Concretos Ecológicos Ing. Carlos Guerra C.

Fundamentos del Concreto Versatilidad, bajo costo y alta resistencia Es el material de construcción más utilizado en el mundo Material más usado después del agua Se producen más de 7 billones m3/año Más de 1m3/año por cada ser humano Versatilidad, bajo costo y alta resistencia

DEFINICIÓN DE CONCRETO El concreto es un material constituido por la mezcla en cierta proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos; que inicialmente denota una estructura plástica, moldeable y que posteriormente adquiere una consistencia rígida con propiedades aislantes y resistentes, lo que lo hace un material ideal para la construcción.

Propiedades del Concreto La estructura del concreto no es homogénea y en consecuencia no es isotrópica, es decir no mantiene las mismas propiedades en diferentes direcciones. Trabajabilidad.- Está definida por la mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte y colocación del concreto. Resistencia.- La resistencia en compresión del concreto es el parámetro de referencia mas difundido a nivel de diseño estructural, para evidenciar las características resistentes y la calidad de un concreto. Durabilidad.- Capacidad del concreto para ofrecer un comportamiento adecuado en el transcurso de la vida en servicio del elemento estructural.

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¿SERA EL CONCRETO EL MATERIAL DE CONSTRUCCION DEL SIGLO XXI?

Indicadores Internacionales de la Industria del Cemento 71. …as well as, the continued “know-how”, “technology”, and “ability” to provide ongoing support to ensure your specifications.

En el Siglo XX el consumo de cemento se incrementó en 3000% en el mundo en 80 años

MAYORES CONSUMIDORES DE CEMENTO (Millones de Toneladas)

CONSUMO DE CEMENTO MUNDIAL POR CONTINENTES

Distribución de la producción y consumo de cemento y concreto en el país

INDUSTRIALIZACION INCIPIENTE La industria de la construcción formal utiliza el concreto premezclado en muy pequeña proporción INDUSTRIALIZACION INCIPIENTE

TENDENCIAS DE CONSUMO DEL CEMENTO EN EL SIGLO XXI La tasa se mantendrá o incrementará por el fenómeno Chino y la Comunidad Europea. El desarrollo tecnológico no está orientado a reemplazarlo sino a producirlo con fuentes de energía diferentes al petróleo. Es una industria contaminante pero con alternativas de reducción viables.

TENDENCIAS EN LOS TIPOS DE CEMENTO EN EL SIGLO XXI Por cada Ton de cemento producido se arroja 1 Tonelada equivalente de CO2 al medio ambiente. Protocolo de Kyoto. Cementos con Adiciones Minerales ..................

ADICIONES MINERALES Las adiciones minerales (diferentes a los aditivos) son compuestos naturales o artificiales que se incorporan al cemento o directamente al concreto con el objeto de mejorar el comportamiento del cemento o concreto en estado fresco y/o endurecido.

Clasificación de las Adiciones Minerales

Puzolana natural de origen volcánico pumítico Material silíceo o sílico-aluminoso, que por si mismo puede tener poca o ninguna actividad hidráulica pero que, finamente dividido y en presencia de agua, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio para formar compuestos que poseen propiedades hidráulicas. Puzolana natural de origen volcánico pumítico

CLASIFICACIÓN DE PUZOLANAS (Norma ASTM C 618) Clase N: Puzolanas naturales crudas o calcinadas, tal como las diatomitas; tufos y cenizas volcánicas, calcinadas o sin calcinar; y materiales que requieren de calcinación para inducir propiedades satisfactorias. Clase F: Ceniza volante producida por la calcinación de carbón antracítico o bituminoso. Cenizas que poseen propiedades puzolánicas. Clase C: Ceniza volante producida por la calcinación de carbón sub-bituminoso o lignito. Esta clase de ceniza, además de tener propiedades puzolánicas, también tiene propiedades cementiceos.

CENIZAS VOLANTES Las Cenizas Volantes, son el residuo finamente dividido, de las plantas generadoras de energía eléctrica, como subproducto industrial resultado de la combustión del carbón molido.

Producción del Fly Ash

SILICA FUME - MICROSILICE La Silice Fume – Microsílice es una sílice no cristalina ultra fina producida en los hornos de arco eléctrico como un sub producto industrial de la producción de metales de sílice y aleaciones de hierro-sílice.

Producción Silica Fume

ESCORIA DE ALTOS HORNOS Escoria de Alto Horno es un material vítreo formado de la escoria fundida producida en altos hornos como subproducto industrial en la producción del hierro empleado en siderurgia

Filler Calcáreo Es un mineral compuesto básicamente por carbonato de calcio que, dada su facilidad de molienda, se adiciona al cemento o se muele en forma conjunta con el clinker portland en molino de cemento y ejerce efectos beneficiosos sobre los morteros u hormigones en estado fresco. Adicionalmente, debido a su pequeño tamaño las partículas de filler calcáreo suelen mejorar la distribución granulométrica del cemento mejorando la resistencia temprana del hormigón.

Clinkerización ( Hornos )

Materiales Cementicios Suplementarios (SCMs) Reacción Hidráulica Fraguan y endurecen por reacción química con el agua. Reacción Puzolánica Reaccionan químicamente con el hidróxido de calcio (cal hidratada) en presencia de la humedad de los compuestos, de tal forma poseen características de los cementos.

Diagrama Ternario y Composición Comparativa

Estructura del cemento hidratado Agua Cemento

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en suspensión

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en suspensión

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en suspensión

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en suspensión

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación POROS DE GEL ESQUEMA DE POROS CAPILARES GEL DE CEMENTO HIDRATANDOSE AGUA SOBRANTE EN POROS CAPILARES

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado Agua con partículas de cemento en hidratación

Estructura del cemento hidratado + Material Cementiceo Suplementario

Estructura del cemento hidratado + Material Cementiceo Suplementario

Estructura del cemento hidratado + Material Cementiceo Suplementario

Estructura del cemento hidratado + Material Cementiceo Suplementario

Estructura del cemento hidratado + Material Cementiceo Suplementario

¿Porqué son tan importantes los materiales cementicios suplementarios?

Materiales Cementicios Suplementarios Subproductos industriales comunmente usados en los paises desarrollados Incluyen 

Fly ash - Ceniza Volante Tipo C

MICROGRAFÍA (SEM) DE UNA CENIZA VOLANTE TIPO F

Slag - Escoria

Silica Fume - Microsílice

Volcanic ash – Puzolana volcánica natural

Diatomaceous Earth – Puzolana Natural

Calcined Shade – Puzolana artificial

Calcined clay (Metacaolin) – Puzolana Artificial

Estructuras que contienen Cenizas Volantes

Estructuras que contienen Escorias (GGBFS)

Estructuras con Escorias (GGBFS)

Estructuras con Escorias (GGBFS)

Estructuras que contienen Microsílice

Estructuras que contienen Microsílice

Estructuras que contienen Microsílice

PUZOLANAS NATURALES Las Puzolanas Naturales son materias primas o calcinadas originadas de los depósitos naturales tales como las cenizas volcánicas

Cenizas volcánicas o pumicita

Cenizas volcánicas o pumicita

Cenizas volcánicas o pumicita

Cenizas volcánicas o pumicita

Pizarra calcinada

Pizarra calcinada

Pizarra calcinada

Pizarra y Ópalo calcinados

Arcilla calcinada

DURABILIDAD - RESUMEN DE EFECTOS Resumen de Efectos de SCM en el Concreto Endurecido

¿Qué tienen en común estos materiales cementantes suplementarios ?

Actúan a nivel microscópico con reacciones complejas

¿Qué va a posibilitar usar contenido mayores de SCM?

Efectos de los SCM en la Resistencia a la Compresión

Efectos de los SCM en la Resistencia a la Compresión

Efectos de los SCM en la Resistencia a la Compresión

Efectos de los SCM en la Resistencia a la Compresión

Efectos de los SCM en la Resistencia a la Compresión

Efecto de SCMs en la Resistencia a los Sulfatos ASTM C1012 Standard Test Method for Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution

Efecto de SCMs en la Resistencia a los Sulfatos Uso de cementos con bajo contenido de C3A: Resistencia moderada a los sulfatos (Tipo II, IP) Alta resistencia a los sulfatos (Tipo V+ SCMs) Tipo I – 14% C3A Tipo V+ SCMs– 1.2% C3A

Beneficios del uso de los SCMs en La Mitigacion de Las Patologias del Concreto Incrementa la resistencia a la compresión. Disminuye la permeabilidad. Incrementa la durabilidad. Reduce la reactividad Alcali-Silice. Reduce el Calor de hidratación. Reduce la formación de eflorescencia. Incrementa la trabajabilidad. Facilita el bombeo Mejora el acabado. Reduce la exudación. Reduce la segregación. Reduce la perdida del asentamiento.

Beneficios Ecológicos Ahorro de energía no renovable Protección del medio ambiente - Reducción de la emisión de CO2, SO2, NOx. - Uso de subproductos industriales. Beneficios Económicos Reducción de costos

Mezcla Ternaria del Cemento - Sinergia Existe una sinergia pronunciada al combinar las Cenizas volantes con la microsílice Mezcla Ternaria : Cemento portland + 2 SCM´s Mezcla Cuaternaria : Cemento portland + 3 SCM´s

Especificación ASTM para adiciones minerales

Resumen Las adiciones minerales mejoran el comportamiento del concreto en estado fresco y endurecido. Las adiciones minerales favorecen la durabilidad del concreto al disminuir la permeabilidad del mismo. La utilización de adiciones minerales contribuye a proteger el medio ambiente al disminuir tanto la emisión de gases producto de los hornos cementeros como la quema de combustibles fósiles. La mayoría de los adiciones minerales son desechos industriales, por lo que su utilización protege el medio ambiente. Las adiciones minerales reducen los costos de producción del concreto.

Gracias