Estudio comparativo sobre los efectos de las adiciones de nano-SiO2 y humo de sílice en concretos base cemento portland expuestos a altas temperaturas

López Perales, Jesús Fernando (2015) Estudio comparativo sobre los efectos de las adiciones de nano-SiO2 y humo de sílice en concretos base cemento portland expuestos a altas temperaturas. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El concreto es un material de construcción que ha sido utilizado desde la antigüedad y que incluso hoy en día sigue siendo un material de enorme consumo debido principalmente a su facilidad de fabricación y bajo costo, no requiere de gran tecnología y presenta buenas propiedades mecánicas y de durabilidad además de sus múltiples aplicaciones. Por otra parte, durante el proceso de producción del clinker de cemento portland con el cual se fabrica el concreto, se emiten grandes cantidades de gases de efecto invernadero, principalmente CO2, por tal motivo, la tendencia actual en el ámbito de la construcción es el de incorporar nuevos materiales y/o residuos industriales con el fin de mejorar las propiedades mecánicas y de durabilidad del concreto además de colaborar a reducir el impacto ambiental. Al hablar de materiales de construcción, un aspecto de suma importancia es la durabilidad. La durabilidad del concreto involucra estabilidad, resistencia mecánica y físico-química; sin embargo, debido a factores que pueden ser de carácter accidental o de diseño, cuando el concreto se ve sometido a altas temperaturas sufre cambios en sus propiedades y características los cuales pueden poner en riesgo la estabilidad de la estructura de concreto. Por tal motivo, es importante estudiar y entender los procesos de degradación más relevantes que ocurren en la microestructura del concreto cuando éste es sometido al efecto de las altas temperaturas. Para ello, en esta investigación se estudiaron concretos que fueron elaborados utilizando cemento portland compuesto (CPC) y adiciones parciales de residuo nanosílice geotérmica (NSG) y humo de sílice (HS) sometidos a un régimen de calentamiento lento en un horno eléctrico donde la temperatura fue aumentando hasta alcanzar la temperatura crítica. La temperatura crítica se mantuvo constante durante dos horas y posteriormente, el enfriamiento se realizó dentro del horno eléctrico. Al término del régimen de calentamiento, la degradación de la microestructura del concreto se evaluó mediante velocidad de ultrasonidos (UPV), análisis térmico diferencial (ATD), difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (MEBretrodispersados). Los resultados demuestran que la pérdida de masa y la reducción en la velocidad de ultrasonidos es mayor para los especímenes con adiciones (NSG y HS) en comparación con el espécimen de referencia, elaborado 100% con CPC. En el análisis termogravimétrico se observó la formación de portlandita y carbonato de calcio durante la etapa de enfriamiento y por lo tanto, presenta menor cristalinidad y se descompone a temperaturas menores, como pudo corroborarse en los difractogramas. En las imágenes MEB se pudo observar una mayor degradación en la microestructura de los especímenes con adiciones (interface agregado-pasta de cemento), confirmando que el concreto adicionado con NSG es más susceptible a la acción de altas temperaturas en comparación con el espécimen de referencia y el adicionado con HS.

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