Efectos sobre el concreto endurecido 69 

Dentro de los efectos en el concreto endurecido debidos a la inclusión del humo de sílice, se tiene mezclas de concreto más densas y homogéneas, disminuyendo en gran cantidad los poros de tamaño considerable, reduciendo así la permeabilidad del concreto (Baghabra, 2007).

En cuanto a la resistencia a la compresión, el humo de sílice contribuye enormemente al desarrollo de la resistencia a la compresión debido al efecto de llenante, (por el tamaño de las partículas) y las excelentes propiedades como puzolana (alto contenido de sílice). Existen varios factores que afectan el desarrollo de la resistencia de concreto con humo de sílice, entre ellas: la cantidad de adición, relación agua/cementante, uso y dosificación de aditivo plastificante, entre otros. En su investigación, (Bentur et al., 1987), reportó que la resistencia del concreto adicionado con humo de sílice es mayor que el de la pasta adicionada con humo de sílice, debido a la influencia de los agregados y el fortalecimiento del enlace entre estos y la pasta de cemento haciendo de la interface una estructura menos porosa y más homogénea. (Mazloom, et al., 2004), investigaron la influencia de humo de sílice (0, 6, 10, y 15) %, en la resistencia a la compresión del concreto hasta la edad de 400 días, observando que a los 28 días, el concreto con humo de sílice era un 21 % más resistente que el de control; además que el desarrollo de resistencia a la compresión de los concretos adicionados con el SF era insignificante después de los 90 días, al contrario de los concretos sin adición. Resultados similares reportó (Wild, et al., 1996), quien atribuye este efecto a la rápida formación de una capa de inhibición del producto de reacción, que impide una reacción adicional de humo de sílice con hidróxido de calcio más allá de 90 días.

(Sobolev, 2004), evaluó la resistencia a compresión de concretos de alta resistencia y observó que el aumento en dosis de superplastificante de 8 a 18 % condujo a una reducción de a/mc desde 0,31 hasta 0,26 y mejoró la resistencia a la compresión del concreto de 86 a 97 MPa, este último para el concreto adicionado con humo de sílice. De otro lado, (Hooton, 1993), determinó las resistencias a compresión de concretos

adicionados con 0, 10, 15 y 20 % de humo de sílice hasta la edad de 5 años, encontraron que los concretos adicionados con humo de sílice presentaron mayores resistencias en las edades entre 7 y 91 días; el concreto sin adición continuó ganando resistencia en edades más avanzadas, con un aumento del 55 % entre 28 días y 5 años. Por el contrario, a largo plazo, el aumento de la resistencia de los concretos adicionados con humo de sílice era muy bajo y las resistencias a los 5 años fueron de ± 12% superiores. En resumen, han sido muchas las investigaciones llevadas a cabo para evaluar las propiedades de los concretos adicionados con humo de sílice, en especial su resistencia a la compresión, presentando en la mayoría de los casos resultados favorables.

De otro lado, también se han realizado ensayos para evaluar la resistencia a la tensión indirecta, se evaluó esta propiedad en concretos adicionados con humo de sílice en diferentes proporciones, siendo evidente muy poco el aumento de la resistencia y en algunos casos inclusive disminución, a mayor porcentaje de adición de humo de sílice, tal como lo reporta (Hooton, 1993) y (Bhanja & Sengupta, 2005). Por su parte, (Almusallam et al., 2004) evaluaron esta propiedad en concreto elaborado con agregados gruesos de baja calidad (piedra caliza calcárea, dolomítica, y cuarcita y escoria de acero); con una relación a/mc de 0,35 y un agregado grueso a fino relación global de 1,63. Los autores encontraron que la resistencia a tracción indirecta aumentó con la edad, observándose una mayor resistencia a la tracción indirecta en las muestras adicionadas con el 15 % de humo de sílice.

Otra de las propiedades importantes del concreto es su resistencia a la flexión; (Bhanja & Sengupta, 2005), estudiaron la contribución de humo de sílice en la resistencia a la flexión del concreto de alto rendimiento (HPC). Elaboraron cinco series de mezclas de concreto, en relaciones agua/cementante de 0,26, 0,30, 0,34, 0,38 y 0,42 con sustitución parcial de cemento por igual peso de humo de sílice de 0, 5, 10, 15, 20 y 25 %. Se observó que el humo de sílice parecía tener un efecto pronunciado sobre la resistencia a la flexión en comparación con la resistencia a tracción indirecta. Para resistencias a la flexión, incluso porcentajes muy altos de humo de sílice mejoraron significativamente la resistencia. También se encontró que hubo un aumento constante en esta propiedad a medida que se incrementaba el porcentaje de reemplazo. Por su parte, (Kılıç et al., 2008), examinaron la influencia del tipo de agregado en las características de resistencia a la flexión de

concretos adicionados con humo de sílice. Se utilizaron cinco tipos diferentes de agregados (gabro, basalto, cuarcita, caliza y arenisca). El porcentaje de adición usado fue del 15 %, la relación a/mc fue de 0,35. La cantidad de superplastificante usado fue de 4%. Demostraron que la resistencia a flexión aumentaba a mayores edades de curado y que el concreto de piedra arenisca mostró la resistencia a la flexión más baja, mientras que el concreto con gabro (roca ígnea plutónica), presentó la más alta.

Una de las propiedades del concreto que tiene que ver con las deformaciones y deflexiones que se presentan en los elementos estructurales de concreto, es el módulo elástico. (Hooton, 1993), en sus estudios, evaluó esta propiedad en concretos adicionados con humo de sílice, hasta la edad de 365 días, observando valores similares al de los concretos sin adición a los 28 días, e incrementos a mayores edades de ensayo. Por su parte (Mazloom, et al., 2004), investigaron el efecto de humo de sílice en el módulo elástico secante, observando un aumento de este al aumentar el nivel de reemplazo del humo de sílice. De otro lado, (Almusallam, et al., 2004), determinaron el efecto de humo de sílice en el módulo elástico en concretos preparados con cuatro tipos de agregados gruesos de baja calidad, a saber: piedra caliza calcárea, dolomítica y cuarcita y escoria de acero, encontrando que el tipo de agregado grueso tuvo un efecto significativo en el módulo de elasticidad del concreto. El módulo de elasticidad del concreto con agregado cuarcita y escoria fue el más alto, mientras que el módulo de elasticidad del concreto con agregado de piedra caliza calcárea, fue el más bajo. En promedio, el aumento en el módulo de elasticidad fue de 16 y 32 % debido a la incorporación de 10 y 15 % de humo de sílice, respectivamente.

Igualmente se han llevado a cabo investigaciones para evaluar la porosidad del concreto adicionado con humo de sílice. En su estudio (Igarashi et al., 2005), evaluaron la porosidad capilar y la distribución de tamaños de poros en concretos adicionados con 10 % de humo de sílice en edades tempranas. Concluyendo que los concretos con humo de sílice tienen menos porosidad que los concretos normales, incluso a una edad temprana de 12 a 24 horas. De otro lado (Khan, 2003), observó que la inclusión de humo de sílice (0 % a 15 % como reemplazo parcial del cemento) dio lugar a reducciones más significativas en la porosidad en las mezclas. Sin embargo, la reducción en la porosidad fue mayor cuando el humo de sílice se incorporó en el nivel de reemplazo hasta 10 %, más allá del cual la reducción fue marginal. De igual manera (Poon, et al., 2006),

estudiaron la porosidad del concreto adicionado con el 5 % y 10 % de humo de sílice mediante la técnica de Porosimetría por intrusión de mercurio (MIP), observándose un decrecimiento de la porosidad.

2.3.3 Limitaciones del humo de sílice

Si bien el humo de sílice puede traer muchas ventajas para la mezcla de concreto y ayudar para la preparación de un concreto de alta calidad, existen ciertos factores que no se deben pasar por alto, como son: (Baghabra, 2007).

 Se requiere tiempo de curado de mínimo 24 horas para evitar fracturas debido a la contracción de volumen.

 El humo de sílice tiende a disminuir la ductilidad, y como se sabe, el concreto es frágil de por sí.

 No está probada la compatibilidad del humo de sílice con todos los tipos de aditivos superplastificantes.

 El uso del humo de sílice, como se mencionó, tiende a generar rápida pérdida de asentamiento, por lo que es recomendable la incorporación de un aditivo retardante.

 Debido a su alta superficie específica, se tienen mayores requerimientos de agua y presentando tendencia a mayor contenido de aire atrapado, si no se usa un superplastificante adecuado.

De acuerdo con lo reportado en el estado del arte, se puede concluir que tanto el FCC como el MK han sido usados en pastas y morteros y basados en los resultados de las diferentes investigaciones se puede concluir que tienen gran similitud en su composición química y comportamiento, a la vez que una alta reactividad y buen comportamiento en las diferentes propiedades estudiadas. De otro lado, el SF es una adición más reconocida en el medio colombiano y a nivel mundial, en los últimos años se han realizado diferentes investigaciones tanto en pastas, morteros y concretos concluyendo que también presenta una alta reactividad y un buen comportamiento, tanto en sus propiedades mecánicas como de durabilidad.

Basados en esto, se decidió realizar una investigación que permitiera verificar el comportamiento en los valores de las propiedades en estado fresco y endurecido tanto del FCC como el MK, cuando es incorporado dentro de mezclas de concreto, y hacer la respectiva comparación con los valores presentados por mezclas de concreto adicionados con SF, la cual es una puzolana reconocida a nivel mundial. Todo esto en busca de promover el uso de residuos industriales, que reducen la contaminación ambiental y quizás posiblemente brinde mejoras en los valores de las propiedades de concretos.

A continuación se presenta el objetivo general y los objetivos específicos, con ellos se pretende llenar en gran medida los vacíos presentes en cuanto al comportamiento del FCC y del MK cuando hacen parte de mezclas de concreto, como reemplazo parcial de cemento.

3. OBJETIVOS