Tema:

“INFLUENCIA DE LAS MICROPARTÍCULAS DE SÍLICE EN LA COMPRESION DE PROBETAS DE CONCRETO”

Curso:

Química

Docente:

Jaime Arquímedes Ruiz García

Integrantes:

CALDERÓN RUIZ BETSY PLACENCIA SOTO ELENA LIZARZABURU ALAYO GUSTAVO MADALENGOITIA QUIÑONES ANGELICA SAAVEDRA FLORES JUDITH

1. OBJETIVOS

Generales Determinar la influencia de las micropartículas de sílice en el concreto y

como estas ayudan a su resistencia mediante la prueba física de compresión así como también cual es la probeta de concreto que logra su mayor resistencia

Específicos Estudiar cual es el efecto de las micropartículas de sílice en el

concreto.

Demostrar que un concreto compuesto por microparticulas de sílice se comporta mejor frente a ambientes adversos que un concreto convencional.

Realizar un análisis comparativo de los resultados obtenidos en cada una de las probetas y compararlas para obtener un porcentaje ideal para una buena resistencia.

2. FUNDAMENTO TEORICO

a.ConcretoEl concreto es un material compuesto empleado en construcción, formado

esencialmente por un aglomerante al que se añade partículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos.

El aglomerante es en la mayoría de las ocasiones cemento (generalmente cemento Portland) mezclado con una proporción adecuada de agua para que se produzca una reacción de hidratación. Las partículas de agregados, dependiendo fundamentalmente de su diámetro medio, son los áridos (que se clasifican en grava, gravilla y arena).

b. Resistencia del concretoDesde el momento en que los granos del cemento inician su proceso de

hidratación comienzan las reacciones de endurecimiento, que se manifiestan inicialmente con el “atiesamiento” del fraguado y continúan luego con una evidente ganancia de resistencias, al principio de forma rápida y disminuyendo la velocidad a medida que transcurre el tiempo.

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En la mayoría de los países la edad normativa en la que se mide la resistencia mecánica del concreto es la de 28 días, aunque hay una tendencia para llevar esa fecha a los 7 días.

c. Factores que influyen en la resistencia del concretoa. Contenido de cementob.Relación agua-cemento y contenido de airec. Influencia de los agregados

La distribución granulométrica juega un papel importante en la resistencia del concreto, ya que si esta es continua permite la máxima capacidad del concreto en estado fresco y una mayor densidad en estado endurecido, lo que se traduce en una mayor resistencia.

La forma y textura de los agregados también influyen. Agregados de forma cúbica y rugosa permiten mayor adherencia de la interfase matriz-agregado respecto de los agregados redondeados y lisos, aumentando la resistencia del concreto. Sin embargo este efecto se compensa debido a que los primeros requieren mayor contenido de agua que los segundos para obtener la misma manejabilidad.

La resistencia y rigidez de las partículas del agregado también influyen en la resistencia del concreto.

d. Tamaño máximo del agregado

Antes de entrar a mirar cómo influye el tamaño máximo en la resistencia del concreto, se debe mencionar el término “eficiencia del Cemento” el cual se obtiene de dividir la resistencia de un concreto por su contenido de cemento.

Recientes investigaciones sobre la influencia del tamaño máximo del agregado en la resistencia del concreto concluyen lo siguiente:

Para concretos de alta resistencia, mientras mayor sea la resistencia requerida, menor debe ser el tamaño del agregado para que la eficiencia del cemento sea mayor.

Para concretos de resistencia intermedia y baja, mientras mayor sea el tamaño del agregado, mayor es la eficiencia del cemento.

En términos de relación agua-cemento, cuando esta es más baja, la diferencia en resistencia del concreto con tamaños máximos, menores o mayores es más pronunciada.

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e. Cemento El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza

y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre estas rocas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y endurecerse. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón (en España, parte de Suramérica y el Caribe hispano) o concreto (en México y parte de Suramérica).

SILICIOEL SILICIO ES UN ELEMENTO QUÍMICO METALOIDE, NÚMERO ATÓMICO 14 Y

SITUADO EN EL GRUPO 14 DE LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS FORMANDO PARTE DE LA FAMILIA DE LOS CARBONOIDEOS DE SÍMBOLO SI.

f. SíliceEl óxido de silicio (IV) o dióxido de silicio (SiO2) es un compuesto de silicio

y oxígeno, llamado comúnmente sílice. Es uno de los componentes de la arena.

El humo de sílice como adición al concreto estructuralEl humo de sílice (HS) es un material puzolánico de alta reactividad,

subproducto del desecho de la fabricación de silicio metálico y aleaciones de ferrosílicio. Su proceso es resultado de la reducción de cuarzo de pureza elevada (SiO2) con carbón en hornos de arco eléctrico, a temperaturas mayores a 2000 ºC. Debido a su finura –varias veces superior a la del cemento– este compuesto mineral en la mezcla de concreto permite una mayor y mejor oclusión de los poros, mejorando la interfase matriz agregado, y ofreciendo de esta manera un producto más estable, resistente y duradero.

El HS se ha convertido en una de las adiciones minerales más versátiles y apreciables para los productos provenientes de la amplia gama de cementos y concretos.

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g. Cascarilla de arrozLa cáscara de arroz, también denominada "pajilla", se obtiene del proceso

de pilado, en el cual la cáscara se separa haciendo pasar el arroz en cáscara entre rodillos de jebe, luego de una operación previa de limpieza

La cáscara de arroz posee una superficie áspera y abrasiva, es muy resistente a la degradación natural y debido a su bajo contenido de proteínas no es apropiada para forraje de animales, hechos que dificultan su aprovechamiento económico.

COMPOSICION QUIMICA Celulosa: polímero de glucosa C5H10O5 50% Lignina: polímero de fenol C7H10O3 30% Sílice: componente primario de ceniza SiO2 20%: Se cree que la sílice

en la cáscara de arroz existe en forma opalina (una forma amorfa e hidratada de sílice). Aparentemente la sílice es tomada del suelo y transportada a la planta de arroz como ácido mono silícico, el cual llega a concentrarse en las cáscaras por evaporación y finalmente polimeriza a la forma de membrana sí lico-celulosa.

3. REALIDAD PROBLEMÁTICA: Actualmente, la tecnología de la construcción se encuentra en la búsqueda de sistemas que aprovechen y aumenten el uso de materiales reciclables, que permitan estimular y disminuir el deterioro del medio ambiente. Estudios anteriores demuestran que el uso de cenizas de materiales de desecho tales como: la hoja del maíz, la cascarilla del arroz o el bagazo de la caña, aportan una resistencia mayor o muy similar, al sustituir un porcentaje del cemento PORTLAND por alguno de estos materiales previamente incinerados y tamizados. La cascarilla de arroz puede representar una nueva alternativa de material reciclable en la construcción, esta cascarilla no es usada para mejor fin salvo desecho y sabiendo aprovechar sus componentes tendríamos una gran alternativa de uso.

4. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACÍON DEL PROBLEMA: Antecedentes:

Montoya L. (2009); “Evaluación del desempeño del cemento portland tipo III adicionado con sílice de diferentes tamaños de partícula”; Medellín

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Pastor E. (2008); “Contribución al Estudio del Comportamiento de Silicio Poroso Nano estructurado en Fluidos Corporales Simulados para el Desarrollo de Nuevos Materiales Biocompatibles y Biodegradables”; Valencia

Aguilar R. (2007); “Determinación de la influencia de las Nano moléculas de sílice en el concreto frente a un factor que afecta su durabilidad”; Chile

Salvatierra E. (2010); “Concreto de alta resistencia usando aditivo súper plastificante, micro sílice y macro sílice con cemento portland tipo 1”; Perú

Long J. (2009) “Uso de sílice en hormigones de alto desempeño”; Guayaquil

Herrera A, (2014) “Diseño de mezcla de concreto celular con desechos de cascara de arroz y micro sílice”; Puerto Ordaz

Justificación: El proyecto que estamos haciendo, se hace para ayudar a las siguientes edificaciones con el complemento de las micropartículas de sílice en el concreto, porque les piden más resistencia ya que ahora tienen que soportar muchos más altos grados de fuerza, masa y por el cambio climático que es cada vez más fuerte; donde están expuestos.

5. PROBLEMA:

¿ Se podrá obtener la resistencia de a la compresión de probetas de concreto con cemento tipo1 y la sílice?

6. HIPOTESIS:

Mostraremos como la fuerza de compresión actúa sobre las probetas para que el concreto con la sílice llegue a su mayor resistencia, haciendo uso de los gráficos y las tablas que obtendremos. También veremos como es la obtención de los micropartícula de sílice por medio de la calcinación

7. METODOS Y PROCEDIMIENTOS: Materiales :

Concreto ( el cual debe ser preparado por nosotros)

Moldes de las probetas : los moldes usados para las probetas deben de ser de hierro forjado o de acero o de cualquier material que no se pueda mezclar o absorber , deben ser muy resistentes

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para aguantar el moldeado y deben ser cilíndricas rectas (Modelo cilíndrico: 15cm de diámetro y 30cm de largo, además debe formar un ángulo de 90° con la base)

Cascarillas de arroz Cemento tipo 1 Barra de acero: Para la compactación y moldeado se requiere de

una barra de acero liso y circular, de 5/8" de diámetro y 60 cm. de longitud; uno de sus extremos debe ser redondeado.

Cucharon metálico: lo usaremos para echar el concreto hacia el molde.

Martillo de cabeza de goma: su peso es aproximado de 600 gramos para golpear suavemente el molde y liberar las burbujas de aire.

Equipo : Prensa hidráulica : Una prensa hidráulica es un mecanismo

conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferente área que, mediante pequeñas fuerzas, permite obtener otras mayores. Los pistones son llamados pistones de agua, ya que son hidráulicos. Estos hacen funcionar conjuntamente a las prensas hidráulicas por medio de motores.

8. Desarrollo Obtención de la sílice por medio de la calcinación de la

cascarilla de arroz.Procederemos a trabajar con los 20 kilos de cascarilla de arroz a 500-600° (centígrados) de temperatura con el fin de obtener las micropartículas de sílice.En el horno las paredes interiores están revestidas con una malla de alambre con la finalidad de retener la cáscara, la cual se carga por la cubierta del horno y se descarga por la base. Esta técnica de calcinación produce una ceniza de color blanco, altamente activa, de naturaleza amorfa y con presencia minoritaria de cuarzo cristalino.

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ELABORACION DE MUESTRA DE CONCRETO Se procede a vaciar los materiales pétreos (grava y arena),

posteriormente se vacía el cemento y se procede a integrar estos materiales de tal manera que adquiera una consistencia uniforme; una vez realizado lo anterior se procede a incluirle agua y a mezclarlo para que se adquiera una mezcla terminada.

ELABORACION DE PROBETAS DE CONCRETO

1. Seleccionar un espacio apropiado en la obra para elaborar las probetas. Este espacio debe cumplir los siguientes requisitos: Debe tener una superficie horizontal, plana y rígida. Debe estar libre de vibraciones. De preferencia, debe tener un techo a fin de moldear las probetas bajo

sombra.2. Antes de tomar la muestra e iniciar el moldeado, verificar lo siguiente: Los dispositivos de cierre de los moldes, deben estar en perfectas

condiciones. Los moldes deben ser herméticos para evitar que se escape la mezcla. La perfecta verticalidad (90º) del molde respecto de la placa de asiento. La superficie interior de los moldes debe estar limpia. Para desmoldar con facilidad, se puede aplicar una ligera capa de aceite

mineral o petróleo a la superficie interior del molde. 3. Se toma la muestra de concreto en el recipiente metálico destinado para ese fin.4. El moldeado de la probeta se realiza en tres capas, cada una de ellas de 10 cm. de altura, según el siguiente detalle:

a. Primera Capa: - Colocar la mezcla en el molde y mezclarla con el cucharón para que esté bien distribuida y pareja.Compactar la primera capa en todo su espesor, mediante 25 inserciones ("chuzeadas") con la varilla lisa, distribuidas de manera uniforme en la mezcla. El extremo redondeado de la varilla va hacia abajo.- Una vez culminada la compactación de esta capa, golpear suavemente alrededor del molde unas 10 veces con el martillo para liberar las burbujas de aire que hayan podido quedar atrapadas en el interior de la mezcla.

b. Segunda Capa:Colocar la mezcla en el molde y distribuir de manera uniforme con el cucharón.

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Compactar con 25 "chuzeadas" con la varilla lisa. La varilla debe ingresar 1 pulgada en la primera capa.Luego golpear suavemente alrededor del molde unas 10 veces con el martillo para liberar las burbujas de aire.

c. Tercera Capa: - En esta última capa, agregar suficiente cantidad de mezcla para que el molde quede lleno.- Compactar esta tercera capa también mediante 25 "chuzeadas" con la varilla lisa, teniendo cuidado que estén uniformes y distribuidas en toda la masa recién colocada. No olvidar que en cada inserción la varilla debe ingresar 1 pulgada en la segunda capa.- Culminada la compactación, golpear suavemente alrededor del molde unas 10 veces con el martillo para liberar las burbujas de aire de la mezcla.

- Nivelar el exceso de mezcla con la varilla lisa de compactación. - Dar un buen acabado con la plancha para obtener una superficie lisa y plana. 5. Pega una etiqueta de papel en la parte externa del molde para identificar las probetas con la siguiente información:- Probeta Nº 1- Fecha de elaboración:30/07/11-Proporción de Sílice6. Después de su elaboración, las probetas deben transportarse inmediatamente y con mucho cuidado al lugar de almacenamiento.7. Retirar el molde con mucho cuidado. Esto se hace 24 horas después de su elaboración.8. Posteriormente, toda la información escrita en la etiqueta de papel tendrá que escribirse sobre la probeta utilizando un plumón indeleble y cuidando de no malograr su superficie. Curado:Después de haber sido desmoldadas, curar las probetas inmediatamente, colocándolas en recipientes con agua potable. El agua debe cubrir completamente todas las caras de las probetas.PRUEBA DE COMPRESIÓNSe considera un método destructivo porque es necesaria la rotura de probetas para determinar su resistencia a la compresión de las mismasSe calcula a partir de la carga de ruptura dividida por el área de la sección que resiste la carga y se reporta en unidades libras-fuerza por pulgada cuadrado

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Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de comprensión y cargados hasta completar la ruptura.Se debe anotar el tipo de ruptura, la fractura cónica es un patrón común de fracturaEl técnico que efectué la prueba debe anotar La fecha en que se recibieron las probetas en el laboratorio La fecha de la prueba La identificación de la probeta El diámetro del cilindro La edad de los cilindros de prueba La máxima carga aplicada El tipo de fractura Todo defecto los cilindros

Resultados e interpretación:Mediante la compresora obtuvimos los siguientes resultados de las probetas

Tiempo (días) Probeta Resultados

7 10% de Sílice 37625Sin Sílice 33696

14 25% de Sílice 42870Sin Sílice 35835

28 35% de Sílice 46757Sin Sílice 44263

Conclusiones: • La influencia de las micropartículas de Sílice en las probetas ayudan a su resistencia en las cual utilizamos 6 probetas que estuvieron en curado por 7; 14 y 28 días. La prueba de concreto que logra su mayor resistencia es la de mayor porcentaje de sílice y más días de curado.• El efecto es que trae mayor resistencia a la compresión, ayuda a mejorar la trabajabilidad, durabilidad y la resistencia del concreto• Este concreto con micropartículas de sílice se comporta mucho mejor en ambientes adversos puesto a que logra resistir más presiones.• Hemos llegado a obtener una tabla, la cual nos ayuda a analizar el porcentaje ideal de sílice para una buena resistencia a la compresión.

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