Influencia del contenido de adiciones puzolánicas y del proceso de elaboración de la mezcla en la resistencia mecánica del hormigón

Abstract

La preocupación por los altos requerimientos de energía y la fuerte emisión de gases contaminantes, problemas que enfrenta la industria cementera, ha impulsado, en forma creciente, una tendencia mundial a buscar y estudiar métodos más eficientes, tanto en la fabricación del cemento como en la elaboración del hormigón, que permitan utilizar como aglomerante, materiales cementíceos suplementarios de menor costo económico y ambiental.

El objetivo del presente trabajo de título es estudiar la posibilidad de incorporar contenidos mayores de puzolana a la mezcla, para obtener un determinado nivel de resistencia, a través de una optimización del proceso de mezclado de los componentes del hormigón. Para esto, se elaboraron hormigones de razones agua/material cementíceo 0.4, 0.5 y 0.6 y proporción de puzolana en el material aglomerante de 0%, 20% y 40% mediante dos métodos de mezclado. El primero de ellos corresponde al mezclado convencional de una etapa, donde el orden de adición de los componentes al mezclador es áridos, cemento, parte del agua y finalmente el resto de ella, y el segundo corresponde a un mezclado en etapas, que inicialmente mezcla a alta velocidad la pasta cementicia para luego ser combinada en distintas fases con los áridos. El diseño de las mezclas contempló el ajuste de las fracciones gruesas y finas de los áridos a la banda granulométrica entregada por la RILEM y del contenido de agua al requerido para obtener asentamiento de cono entre 12 y 16 [cm].

En forma complementaria, se estudió el efecto de utilizar áridos presaturados y a temperaturas significativamente mayores a la de la pasta aglomerante, para verificar el efecto de una posible alteración en la calidad de la pasta en la zona de transición árido/pasta (ITZ), que justifique el control de la temperatura de los áridos en la etapa de mezclado.

El comportamiento de los hormigones estudiados frente a la inclusión de puzolana en el material cementíceo para ambos sistemas de mezclado fue el esperado, apreciándose un aumento de la resistencia el disminuir la razón agua/cemento y el contenido de puzolana en el material cementíceo. El mezclado en etapas disminuyó el descenso de cono del hormigón, la densidad y la exudación, y aumentó el contenido de aire y la consistencia de éste, convirtiéndolo en un material más aglomerado y homogéneo.

Comparando las resistencias a 7, 28 y 56 días, se concluye que los beneficios entregados por el mezclado en etapas, que permite mejorar la zona interfacial árido/pasta del hormigón mediante una más eficiente hidratación y aprovechamiento del cemento Pórtland y la puzolana utilizados y una mayor homogeneización del hormigón, aumenta la resistencia del hormigón a temprana edad, en promedio, en un 14%. A los 28 y 56 días, el aumento de resistencia producido por uso del mezclado en etapas es del orden de un 4% y un 1% respectivamente. Esta diferencia se debe a que a los 7 días el hormigón fue más susceptible a los cambios en la hidratación que se produjeron por la previa mezcla de la pasta, no así a los 28 y 56 días cuando la hidratación se encuentra estabilizada.

A partir de las resistencias de los hormigones elaborados en etapas con áridos a temperaturas altas y normales se concluye que esta alteración disminuye las resistencias en un 16, 11 y 1% en los hormigones elaborados con material cementíceo con 0, 20 y 40% de adición puzolánica respectivamente, lo que se explicaría por el deterioro de la zona interfacial. La incorporación de puzolana redujo significativamente la pérdida de resistencia, lo que sería atribuible a una menor susceptibilidad de los cementos puzolánicos a la aceleración del proceso de hidratación por efecto de altas temperaturas.