,1E-06 0.037

15 5,34 0,1111 14,75 4,1E-06 0.032

0,5

20 4,83 0,1012 11,00 3,1E-06 0.029

Tabla Nº 8. – Resultados del Ensaye de Succión capilar. Observando los resultados obtenidos en ambas series, es posible extraer las siguientes conclusiones:

� Para la serie con relación de a/c = 0.45, se aprecia un porcentaje de absorción decreciente a medida que la cantidad de finos incorporados en el hormigón aumenta, lo que cumple con lo esperado, ya que un mayor contenido de finos en la mezcla disminuye la permeabilidad. Es posible observar la misma tendencia en la serie con relación de a/c = 0.5, pero lógicamente los porcentajes de absorción son mayores que en la primera serie, ya que aumenta la cantidad de agua con respecto al cemento (en ambas series se utiliza 350 [kg/m3] de cemento), lo que se traduce en una permeabilidad mayor. Finalmente, en ambas series se obtiene un mejor resultado con un 20% de finos incorporados al hormigón.

� Los resultados de la absorción de agua por parte del hormigón y la velocidad de ascenso capilar muestran en ambas series la misma tendencia que el porcentaje de absorción, donde los mejores resultados se obtienen con una relación de a/c = 0.45 y más específicamente con un 20% de finos adicionados a la mezcla.

� Finalmente, es posible relacionar la capilaridad con la variación del incremente de masa que sufre la probeta (Porcentaje de absorción), donde se aprecia en forma clara que la capilaridad es alta en la serie con relación de a/c =0.5 si se compara con la de relación de a/c = 0.45, a tal punto que en la primera serie recién se logra obtener un resultado de capilaridad cercano a su similar de a/c = 0.45 con un 20% de finos incorporados, siendo equivalente al caso más desfavorable de la serie de a/c = 0.45, que es con un 0% de finos


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incorporados. Es claro entonces que una menor relación de a/c y una mayor cantidad de finos incorporados disminuirá la capilaridad y la variación porcentual del incremento de masa a causa del agua absorbida en el hormigón. El siguiente gráfico ilustra lo comentado.

Capilaridad v/s Variación del Incremento Porcentual de masa

y = 3,5591x1,0057

R2 = 0,9998

y = 3,1937x0,9826

R2 = 1

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060

Capilaridad [g/cm2]

Var

iaci

ón d

el in

crem

ento

de

mas

a [%

]

A/C=0.45

A/C=0.5

Potencial (A/C=0.5)

Potencial (A/C=0.45)

F=5

F=15

F=20

F=10

F=0

F=20 F=

15 F=10

F=5

F=0

Gráfico Nº 8. – Gráfico comparativo entre la Capilaridad y la Variación porcentual del incremento de masa ante la absorción de

agua, para las series con relación de a/c de 0.45 y 0.5.

6.- CONCLUSIONES. Después de trabajar en la elaboración de hormigones y verificar las propiedades de permeabilidad, a través del cálculo de la absorción de agua, coeficiente de permeabilidad y succión capilar, se puede decir que el polvo de chancado cumple el objetivo de otorgar una mayor impermeabilidad al hormigón, donde se observa una notoria disminución en cada parámetro ante el aumento en la incorporación de este fino mineral en la dosificación. De esta manera, con los materiales y condiciones existentes es posible utilizar este tipo de adición en Chile.

Para comenzar nuestro análisis, comentaremos los parámetros medidos para el ensaye de absorción de agua mediante el uso de tubo Karsten, donde se puede concluir lo siguiente:

� En las dosificaciones estudiadas, se obtuvo que para una misma razón de agua cemento, el coeficiente de permeabilidad al agua “ K*w” disminuye cuando la cantidad de finos incorporados en la mezcla aumenta, logrando los mejores resultados con una dosis de 20% de adición de polvo de chancado, mientras que el valor de permeabilidad más alto está dado por el hormigón patrón, que no contiene finos en su dosificación.

� Ahora, cuando se analiza dos hormigones con una misma dosis de material fino, pero con

una relación de agua cemento distinta, es evidente que ante un mayor valor de esta


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relación se obtendrán hormigones más permeables, con valores de “ K*w” que varían entre un 10% y un 30% en promedio, aunque entre ambos patrones la diferencia no es demasiada, solo un 5%.

� Siguiendo la misma tendencia del coeficiente “ K*w” , la Penetración de agua al interior del

hormigón “ P” decrece gradualmente para una misma relación de agua cemento cuando la dosis de polvo de chancado es aumentada en la mezcla. Al hacer la comparación entre ambas series de hormigones, nuevamente se observa una mayor penetración de agua al interior del hormigón cuando existe una mayor relación de agua cemento. Las variaciones entre resultados es igual a la dada para “ K*w” .

� Finalmente, el agua absorbida por el hormigón durante el tiempo de ensayo, “ AAB” ,

posee iguales tendencias a “ K*w” y “ P” , a excepción del hormigón con un contenido de finos de 15% y razón de a/c = 0.5, en donde se esperaba una absorción mayor que la lograda para un hormigón con 20% de finos e igual razón de a/c.

Los resultados indican claramente que una mayor presencia de finos en el hormigón

disminuye la permeabilidad, pero antes de comentar dichos resultados y sus tendencias, veamos el comportamiento de los parámetros medidos para el ensaye de succión capilar:

� La razón de absorción “ a” , cuando se analiza los resultados de una misma serie, también posee una tendencia decreciente ante una mayor presencia de finos en la dosificación. Además, si se compara los valores para igual contenido de finos, pero con distinta relación de agua cemento, también se obtiene menores absorciones cuando esta relación tiene un menor valor, donde la serie con razón de a/c = 0.45 posee resultados de hasta un 40% y 50% menores con respecto a la serie con relación de a/c = 0.5. Nótese que para esta última serie, recién con una adición de un 20% de finos se logra igualar el valor de absorción del hormigón patrón de la serie con relación de a/c = 0.45, que es además el caso más desfavorable de su grupo.

� Iguales tendencias se aprecian para el porcentaje de agua absorbida por cada tipo de

hormigón “ %Absorción” durante el ensayo. Al analizar ambas series, según la misma cantidad de finos, también se aprecian diferencias de entre un 40% a 50% menores a favor de la serie con razón de a/c = 0.45, salvo el hormigón con un 20% de finos incorporados, donde dicha diferencia aumenta casi a un 70%.

� La velocidad de ascenso capilar “ v” muestra una tendencia igual y aun más clara que “ a”

y “ %Absorción” , ya que al comparar hormigones con igual dosis de finos, pero con distinta relación de a/c se obtienen diferencias de entre un 62% para el hormigón patrón y hasta un 85% para el hormigón con un 20% de finos. Nótese también que aun el caso más desfavorable de la serie con razón de a/c = 0.45, o sea, el hormigón patrón, presenta un menor valor de velocidad de ascenso capilar con respecto al caso más favorable de la segunda serie (hormigón con un 20 % de finos).

� Finalmente, los resultados para la capilaridad y la variación del incremento de masa del

hormigón al absorber agua, expresados a través del gráfico Nº 10 en la sección “ Ensayos y Resultados” , muestran de manera evidente la importancia de la relación de a/c en el


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hormigón, ya que un menor valor de esta relación se asocia a una menor permeabilidad y capilaridad. En cada relación de a/c queda muy claro también el efecto de un mayor contenido de finos, ya que la capilaridad y la variación del incremento de masa disminuyen notablemente. Se destaca además que la capilaridad entre una relación de agua cemento y otra se iguala nuevamente entre el valor más favorable (el de menor capilaridad) de la serie con razón de a/c = 0.5 (hormigón patrón) y el caso más desfavorable de la serie con razón de a/c = 0.45 (20% de finos).

Las tendencias son claras, en todos los casos se aprecia que al aumentar las dosis de polvo

de chancado en las mezclas de hormigón se obtendrán menores resultados en la permeabilidad, absorción de agua y succión capilar, más aun si esto es acompañado de una menor relación de agua cemento.

Como se ha mencionado, una permeabilidad mayor del hormigón al agua va a ser función

de la permeabilidad de la pasta, de la permeabilidad y granulometría del agregado y de la proporción relativa de la pasta con respecto al agregado. Es en estos dos últimos puntos donde el polvo de chancado adquiere importancia. Cuando hablamos de la permeabilidad y principalmente de la granulometría del agregado nos referimos a que la adición de este fino mineral al hormigón actúa en forma directa sobre el esqueleto granular de los agregados, ya que se produce un mejor relleno de los huecos que se forman entre los áridos, disminuyendo con ello la capilaridad del hormigón al tener una mezcla más densa. Lo anterior se traduce en:

� Una menor permeabilidad al agua, reflejado en la disminución del coeficiente de

permeabilidad, aumentando así la durabilidad del hormigón. � Disminución de la cantidad de agua absorbida por unidad de tiempo. � Disminución en el espesor de sección penetrada por el agua al interior del hormigón. � Mayor compacidad de los agregados al interior de la mezcla.

En resumen, este material modifica la microestructura del hormigón, logrando una mezcla

mas densa, menos porosa y con una mayor adherencia entre pasta de cemento y agregado, evitando la aparición de zonas débiles propensas a la aparición de fisuras, reduciendo así su permeabilidad y consecuentemente disminuye la penetración de agua y sales disueltas en el hormigón.

Ahora, cuando se habla de la proporción relativa de la pasta con respecto al agregado, se mencionó dentro del Marco Teórico que el volumen de pasta de cemento requerido en la elaboración de un hormigón será directamente proporcional al volumen de huecos existentes alrededor de los agregados. Por ello es que mayores dosis de polvo de chancado en el hormigón en reemplazo de la misma dosis de arena minimiza los espacios entre el agregado y la arena. De acuerdo a esto, es evidente que se necesitará una menor cantidad de pasta de cemento al interior de la mezcla, disminuyendo con ello los costos de producción del hormigón. De igual modo, durante esta investigación hemos hablado de la importancia de una baja relación de agua cemento en el hormigón para lograr una menor permeabilidad, pero como se ha dicho, es importante considerar una relación de agua cemento tal que permita una efectiva hidratación del material cementicio. Además, al momento de dosificar un hormigón no solo debe considerar la impermeabilidad como único parámetro de medición, se debe lograr también una


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adecuada trabajabilidad y resistencia ante las diversas solicitaciones mecánicas que afectan al hormigón, de modo que una cantidad óptima de finos a utilizar en una dosificación se verá condicionada por todos estos elementos. 8.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. NORMAS.

� NCh 163 Of. 79. Áridos para Morteros y Hormigones – Requisitos Generales.

� NCh 165 Of. 77. Áridos para Morteros y Hormigones – Tamizado y Determinación de la Granulometría.

� NCh 170 Of. 85. Hormigón – Requisitos Generales.

� NCh 1116 E Of. 77. Áridos para Morteros y Hormigones – Determinación de la Densidad Aparente.

� NCh 1117 E Of. 77. Áridos para Morteros y Hormigones – Determinación de las Densidades Real y Neta, y Absorción de agua de las Gravas.

� NCh 1239 Of. 77. Áridos para Morteros y Hormigones – Determinación de las Densidades Real y Neta, y Absorción de agua en las Arenas.

� NCh 1326 Of. 77. Áridos para Morteros y Hormigones – Determinación de Huecos.

� NCh 1223 Of.77. Áridos para Morteros y Hormigones – Determinación del Contenido de Finos menores a 0.08 mm.

LIBROS Y ARTÍCULOS.

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� Neville, A. (1984). “ Tecnología del Concreto (Properties of Concrete)” . Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. (IMCYC). Editorial Limusa.

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� Wagner, C. (2000). “ El Tubo Karsten, un sistema sencillo para estimar la Absorción de

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� Muñoz, H., Véliz, F. y Zetola, V. “ Comparación de Contenido de Finos en la Normativa y recomendaciones” . Asesoría Técnica, Cementos Bio-Bio, Chile.

� Pineda, C. y Zetola, V. “ Recomendaciones de Durabilidad en hormigones” . Asesoría Técnica, Cementos Bio-Bio, Chile.

� GEHO-CEB, Grupo Español del Hormigón (1996). “ Durabilidad de Estructuras de Hormigón” . Edit. GEHO-CEB.

� Mehta, P. y Monteiro, P. (1994). “ Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais” . Editorial PINI Ltda.

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