Existen estudios en donde se comprueba que al aplicar radiación láser CO2 a pastas de cemento, aumenta significativamente la resistencia a la compresión y su tiempo de fraguado (Moreno Virgen, 2010). El presente estudio pretende analizar si en las pastas de concreto irradiado se obtiene la misma mejora o aumento de la resistencia a la compresión, caracterizando mecánica y microestructuralmente dicho concreto. Se elaboraron concretos de 3 distintas resistencias a la compresión (f’c=250, 300 y 350 kg/cm2) con y sin radiación láser, para probar a 3, 7 y 28 días. A la par se elaboran las mismas muestras pero con presencia de hidratium (aditivo autocurante).

SE MONTÓ LA BASE DE LA MAQUINA LASER CO2 EN DONDE SE ESTAN IRRADIANDO LAS MUESTRAS DE CONCRETO Y MIDIENDO TIEMPOS DE FRAGUADO Y TEMPERATURAS POR MEDIO DE MEDICIÓN POR REFLEXIÓN DIFUSA. Imagen 1(izquierda) En la computadora se registran los datos de variación de temperatura así como el fraguado en intervalos de tiempo que varían según se van estabilizando los datos obtenidos Imagen 2 (derecha) Máquina de Radiación Laser CO2 irradiando una muestra.

Debido a que la pasta de cemento reacciona de diferente manera según las diferentes potencias(watts) del láser, se elaboró una calibración para analizar con que potencia se obtenía un mejor resultado. Se midió la temperatura final de las muestras con cada una de las potencias Resistencia diseño (kg/cm²)potencia (watts)A/Ctiempo de irradiación (hrs) temperatura Alto(mm)Ancho (mm)Peso (gr)Resistencia obtenida (kg/cm²)% arriba °Cabajo °C Tabla 1. Calibración de potencia para un mejor comportamiento de la radiación láser sobre la muestra. Se tomó la decisión de irradiar las muestras con 3.5 watts de potencia del láser. Con potencias de 5.6 hacia arriba, el concreto alcanza temperaturas muy altas que fisuran el concreto.

Como parte de los alcances de la investigación, la caracterización mecánica en este caso la resistencia a la compresión se evaluó en el laboratorio de mecánica de suelos de la UAA.

Los tiempos de fraguado (tiempo en el cual influye el laser sobre la muestra de concreto) fueron anteriormente caracterizados para la elaboración de una tesis doctoral la cual aun no se termina, el tiempo de fraguado se caracterizó en base a la cantidad de agua, es por ello que para determinar cuanto tiempo se debe irradiar la muestra es en base a la relación A/C. Dicha caracterización tiene un comportamiento lineal. Se solicitó a la empresa CEMEX S.A de C.V el aditivo hidratium el cual es patente de dicha empresa, por lo cuál se elaboró una carta en donde nos comprometimos a entregar resultados con el fin de comprobar la utilización del aditivo. Este aditivo se usó para ver como influye la hidratación extra del concreto al estar este sometido a temperaturas elevadas por influencia de la radiación laser CO2.

Se elaboraron hojas Excel para el diseño de mezclas de concreto así como hojas para generar los gráficos correspondientes de la evolución del concreto en 3, 7 y 28 días. Se hacen sus debidos ajustes por Contenido de agua de los agregados

Para la elaboración de las probetas o muestras se llevó un control para poder elaborar en menos tiempo las 36 muestras representativas. Tabla 4. tabla para control de elaboración de muestras. No. De muestra Resistencia de diseño kg/cm² aditivo (hidratium) Radiación Potencia (Watts)Edad (Días) Temperatura arriba (°C) Temperatura abajo (°C) Peso (gr)Altura (mm) Diámetro (mm) Resistencia Experimental kg/cm² Toneladas 1250N/ANO N/ASI N/ANO N/ASI N/ANO N/ASI autocuradoNO autocuradoSI autocuradoNO autocuradoSI autocuradoNO autocuradoSI N/ANO N/ASI N/ANO N/ASI N/ANO N/ASI autocuradoNO autocuradoSI autocuradoNO autocuradoSI autocuradoNO autocuradoSI N/ANO N/ASI N/ANO N/ASI N/ANO N/ASI autocuradoNO autocuradoSI autocuradoNO autocuradoSI autocuradoNO autocuradoSI Tabla 4. tabla para control de elaboración de muestras.

Se definió una metodología para la elaboración de las mezclas con fin de obtener la menor variación posible, los cilindros utilizados son de PVC (policloruro de vinilo) de 1.5” x 3” sellados de un lado con una tapa de acrílico. El colado se realiza en 3 capas, cada capa recibe 20 piquetes con un perfil de acero de 3mm de diámetro, a cada capa adicionalmente se le golpea 15 veces sobre la mesa para eliminar grande poros u oquedades. Al día siguiente al colado se extrae la muestra para sumergirla en agua hasta su edad en la que debe ser sometida a compresión. Una vez realizadas todas las muestras se probaron todas a compresión obteniendo los valores de la tabla anterior. (Ver Tabla 4) Se llevó un registro fotográfico detallado para tener respaldo de la información.

Se tomaron pesos, alturas y diámetros de cada una de las probetas, para alimentar a la prensa hidráulica con la información necesaria para obtener resistencia a la compresión. Se cabecearon las probetas con azufre para lograr una distribución de esfuerzos adecuada sobre el área de la probeta, una vez que llegaron a la falla se separaron en bolsas de plástico para evitar contaminación de la muestra y obtener polvo para la espectroscopia Raman.

Se obtuvo polvo de cada probeta para la espectroscopia Raman. En el espectrómetro Raman se introdujo el polvo obteniendo de cada muestra su espectro promedio tomando datos de 5 puntos y obteniendo una fotografía de la microestructura.

Tabla 2. Evolución del Concreto f’c=250kg/cm ² en 3, 7 y 28 días irradiado y sin irradiar, sin presencia de aditivo autocurante. Tabla 3. Evolución del Concreto f’c=300kg/cm ² en 3, 7 y 28 días irradiado y sin irradiar, sin presencia de aditivo autocurante. concreto 250 sin aditivo Sin irradiarf´cIrradiadof´c concreto 300 sin aditivo Sin irradiarf´cIrradiadof´c

Tabla 2. Evolución del Concreto f’c=350kg/cm ² en 3, 7 y 28 días irradiado y sin irradiar, sin presencia de aditivo autocurante. Tabla 3. Evolución del Concreto f’c=250kg/cm ² en 3, 7 y 28 días irradiado y sin irradiar, con presencia de aditivo autocurante. concreto 350 sin aditivo Sin irradiarf´cIrradiadof´c concreto 250 con aditivo Sin irradiarf´cIrradiadof´c

Tabla 2. Evolución del Concreto f’c=300kg/cm ² en 3, 7 y 28 días irradiado y sin irradiar, con presencia de aditivo autocurante. Tabla 3. Evolución del Concreto f’c=350kg/cm ² en 3, 7 y 28 días irradiado y sin irradiar, con presencia de aditivo autocurante. concreto 300 con aditivo Sin irradiarf´cIrradiadof´c concreto 350 con aditivo Sin irradiarf´cIrradiadof´c

Foto de microestructura irradiada Foto de microestructura sin irradiar

Foto de microestructura irradiada Foto de microestructura sin irradiar

2 espectros del cemento(arriba) vs espectro de la grava (abajo) con y sin radiación.

INTERPRETACIÓN DE LAS TEMPERATURAS DE LAS MUESTRAS

CONCLUSIONES Los gráficos y el estudio dan resultados acerca de como la grava está obstruyendo la propagación del campo magnético, absorbiendo la energía y propagándola en forma de calor es por eso que en las probetas irradiadas tenemos una mayor temperatura en la parte superior que es donde pega el láser y los agregados pétreos absorben la energía haciendo un efecto temazcal, logrando que se pierda mas rápido el agua es por eso que se reducen los tiempos de fraguado. Si bien no está mejorándose la resistencia la compresión de las muestras, porqué está disminuyendo dicha resistencia??- Se disminuye por la perdida repentina de agua en las horas inicial de fraguado y por el aumento en la temperatura. Es importante seguir investigando sobre materiales y metodologías alternativas, para lograr mejor desempeño mecánico de los materiales estructurales.

GRACIAS