Impacto del uso de las combinaciones del bioproducto MEF 32 y aditivos comerciales sobre la retracción en hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Construcciones Departamento de Ingeniería Civil. TRABAJO DE DIPLOMA Título: Impacto del uso de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos comerciales sobre la retracción en hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María.. Autor: Gilberto Enrique Alvarez Delgado Tutor: MSc. Ing. María Betania Díaz García Santa Clara, 2015 "Año 57 de la Revolución".

(2) PENSAMIENTO. “Largo es el camino de la enseñanza por medio de teorías; breve y eficaz por medio de ejemplos” Séneca.

(3) DEDICATORIA. A mi mamá, porque a ella le debo todos mis logros. A mi papá, por creer en mí y convertirme en la persona que soy hoy. A mi hermana Maricarmen, que vea en mí el resultado del sacrificio y el esfuerzo a lo largo de estos años. A mis abuelos Teresa y Enrique, para que vean cumplidos sus sueños..

(4) AGRADECIMIENTOS. Quisiera agradecer antes que nadie a mis padres María Rosa y Gilberto por tanto amor y comprensión durante todo este tiempo. A mi hermana Maricarmen, por apoyarme en todo momento. A mis Abuelos Enrique y Teresa, por estar siempre pendiente de mí. A mi novia Yaimii, por estar siempre a mi lado dándome fuerzas para seguir adelante. A mis amigas Lianet, Irisbet, Lilibeth e Ismaida, por su ayuda con los ensayos. A mi tutora María Betania, por su apoyo en el desarrollo de este trabajo. Al personal del Laboratorio de la ECOT, por toda la ayuda brindada especialmente a Artiles. A mis compañeros de aula, por estar a mi lado estos 5 años. A mis compañeros de cuarto Joty, Mota, David, Lastre, Tony, Leo, Alney, el Cadete, Lenier y Cintra, por los buenos momentos vividos. A todos,. Muchas Gracias.

(5) RESUMEN El uso de aditivos es una variante que tiene un alto costo. Es por ello que los países del tercer mundo se han visto obligados a desarrollar otras variantes que no implique el uso de los mismos. Una de las alternativas que se están investigando en este momento para sustituir los aditivos comerciales, se basa en el estudio de un aditivo plastificante de origen biológico, denominado por sus creadores como Microorganismos Eficientes Finlay (MEF). Precisamente en el siguiente trabajo se evalúa la combinación del bioplastificante orgánico conocido como MEF-32, con el aditivo superplastificante A2R9 y su efecto sobre la retracción en el hormigón producidos en la ECOT Cayo Santa María, para ello se variaron los porcientos de adición del bioproducto en 2% y 3%, y del A2R9 en 0.95%, 0.6% y 0.3% del peso del cemento. La investigación se realiza en dos etapas fundamentales, la primera es el estudio de las propiedades físico mecánicas como son asentamiento por el cono de Abrams y la resistencia a compresión a los 7 y 28 días y una segunda etapa que estudia la retracción por el método planteado en la norma ASTM-C-157 y por el canal de retracción, donde se puede conocer que el producto evaluado tiene propiedades reductoras de la retracción del hormigón. Los resultados de este trabajo contribuyen al conocimiento del efecto de bioproductos EM en hormigones y forman parte de una caracterización de estos bioproductos MEF para su futuro empleo como aditivos de producción nacional para la construcción..

(6) TABLA DE CONTENIDOS INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 CAPÍTULO I. Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico- mecánicas del hormigón .................................................... 6 1.1 Hormigón. Definición .................................................................................... 6 1.1.1 Origen del hormigón .............................................................................. 6 1.1.2 Materiales constituyentes del hormigón ................................................ 7 1.2 Aditivos utilizados en el hormigón ................................................................ 8 1.2.1 Antecedentes ........................................................................................ 8 1.2.2 Clasificación .......................................................................................... 9 1.2.3 Aditivo plastificante................................................................................ 9 1.2.4 Aditivo superplastificante ..................................................................... 10 1.2.5 Los aditivos en Cuba ........................................................................... 11 1.3 Tecnología de Microorganismos Eficientes. Surgimiento y desarrollo ....... 12 1.3.1 Principales microorganismos presentes en los microorganismo eficientes ........................................................................................................ 13 1.3.2 Usos básicos de la tecnología Microorganismos Eficientes ................ 14 1.3.3 Aplicación de la tecnología ME en la construcción ............................. 14 1.3.4 Experiencias nacionales con el uso de ME en la elaboración de pastas, morteros y hormigones .................................................................................. 15 1.3.5 Primera aplicación práctica de hormigón con bioplastificante en Cuba18 1.3.6 Bioproducto MEF-32 ........................................................................... 18 1.4 Retracción del hormigón............................................................................. 19 1.4.1 Factores que afectan la retracción del hormigón ................................ 21 1.4.2 Mecanismos y teorías de la retracción ................................................ 23 1.4.3 Ensayos para medir la retracción ........................................................ 24 1.4.4 Medidas para minimizar la retracción .................................................. 30 1.5 Conclusiones del capítulo........................................................................... 30.

(7) CAPÍTULO II. Materiales y métodos empleados para evaluar la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos comerciales sobre la retracción en hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María ........... 31 2.1 Materias primas utilizadas en la elaboración de las mezclas. Caracterización de los materiales empleados en la investigación ..................... 31 2.1.1 Cemento .............................................................................................. 31 2.1.2 Aditivo bioplastificante MEF-32 ........................................................... 32 2.1.3 Aditivo superplastificante A2R9 ........................................................... 33 2.1.4 Árido fino ............................................................................................. 34 2.1.5 Árido grueso ........................................................................................ 35 2.1.6 Agua .................................................................................................... 37 2.2 Diseño experimental de la investigación .................................................... 37 2.2.1 Declaración de las variables independientes ...................................... 37 2.2.2 Declaración de las variables dependientes ......................................... 38 2.2.3 Parámetros de estado ......................................................................... 38 2.3 Dosificaciones empleadas en el experimento ............................................ 38 2.4 Procedimiento para la fabricación de los especímenes ............................. 39 2.4.1 Preparación de los moldes .................................................................. 39 2.4.2 Revestimiento de los moldes con líquido desencofrante..................... 40 2.4.3 Pesaje de los materiales ..................................................................... 40 2.4.4 Fabricación del hormigón a escala de laboratorio. Mezclado .............. 41 2.4.5 Medición del asentamiento del hormigón hidráulico fresco mediante el cono de Abrams ............................................................................................. 41 2.4.6 Colocación .......................................................................................... 43 2.4.7 Desencofre .......................................................................................... 43 2.5 Descripción de los ensayos ........................................................................ 44 2.5.1 Ensayo de retracción........................................................................... 44 2.5.2 Ensayo de resistencia a compresión ................................................... 45 2.5.3 Canal de retracción ............................................................................. 47 2.6 Conclusiones del capítulo........................................................................... 48.

(8) CAPÍTULO III. Análisis de la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos comerciales sobre la retracción en hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María ........................................................ 49 3.1 Introducción ................................................................................................ 49 3.2 Análisis de la influencia de las combinaciones (MEF-32 + A2R9) en hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María .................................... 49 3.2.1 Análisis del asentamiento mediante el cono de Abrams ..................... 49 3.2.2 Análisis de la retracción mediane el método planteado en la norma ASTM C-157 .................................................................................................. 50 3.2.3 Análisis de la deformación mediante el canal de retracción ................ 57 3.2.4 Análisis del comportamiento de la resistencia a compresión .............. 59 3.3 Conclusiones del capítulo........................................................................... 61 CONCLUSIONES GENERALES .......................................................................... 62 RECOMENDACIONES ......................................................................................... 63 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 64 ANEXOS ............................................................................................................... 67 Anexo I Mediciones de longitud........................................................................ 67 Anexo II Mediciones de longitud por el canal de retracción ............................... 83 Anexo III Resultado de los análisis estadísticos de resistencia de las muestras 84.

(9) INTRODUCCIÓN. El hombre, desde sus inicios, ha tenido la necesidad de construir estructuras con diferentes fines, adaptando su entorno para satisfacer sus necesidades. Por eso, se han empleado diferentes materiales con el propósito de que las construcciones sean resistentes y duraderas. El hormigón es el material más usado por el hombre, estimándose que por cada habitante del planeta se producen como promedio 3 toneladas de hormigón cada año (Vizcaíno, 2014). El mismo, es el resultado de la combinación de cemento, áridos y agua. No es posible emplear cementos especiales para obtener hormigones con diferentes especificaciones, pero sí se pueden cambiar algunas de sus propiedades agregándole un elemento llamado aditivo. Un aditivo es un material que se agrega inmediatamente antes, durante o después de la realización de la mezcla, con el propósito de mejorar las propiedades del hormigón, tales como: resistencia, laborabilidad, fraguado, durabilidad, entre otras. En la actualidad, muchos de estos productos existen en el mercado y los podemos encontrar en estado líquido y sólido o en polvos y pastas. Firmas como BASF (Alemania), SIKA (Suiza), CHRYSO (Francia) o MAPEI (Italia), son responsables del 90% de la producción a nivel mundial, por lo que tienen monopolizado el mercado de aditivos químicos del cemento (Padrón, 2014). Los aditivos pueden clasificarse según las propiedades que son capaces de modificar en el hormigón fresco o endurecido. Los plastificantes son de los más utilizados en la construcción siendo su función conceder al hormigón fresco un mejor comportamiento en cuanto a laborabilidad; aunque también busca mejorar.

(10) INTRODUCCIÓN. 2. significativamente la resistencia y la durabilidad del hormigón final. El empleo de aditivos es una variante que tiene un alto costo, por lo que los países del tercer mundo se han visto obligados a desarrollar otras variantes que no implique el uso de los mismos. La tecnología EM (del inglés: Effective Microorganism), en español conocida como Microorganismos Eficientes (ME), fue creada por el japonés Teuro Higa, buscando las influencias positivas que pueden tener varios microorganismos normalmente encontrados en la comida o que se utilizan en procesos de producción de alimentos. Ha sido utilizada con éxito en diversas ramas de la economía como en las actividades agrícolas, obteniéndose cultivos de mejor calidad; en actividades avícolas, en la explotación porcina como probiótico para mejorar la producción y en el tratamiento de sus desechos para procesar los residuos, siendo uno de los grandes beneficios de incorporar ME, la notable disminución de malos olores. Otra de sus ventajas es que en Japón, se ha ensayado como aditivo para el hormigón, teniendo efecto plastificante (Cabrera, 2013). Por los buenos resultados que se han obtenido en estas investigaciones, el Centro de Investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales (CIDEM) comenzó a realizar estudios para evaluar el efecto que provoca la adición de bioplastificantes al hormigón. Los resultados son alentadores, y podrían constituir una alternativa viable para las producciones locales de materiales de la construcción (Cabrera, 2013). El bioplastificante MEF-32 fue producido en el Instituto Carlos J. Finlay, con el fin de elaborar un bioproducto a partir de la tecnología ME que sea capaz de lograr propiedades semejantes a los aditivos convencionales con un costo menor. La primera aplicación práctica de hormigón con un aditivo plastificante biológico basado en la tecnología de ME fue en la pavimentación de un hotel en la provincia de Villa Clara..

(11) INTRODUCCIÓN. 3. Por lo anteriormente plantado surge el siguiente Problema Científico ¿En qué medida la utilización de las combinaciones del MEF-32 al 2 y 3% y el aditivo comercial A2R9 al 0.95, 0.6 y 0.3% afecta la retracción en los hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María? Para ello se traza la siguiente Hipótesis De utilizar combinaciones del bioproducto MEF-32 y el aditivo comercial A2R9 en hormigones producidos en la Cayo Santa María, que influyan en la retracción, entonces se podrán utilizar dichas combinaciones como sustitutos de altos porcientos de aditivos comerciales. Para dar solución al problema planteado anteriormente se define el siguiente Objetivo general Determinar los valores de deformación en hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María, asociado a la retracción provocada por cambios de humedad relativa utilizando las combinaciones del bioproducto MEF-32 y el aditivo comercial A2R9. Para dar cumplimiento al objetivo general se desglosaron los siguientes objetivos específicos: Objetivos específicos  Examinar los antecedentes teóricos que fundamentan el estudio de la influencia de los microorganismos eficientes en la retracción del hormigón.  Determinar la influencia del cambio de volumen a las muestras de hormigones, con las combinaciones del MEF-32 y el aditivo comercial A2R9 en las dosificaciones utilizada en Cayo Santa María.  Evaluar la influencia de las combinaciones de MEF-32 y el aditivo comercial A2R9 en los cambios de volumen en los hormigones utilizados en Cayo Santa María. Tareas científicas  Realización de búsqueda bibliográfica sobre aditivos para hormigones y la influencia de los mismos en la retracción..

(12) INTRODUCCIÓN. 4.  Selección adecuada de los materiales bibliográficos referenciados a los aditivos para hormigones.  Selección de los materiales constituyentes del hormigón.  Definición del diseño de experimento.  Determinación de las dosificaciones a trabajar, teniendo en cuenta combinaciones de MEF-32. y el aditivo comercial A2R9 utilizados en el Cayo. Santa María.  Elaboración de los especímenes, partiendo del uso de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y el aditivo comercial A2R9 en hormigones utilizados en Cayo Santa María.  Realización del ensayo de cambio de volumen a las muestras de hormigón.  Determinación de la influencia de los componentes en la mezcla mediante el procesamiento estadístico de los resultados.  Escritura y entrega del trabajo de diploma.  Discusión del trabajo de diploma. Novedad y aportes al trabajo Se proporciona un entorno en el que se utilice combinaciones de MEF-32 y el aditivo comercial A2R9, logrando disminuir la retracción en los hormigones producidos en el Cayo Santa María, de ahí como aspecto novedoso, lograr una disminución del consumo de aditivos comerciales, reflejándose en un ahorro económico. Aportes Práctico  Brinda nuevas evidencias sobre el efecto plastificante de bioproductos MEF obtenidos industrialmente, en hormigones.  Presenta la influencia de combinaciones de MEF-32 y el aditivo comercial A2R9 sobre hormigones, teniendo en cuenta los cambios en su volumen. Económico.

(13) INTRODUCCIÓN. 5.  Potencia la disminución de los altos costos de hormigones con aditivos comerciales, al proponer la sustitución de estos por un aditivo orgánico de producción nacional. Estructura del trabajo Capítulo I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico- mecánicas del hormigón Hace referencia a la situación actual del hormigón en Cuba y el mundo; se ofrece información sobre los aditivos y su clasificación, así como la acción de ellos sobre las propiedades del hormigón y el uso de plastificantes comerciales en Cuba y el mundo. Se hace una reseña del surgimiento de la tecnología EM y las tendencias actuales del MEF y la influencia del mismo en la retracción del hormigón y los ensayos para caracterizarlos. Capítulo II: Materiales y métodos empleados para evaluar la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos comerciales sobre la retracción en hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María Se detallan las características de los materiales, los métodos, los procedimientos, los equipos y los equipos utilizados en los ensayos. Capítulo III: Análisis de la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF32 y aditivos comerciales sobre la retracción en hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María Se exponen los resultados obtenidos de los ensayos con su respectiva interpretación.

(14) CAPÍTULO I. Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico- mecánicas del hormigón. 1.1 Hormigón. Definición El hormigón puede definirse según la norma (NC-120, 2014) como un material constituido por una mezcla de cemento, árido grueso, árido fino y agua, con o sin la incorporación de aditivos o adiciones, que desarrolla sus propiedades al hidratarse el cemento. 1.1.1 Origen del hormigón El hormigón es un material de construcción empleado a lo largo de la historia del hombre. Sus inicios se remontan a la. Antigua Grecia, donde existieron. acueductos y depósitos de agua construidos con caliza calcinada, agua y arena, añadiendo piedras trituradas, tejas rotas o ladrillos, dando origen al primer hormigón de la historia. Los romanos lo emplearon en sus grandes obras públicas, utilizando tierras o cenizas volcánicas, conocidas también como puzolana, que contienen sílice y alúmina, que al combinarse químicamente con la cal daban como resultado el denominado cemento puzolánico (FIHP, 2002). A partir del descubrimiento del cemento Pórtland, en Inglaterra en el año 1811, se da un salto cualitativo y cuantitativo de gran envergadura, ya que comienzan a realizarse investigaciones y estudios para mejorar su calidad. Antes de su descubrimiento, se emplearon como aglomerantes la cal grasa, hidráulica y cementos naturales..

(15) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físicomecánicas del hormigón. 7. A mediados del siglo XIX aparecen las primeras construcciones de hormigón, empleando cemento. Primeramente se comenzó a utilizar en las obras marítimas, y más tarde, con el desarrollo de la siderurgia, en forma de hormigón armado, habiéndose extendido su empleo tanto en obras púbicas como urbanas. En la época actual se ha logrado que el hormigón tenga una alta calidad y la unión con el acero ha posibilitado la construcción de obras de todo tipo. Cada día con la experiencia y la investigación, surgen nuevas técnicas de preparación y aplicación, con el fin de aprovechar al máximo todas las buenas cualidades de este producto. 1.1.2 Materiales constituyentes del hormigón El cemento es un material mineral finamente molido, que después de ser mezclado con agua forma una pasta que fragua y endurece por medio de reacciones y procesos de hidratación y que, después de endurecer, conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua (NC-120, 2014). Áridos Áridos Los áridos (o agregados, como también se les denomina) constituyen una parte importante en el hormigón, no solo en el orden cuantitativo, ya que constituyen generalmente más del 75% del volumen del mismo, sino también en el comportamiento cualitativo. En ocasiones se le suele dar a los áridos una función puramente económica, presentándose simplemente como un material de relleno; sin embargo, los mismos tienen una importante función técnica, ya que tiene una gran repercusión en las propiedades de los hormigones, tanto en su estado fresco como en el endurecido. La disminución de la fisuración y de las variaciones volumétricas, así como las propias resistencias mecánicas que se logran, se debe en gran medida a la presencia de los áridos en el aglomerado. Debe tenerse en cuenta además, que la durabilidad y resistencia química que caracterizan al hormigón se deben en gran medida a estos componentes. (Betancourt, 2009b)..

(16) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físicomecánicas del hormigón. 8. Agua El agua, considerada como materia prima para la confección y el curado del hormigón, debe cumplir con determinadas normas de calidad. Esta deberá ser limpia y fresca hasta donde sea posible y no podrá contener residuos de aceites, ácidos, sulfatos de magnesio, sodio y calcio, sales, limo, materias orgánicas u otras sustancias dañinas, así como debe encontrarse exenta de arcilla, lodo y algas. Aditivos Los aditivos pueden definirse como una sustancia química que, añadida en una proporción menor del 5 % del peso del cemento, modifica las propiedades del hormigón en estado fresco y/o endurecido para el mejor comportamiento en las condiciones particulares de servicio (NC-228-1, 2005). 1.2 Aditivos utilizados en el hormigón En la actualidad, gracias al progreso de la industria química, los aditivos han sido incorporados al hormigón, existiendo una gran variedad de productos en el mercado que satisfacen la gran mayoría de las necesidades de los usuarios. El éxito de usar aditivos depende de la forma de uso y de la elección del producto apropiado. Su empleo se ha ido generalizando hasta el punto de constituir actualmente, un componente habitual del hormigón. Sin embargo, debe ser considerado cuidadosamente, siendo importante verificar cuál es su influencia en otras características distintas de las que se desea modificar. 1.2.1 Antecedentes Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los hormigones elaborados por los romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo. Ya en el 1930, se empleó ocasionalmente el sulfonato naftaleno formaldehido, para actuar como dispersante en hormigones con adiciones negro de humo, destinados a carriles de pavimentos, que por su coloración pudieran llamar la atención de los conductores de vehículos. Si bien en 1932 se registró una.

(17) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físicomecánicas del hormigón. 9. patente de los EE.UU. no se aplicó por su elevado costo y exceder los requerimientos de las construcciones de hormigón de esa época (Civil, 2014). 1.2.2 Clasificación Según la norma (ASTM-C-494, 1992), los aditivos se clasifican en: TIPO A: Reductor de Agua TIPO B: Retardador de Fraguado TIPO C: Acelerador de Fraguado TIPO D: Reductor de agua y Retardador TIPO E: Reductor de Agua y Acelerador TIPO F: Reductor de Agua de Alto Efecto TIPO G: Reductor de Agua de Alto Efecto y Retardador Por su parte, el código de buena práctica “Aditivos, Clasificación, Requisitos y Ensayos”, elaborado por el Centro Tecnológico del Hormigón (CTH), establece la siguiente clasificación: (Hormigón) . Retardador de fraguado. . Acelerador de fraguado y endurecimiento. . Plastificante. . Plastificante-Retardador. . Plastificante-Acelerador. . Superplastificante. . Superplastificante retardador. . Incorporador de aire. 1.2.3 Aditivo plastificante Los aditivos plastificantes son compuestos orgánicos e inorgánicos que permiten emplear menor cantidad de agua de la que se usaría en condiciones normales en el hormigón, permitiendo logar mejores características de trabajabilidad y también de resistencia al reducirse la relación agua/cemento (a/c). Usualmente, se reduce el contenido de agua por lo menos de un 5 a 10% (CivilGeeks, 2011)..

(18) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico10 mecánicas del hormigón. Las sustancias más empleadas para fabricarlos son los lignosulfonatos y sus sales, modificaciones y derivados de ácidos lignosulfonatos, ácidos hidroxilados carboxílicos y sus sales, carbohidratos y polioles. Principales funciones Los aditivos plastificantes tienen como principal función mejorar algunas de las propiedades del hormigón en estado fresco, endurecido y en el proceso de fraguado tales como: incrementar la laborabilidad, modificar la consistencia, lograr mayores resistencias a edades tempranas y finales, así como un mayor rendimiento del cemento. Cuidando no afectar la resistencia mecánica y manteniendo la consistencia en valores razonables, es posible reducir el consumo de cemento, aunque esta reducción depende del contenido total de finos en la mezcla (finos aportados por los áridos) (Mora, 2012). Recomendaciones de uso . Si se produce una sobredosis de aditivo, se debe comprobar la densidad de las probetas, pues esta indicará si se ha producido una oclusión de aire que pueda afectar a la resistencia.. . Si se produce un retraso del fraguado, se debe procurar que el elemento hormigonado no pierda agua, regándolo abundantemente y controlando la evolución de la resistencia de las probetas, ya que normalmente, el hormigón endurece más lentamente alcanzando mayores resistencias a largo plazo.. . Los silos de aditivo se deben mantener limpios, pues aunque estos productos contienen conservantes adecuados, en ocasiones pueden producirse fermentaciones si el silo se mantiene sucio y en climas cálidos. Las fermentaciones no degradan el aditivo a corto plazo, pero pueden producir espuma que perturba los dosificadores (Bettor).. 1.2.4 Aditivo superplastificante Probablemente la evolución tecnológica más radical entre los aditivos para el hormigón ha tenido lugar en los superplastificantes durante las últimas dos.

(19) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico11 mecánicas del hormigón. décadas. Estos, cumplen una función similar a los plastificantes, es decir aumentan la manejabilidad de las pastas de cemento y por lo tanto la del hormigón. Este incremento hace posible disminuir el contenido de agua y de cemento (son ahorradores de pasta) manteniendo la fluidez del material y su resistencia. Los superplastificantes se emplean una vez que la capacidad de los plastificantes ha llegado a su máximo. Son especialmente eficientes en hormigones con altos asentamientos, o de altas resistencias que implican en ambos casos contenidos elevados de pasta (Hermida, 2013). Los aditivos superplastificantes pueden reducir normalmente desde un 15 hasta un 40% del agua de amasado, manteniendo la consistencia constante. Se adicionan normalmente entre 0,5 y 2% del peso del cemento (Betancourt, 2009a). Recomendaciones de uso . Es necesario para su uso tener en cuenta las siguientes recomendaciones: Mezclar el aditivo al final del amasado, pero de forma que quede garantizada una buena homogeneidad. Siempre que se utilice una dosis superior a la prevista por el fabricante, deben realizarse ensayos.. . Mantener. limpios. los. silos. de. almacenamiento,. aunque. los. superplastificantes, por su composición, no suelen tener problemas de conservación. En general, los superplastificantes son compatibles con la mayoría de aditivos, aunque pueden tener algún problema con los aireantes, los cuales se adicionan en mayor medida cuando se combinan con superfluidificantes. El uso conjunto de plastificante y superfluidificante proporciona un efecto fluidificante muy elevado, que debe tenerse en cuenta (Bettor). 1.2.5 Los aditivos en Cuba En Cuba contamos en el mercado de la construcción con aditivos químicos de segunda. generación. avanzada. (poliacrilatos). y. de. tercera. generación. (policarboxilatos); sin embargo, las pruebas efectuadas hasta el momento con las materias primas que disponemos, no nos han permitido obtener tan elevadas.

(20) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico12 mecánicas del hormigón. prestaciones como en otros países. Esto puede deberse a que nuestros áridos, especialmente las arenas de trituración (que son la mayoría) adolecen de un elevado módulo de finura, o sea, de una carencia de finos, que es esencial para que estos aditivos manifiesten sus mayores posibilidades. Por otro lado los cementos cubanos tampoco se caracterizan por una finura elevada, al menos al nivel con que se cuentan en otros países. Por todo ello el balance actual de estos aditivos en cuanto a desempeño–costo no resulta adecuado si se les compara con los aditivos básicos de segunda generación modificados, a base esencialmente de naftalenos sulfonatos (Gómez, 2010). Actualmente se están llevando a cabo investigaciones para determinar los comportamientos de algunos productos como aditivos en la producción de morteros y hormigones, buscando un aditivo que sea completamente cubano y que por su precio pueda ser utilizado en algunos tipos de hormigones (Gómez, 2010). 1.3 Tecnología de Microorganismos Eficientes. Surgimiento y desarrollo Los ME son un cultivo mixto de microorganismos benéficos, producidos a través de un proceso natural y sin manipulación genética presentes en ecosistemas naturales, fisiológicamente compatibles unos con otros. La tecnología ME fue desarrollada en la década de los 80 por el Doctor Teruo Higa, profesor de la Universidad de Ryukyus en Okinawa, Japón, como una opción viable y sostenible para la producción agrícola y animal dentro de los parámetros orgánicos y biológicos para no afectar el medio ambiente, así como para lograr productos de alta calidad con bajo costo, siendo utilizada en más de 130 países del mundo (Salgado). Los ME han sido ampliamente utilizados en el sector agropecuario tanto en suelos como en cultivos, tratamiento de residuos orgánicos, aguas servidas, reducción drástica de plagas (moscas), eliminación de olores molestos producidos por la descomposición de excretas y orina, siendo aprobados en varios e importantes países (Salgado)..

(21) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico13 mecánicas del hormigón. El proceso de expansión de esta tecnología empieza en 1989 con el comienzo de la Primera Conferencia Internacional Kyusei de cultivo de naturaleza en Tailandia, donde obtiene validez científica (Hussain). 1.3.1 Principales microorganismos presentes en los microorganismo eficientes Bacterias Fotosintéticas (Rhodopseudomonas spp) Las. bacterias. fotosintéticas. son. microorganismos. autosuficientes. e. independientes. Ellas sintetizan las sustancias útiles producidas por la secreción de las raíces, materia orgánica y/o gases perjudiciales (como el sulfuro de hidrógeno) utilizando la luz solar y el calor del suelo como fuentes de energía (Basaure, 2013). Bacterias Acidolácticas (lactobacillus spp) Estas bacterias producen ácido láctico a partir de azúcares y otros carbohidratos desarrollados por bacterias fotosintéticas y levaduras. Han sido usadas por mucho tiempo en la producción de alimentos como el yogurt, leches ácidas y pepinillos. Pero además el ácido láctico es un compuesto altamente esterilizador que suprime microorganismos patógenos e incrementa la rápida descomposición de la materia orgánica (Salgado). Levaduras (saccharomyces spp) Las levaduras sintetizan y utilizan las sustancias antimicrobianas que intervienen en el crecimiento de las plantas, a partir de los aminoácidos y azúcares producidos por las bacterias fotosintéticas, así como las de la materia orgánica y de las raíces de las plantas (Basaure, 2013)..

(22) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico14 mecánicas del hormigón. Fig. 1.1 Principales microorganismos presentes en los ME 1.3.2. Usos básicos de la tecnología Microorganismos Eficientes. EM-A: ha sido utilizado con éxito para aliviar malos olores en plantas de tratamiento de aguas fecales, donde ayuda además a reducir el volumen de lodo e incrementa la actividad de sedimentación al acelerar la descomposición orgánica del material. EM-BOKASHI: se emplea para acelerar la fermentación y descomposición anaeróbica de materiales de desecho orgánicos, así como para añadirlo al pienso o como alimento de animales para la mejora de su salud e inmunidad natural. EM-5: puede ser aplicado a todo tipo de plantas como preventivo de plagas destructoras de insectos, además de fortalecer el sistema inmune natural contra las enfermedades. EM-FPE: es un producto básico fermentado con extractos de plantas para su tratamiento. 1.3.3 Aplicación de la tecnología ME en la construcción En Japón, investigadores han estudiado la aplicación de los microorganismos eficientes en las mezclas de hormigón. Los resultados obtenidos revelan que son.

(23) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico15 mecánicas del hormigón. capaces de cambiar algunas propiedades del mismo como aumentar la resistencia a compresión después de 3 y 7 días, minimizar el efecto de carbonatación y formar un ambiente neutro donde se mejora la resistencia de morteros de cemento, resultando que con una concentración determinada de microorganismos anaerobios se podría aumentar la resistencia a compresión al máximo y además ayudar al aumento de la tensión superficial. (Yatim et al., 2009) 1.3.4 Experiencias nacionales con el uso de ME en la elaboración de pastas, morteros y hormigones En nuestro país se han realizado estudios para la aplicación de los ME, con el objetivo de mejorar las propiedades de las pastas, morteros y hormigones. Damaris Gómez Margolles en su trabajo de diploma evalúa la posible sustitución del B2R9, aditivo súper plastificante de alto rango por la adición del Microben, producido a partir de bacterias fotosintéticas y productoras de ácido láctico, levaduras, actinomycetes y hongos fermentadores. Para ello, realizó nueve ensayos al hormigón incorporando estos microorganismos, variando los porcientos de adición entre 4 y 6 % para contenidos de cemento entre 350 y 450 Kg. Demostró que el aditivo evaluado reduce alrededor de un 16 % de agua, comportándose como un plastificante. En el 2011, Marlié Abreu Rodríguez analizó el Microben como aditivo plastificante con el objetivo de obtener hormigones autocompactables (HAC) a través de la tecnología ME. Los hormigones obtenidos con el Microben cumplieron con los parámetros respetados para un HAC y su comportamiento fue similar al aditivo comercial N-200, por lo que demuestra su carácter plastificante (Peña, 2013). Adel Enrique Mora en su tesis “Evaluación del “IH-Plus” como bioplastificante en la producción de pastas y morteros”, comparó el bioproducto IH-plus con Mapefluid N200 (MAPEI) y el EM-1 de Japón, a través de los ensayos: Cono de Marsh (fluidez en pastas), Aguja de Vicat (tiempo de fraguado inicial y final en pastas) y Mesa de fluidez (consistencia en morteros); todos estos con el objetivo de lograr una caracterización reológica de pastas y morteros aditivados con ME. En base a sus resultados, sugirió el uso del IH-Plus como aditivo plastificante en.

(24) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico16 mecánicas del hormigón. una dosificación del 6% del peso de cemento. Además, comprobó que el bioproducto con una reducción del 75% de agua se comportó de forma similar al N200, en cuanto a fluidez de pastas, cuando se empleó en dosis de 2 y 2,5% del peso del cemento. Por ello asumió que el bioproducto IH-plus se comportó como un plastificante de moderada actividad en morteros (Cabrera, 2013). Cabrera (2013) comparó los bioproductos MEF 19, MEF 20 y MEF 30 con los aditivos de alto impacto N200 y SX 32, donde comprobó que la adición de estos bioproductos incrementan la plasticidad de las pastas con la misma relación a/c, aunque los índices de esta variable fueron menores que los obtenidos con los aditivos plastificantes comerciales. Además se apreciaron efectos cualitativos tales como: variaciones de la consistencia de la pasta durante el amasado, cambios de la textura superficial, agrietamientos en la superficie de pasta solidificada, y se pudo diferenciar cualitativamente el comportamiento del fraguado en cada caso. Los mayores valores de índice de plasticidad (IP) se obtuvieron con MEF 19 y MEF 30. Estos bioproductos contienen porcentajes mayores de sólidos solubles (determinados por refractometría) que el MEF 20. Aunque se requiere de estudios más profundos, se pudo establecer de forma preliminar una relación entre el contenido de sólidos solubles y el IP en pastas: a mayor contenido de sólidos solubles, mayor IP (MEF 19> MEF 30> MEF 20). En base a los resultados seleccionó el bioproducto MEF 19. Los ensayos físicos y reológicos dieron resultados satisfactorios y demostró que con una dosis del 8% del peso del cemento, se logra un efecto plastificante comparable con el producido por el aditivo N-200 al 0,5% y que además de las propiedades plastificantes tiene efecto retardador del fraguado. (Rodríguez, 2014) realizó una caracterización del bioproducto MEF-32, tomando como referencia el MEF-19 y aditivo comercial Dynamon SRC 20. Al analizar el valor de la densidad del bioproducto MEF-32, comprobó que se encuentaba en valores no alejados de las referencias. Por otra parte, los valores para los tres aditivos están cercanos a la densidad del agua y al comparar los resultados de los.

(25) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico17 mecánicas del hormigón. sólidos totales, los valores para el MEF-32 y para la referencia MEF-19 son inferiores con respecto al Dynamon SRC-20. En cuanto a los valores de pH obtenidos para el MEF-32, se observa que el mismo está en la zona ácida de la escala del pH, lo cual concuerda con las condiciones del proceso de fermentación para desarrollar este bioproducto. Este, es similar al obtenido para la referencia MEF-19. Conjuntamente, al analizar los valores de la conductividad eléctrica obtenidos para el MEF-32, se deduce que existe una elevada presencia de electrolitos. Al contrastar estos valores con respecto a las referencias se observa que están en la misma escala de los ms/cm; en el caso del MEF-19, este presenta una composición química con varios metales disueltos y polímeros como el Dynamon RSC-20 en disolución conteniendo múltiples centros cargados. Mediante el ensayo del Minicono se comprobó el efecto plastificante de los productos MEF aunque fue inferior con respecto al aditivo comercial, a pesar de que este último fue utilizado a una dosis menor, lo que demuestra la eficiencia que presenta el superplastificante, debido a que está formado por moléculas diseñadas para ejercer un esparcimiento marcado en las mezclas de cemento. Al comparar los resultados del índice de plasticidad entre el MEF-32 y el MEF-19, se observa que en el caso del MEF-32 los resultados fueron menores en todas las dosis empleadas, y se mantuvo la tendencia de trabajos similares realizados con el MEF-19, donde a medida que se incrementó la dosis aumentó el IP. A través de la caracterización parcial que incluyó parámetros tales como: densidad picnométrica, pH, conductividad eléctrica, sólidos totales disueltos, sólidos totales y solubles y la identificación de grupos funcionales, evidenció que el bioproducto MEF-32 presenta una elevada complejidad química. También se verificó que el pH y la concentración de sólidos solubles en el bioproducto MEF-32, tuvieron influencia en la plasticidad de las pastas de cemento P-35. El incremento del pH modificó las características químico-físicas del MEF-32, provocando un aumento en el IP..

(26) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico18 mecánicas del hormigón. 1.3.5 Primera aplicación práctica de hormigón con bioplastificante en Cuba La primera aplicación práctica de hormigón con un aditivo plastificante biológico basado en la tecnología de ME se produjo el 31 de Julio de 2013, donde fue colocado en la pavimentación de un hotel en la provincia de Villa Clara, llevada a cabo por el CIDEM. Para esta primera aplicación práctica se produjeron 4 m3 de hormigón, diseñados para alcanzar 25 MPa de resistencia en la planta de pre-mezclado de la Empresa Constructora de Obras para el Turismo, que construye los hoteles de la cayería norte de Villa Clara. El aditivo, denominado "MEF", se produjo gracias a la interacción entre especialistas del CIDEM, la Estación Experimental de Forrajes Indio Hatuey y el Instituto Carlos J. Finlay, entre otras instituciones, con el objetivo de suplir la demanda que presenta el uso de aditivos superplastificantes en el hormigón. Un metro cúbico de hormigón de 30 MPa consume entre 3-12 litros de estos productos, cuyo precio está entre uno y cinco dólares americanos. El uso de plastificantes en Cuba puede representar hasta un 15% del costo de un metro cúbico de hormigón (Martirena, 2014a). El plastificante se encuentra aún en su fase de desarrollo. El principal problema en la actualidad es la alta dilución con el que se produce, que obliga a emplear altas dosis del producto para lograr el efecto deseado, aunque se ha podido comprobar que el aditivo produce mejoras en la laborabilidad de las mezclas de hormigón, así como que este último no presenta problemas como la exudación o segregación del árido (Martirena, 2014a). 1.3.6 Bioproducto MEF-32 Entre los años 2012 y 2013 se realizaron pruebas extensivas a más de 40 formulaciones del aditivo MEF, de todas estas, la número 32 fue la que brindó mejores resultados. El producto fue objeto de un detallado estudio con modernas técnicas analíticas que corroboraron que el producto tenía un moderado efecto.

(27) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico19 mecánicas del hormigón. plastificante y una capacidad de mejorar la viscosidad en el rango de superplastificantes comerciales como los usados en Cuba (Martirena, 2014b). Considerando estos resultados en el año 2014, se decidió trabajar en aplicaciones combinadas (llamadas en la literatura “cocteles”), donde el superplastificante comercial es sustituido parcialmente por el producto MEF32, con el objetivo de reducir el consumo de superplastificantes, y mejorar las propiedades de los hormigones. El trabajo incluyó estudios en pastas, morteros y hormigón, realizándose aplicaciones extensivas en la construcción de muros de edificios conocidos como “bungalows” en los hoteles de cayo Santa María, con la colaboración de la AEI-UCM-BBI (Martirena, 2014b). 1.4 Retracción del hormigón La retracción es un fenómeno intrínseco del hormigón que está relacionado con la pérdida paulatina del agua en la mezcla. El fenómeno en cuestión, se refiere a que el hormigón experimenta variaciones de volumen, dilataciones o contracciones durante su vida útil por causas físico-químicas. La retracción no es una fuerza impuesta, sino una deformación impuesta al hormigón que provoca tensiones de tracción (Munizaga, 2009). La retracción es una propiedad inevitable no deseada en el hormigón que se encuentra expuesto por debajo de la condición de saturación, ligada a fenómenos patológicos de las construcciones; siendo una de las principales causas de fisuración, afectando directamente la durabilidad del hormigón (Castaño, 2009). Se pueden identificar básicamente cuatro tipos de retracción: retracción plástica, autógena, por secado y química. Retracción plástica La retracción plástica ocurre debido al cambio de volumen que se produce mientras el hormigón todavía está fresco, o sea, antes de endurecer. Cuando la velocidad de evaporación de agua desde la superficie del hormigón excede la velocidad de exudación, comienza el secado, resultando una gran tensión capilar desarrollada cerca de la superficie (Henríquez, 2011)..

(28) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico20 mecánicas del hormigón. Esta comienza cuando el hormigón está sujeto a una pérdida de humedad muy rápida, provocada por una combinación de factores como las temperaturas del aire y el hormigón, la humedad relativa, la geometría del elemento (mayor en secciones delgadas) y la velocidad del viento en la superficie de este material. Estos factores pueden combinarse y provocar niveles altos de evaporación superficial en todo tipo de clima, asociándose también a un alto contenido de cemento y/o baja relación a/c (Halvorsen and Poston, 1993). Retracción autógena La retracción autógena ocurre como resultado de la autodesecación del hormigón. Cuando no es añadida agua adicional al hormigón a través del curado, este comienza a consumirla químicamente durante la hidratación (Castaño, 2009). Es provocada por la tensión que se genera en la masa de hormigón no sujeta a fuerzas externas. Es directamente proporcional al contenido de cemento en la pasta e inversamente proporcional a la relación a/c. El encogimiento químico es la fuerza motriz detrás del encogimiento autógeno (Herrera, 2014). Retracción por secado La retracción por secado se produce por la pérdida del agua en el hormigón. Este fenómeno puede ocasionar en la pasta de cemento retracción de volumen de hasta un 1%. No obstante, los áridos agregados reducen estas deformaciones a valores cercanos a un 0,06%, haciendo menos grave este efecto en elementos de hormigón (Munizaga, 2009). La magnitud de la retracción por secado depende principalmente de la cantidad, tipo de agregados y del contenido de agua de la mezcla. Cuanto mayor sea la cantidad de agregados, menor será la retracción. Mientras más rígido sea el agregado, más efectivo será para reducir la retracción del hormigón y a mayor contenido de agua, mayor será la retracción por secado (Halvorsen and Poston, 1993). Retracción química.

(29) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico21 mecánicas del hormigón. La retracción química se origina durante el proceso de hidratación; el agua de amasado se combina químicamente con las diferentes fases del clínquer, sufriendo una reducción de volumen del orden de un 25 % (Ebensperger et al., 1991). La retracción química es influenciada ligeramente por el tipo de cemento, composición química y finura de este. Su desarrollo depende del grado de hidratación y de la relación a/c. Para relaciones a/c altas, la hidratación es acelerada, causando valores de retracción más altos en los primeros días, mientras que la final, después de completada la hidratación, alcanza los mismos valores que para relaciones a/c bajas. Solo para relaciones a/c inferiores a 0,40 la retracción química final es menor, debido a una hidratación incompleta (Ebensperger et al., 1991). 1.4.1 Factores que afectan la retracción del hormigón Contenido de áridos Un contenido de áridos con buenas características de dureza, baja absorción, densidad alta, y superficie rugosa, favorecen el control de la retracción, puesto que restringen las deformaciones que se presenten en la pasta de cemento (Castaño, 2009). (Moon et al., 2005) expresó que la retracción, además del volumen relativo de árido y la rigidez del mismo, depende también de la forma del árido y el espacio entre partículas. Relación agua/cemento Uno de los factores más importantes es la relación a/c de la mezcla, ya que su incremento tiende a aumentar la retracción y al mismo tiempo, reducir la resistencia del hormigón. Un incremento en el contenido del cemento aumenta también la retracción y, por tanto, la tendencia a formar fisuras; sin embargo, el efecto sobre la resistencia es positivo. Por otro lado, los hormigones con un contenido de agua mayor presentan magnitudes de retracción por secado muy superiores, provocados por el agua que se escapa durante el endurecimiento.

(30) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico22 mecánicas del hormigón. (evaporación y auto-desecación) y provoca la caída de la resistencia (Herrera, 2014) (Munizaga, 2009). Curado y las condiciones de almacenamiento El curado prolongado con humedad retrasa la retracción, pero el efecto del curado sobre la magnitud de retracción a largo plazo es pequeño, aunque bastante complejo. En lo que se refiere a la pasta de cemento, este proceso provoca una retracción final mayor, pero la pasta se vuelve más fuerte con el tiempo y resulta capaz de resistir la tendencia a contraerse sin fisurarse. Un hormigón bien curado se contrae más rápidamente a partir del cese del curado que uno con menor curado y, por ello, los esfuerzos que se presentan después son menores. Estos factores pueden contrarrestar la resistencia a la tracción del hormigón bien curado y producir fisuración. En resumen, puede afirmarse que la duración del período de curado no es un factor influyente en la retracción final y agrietamiento del hormigón (Munizaga, 2009). Geometría del elemento Dado que el agua es reacia a salir a la atmósfera, las dimensiones del elemento de hormigón influyen en la retracción, ya que si el elemento tiene dimensiones largas, el agua demorará más en salir y por ende, se absorberá más y habrá menos retracción, lo cual no ocurriría con un elemento con dimisiones pequeñas (Huerta, 2014). Tiempo Para que el agua contenida dentro del hormigón salga al exterior o hacia los capilares más grandes del mismo, tiene que regirse del tiempo porque la retracción tiene un aumento muy considerable en las primeras horas, e incluso días, debido a que el hormigón no ha adquirido la resistencia necesaria. Aditivos El uso de aditivos puede afectar la tendencia al fisuramiento mediante combinaciones. de. efectos. sobre. el. endurecimiento. y. la. retracción.. Específicamente, los retardadores pueden producir que una mayor retracción sea.

(31) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico23 mecánicas del hormigón. absorbida en la forma de retracción plástica y, probablemente, incrementar también la extensibilidad del hormigón, por lo cual reducen el fisuramiento. Conjuntamente, si el hormigón logra rápidamente un estado rígido, no puede absorber la posible retracción plástica y, como tiene poca resistencia, se fisura (Munizaga, 2009). Humedad relativa La humedad relativa es un factor esencial si evaluamos la retracción en el hormigón, sin ser la humedad en sí lo que importa, sino el proceso de secado mientras el hormigón está en proceso de retracción. Por tanto, carece de importancia si el hormigón ya alcanzó su equilibrio hidráulico ya que en ese momento la retracción es muy pequeña (Herrera, 2014). 1.4.2 Mecanismos y teorías de la retracción Los mecanismos de retracción (esfuerzo capilar, presión de ruptura y tensión superficial) están relacionados con la migración del agua en la pasta de cemento. Esfuerzo capilar Cuando el agua es removida de los poros capilares, se crea una interfase líquido-gas. que. induce. un. esfuerzo, creando un. menisco. en. el. agua. (superficie curvada) en la pared del poro. Como resultado, el agua está bajo esfuerzo de tensión capilar y las paredes del poro están bajo compresión (Castaño, 2009). Presión de ruptura (Powers, 1965) observó que a humedad relativa por debajo del 40%, la retracción del hormigón fue mayor que la prevista por la teoría de esfuerzo capilar y concluyó que hubo otro mecanismo afectando la retracción. De hecho, si la humedad relativa es mucho menor, la fuerza de secado es bastante alta, el agua de los capilares es removida y los hidratos de silicato de calcio comenzarán a perder su agua absorbida..

(32) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico24 mecánicas del hormigón. El agua absorbida puede tener varias capas, dependiendo de la humedad relativa; cuando esta decrece, el espesor del agua absorbida también disminuye, reduciendo la presión de ruptura. Tensión superficial Cuando la humedad relativa interna está por debajo del 50%, la presión de ruptura desaparece, la mayoría del agua absorbida ha sido removida y la energía superficial libre de los hidrosilicatos de calcio se incrementa causando extensa compresión. De hecho, hay una relación lineal entre el cambio de la energía superficial y el cambio de longitud. El agua entrelazada puede también ser removida en una cámara térmica, causando mayor cambio volumétrico que puede causar por remoción del agua absorbida; sin embargo, este cambio depende altamente de la superficie de los hidratos de silicato de calcio (Castaño, 2009). 1.4.3 Ensayos para medir la retracción . Retracción Plástica. Existen varias técnicas para estudiar la retracción plástica en el concreto, entre las cuales se pueden mencionar los especímenes lineales con restricción en los extremos o con un extremo fijo y el otro móvil; el espécimen tipo losa donde las restricciones son perpendiculares; y el tipo anillo (Díaz, 2012). Método de prueba del panel rectangular ASTM C1579 “Método estándar para el cálculo de la retracción plástica” Las muestras se deben poner en una cámara medioambiental 25 minutos después del contacto inicial de agua y cemento. Algunas condiciones en la cámara especificada en la norma deben ser: la temperatura de 36 ± 3°C, humedad relativa de 30 ± 10% y velocidad del viento de 24 ± 2km/h después de 6 horas; luego, los ventiladores se apagan y el espécimen permanece en la cámara durante 18 horas..

(33) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico25 mecánicas del hormigón. Después de 24 horas se analizan las grietas mediante imágenes, proporcionando informaciones estadísticamente válidas sobre las anchuras de las grietas y su variabilidad. Además, se mide la pérdida de masa y la variación de la temperatura para proporcionar una visión extensa de la retracción plástica (Fu, 2011).. Fig. 1.2 Método de prueba del panel rectangular Método de prueba del anillo Este consiste en moldear una muestra de hormigón entre dos anillos metálicos para formar un anillo de concreto de 15 cm de espesor y 8 cm de altura. La mezcla se moldea en una sola capa y la compactación se hace sobre una mesa de vibrado. Todo el conjunto se somete a un flujo de aire constante (4 m/s) en un ambiente controlado de humedad (40% de humedad relativa) y temperatura (20° Para controlar la temperatura, humedad y viento se usan aparatos comercialmente disponibles. También, se puede calcular la evaporación de agua de la superficie de concreto y por lo tanto predecir el posible inicio de la fisuración por contracción plástica. La prueba tiene una duración de 6 horas desde que se inicia el proceso de secado. La cuantificación de la fisuración se basa en determinar el número, longitud y ancho máximo de fisuras que se desarrollan en la superficie del concreto (imcyc, 2011)..

(34) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico26 mecánicas del hormigón. Fig. 1.3 Anillo para la prueba de fisuración por retracción plástica (ASTM C1581 2004) . Retracción autógena. Los ensayos para la obtención de la retracción autógena se dividen en dos grupos: métodos lineales y métodos volumétricos. Dentro de los lineales se encuentra el método del tubo corrugado y el método de la membrana que es el más empleado de los volumétricos. Método del tubo corrugado Este método se utiliza para medir la deformación longitudinal de la muestra mediante un tubo plástico corrugado (plástico de polietileno de baja densidad). La muestra debe tener aproximadamente una longitud de 300 mm y 30 mm de diámetro. Se colocan en un dilatómetro y se apoya longitudinalmente por dos pequeñas varillas paralelas unidas a las placas de acero. Los especímenes son fijados en un extremo, y para mover libremente la muestra sobre las varillas de soporte. La deformación longitudinal se mide en el extremo libre (Fu, 2011)..

(35) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico27 mecánicas del hormigón. Fig. 1.4 Dilatómetro con los tubos corrugados Método de la membrana Para realizar este método se debe colocar la muestra fresca en una membrana de goma. Esta debe estar herméticamente cerrada y atada a una cuerda la cual se suspende de una balanza. La muestra se sumerge entonces en un recipiente que contiene un líquido que se pone en un baño de agua. La prueba se debe llevar a cabo bajo una temperatura constante. El cambio en el volumen de la pasta de cemento se mide por la cantidad de líquido desplazado por la muestra sumergida, por lo general, mediante la medición de su cambio de peso (Fu, 2011).. Fig. 1.5 Membrana llena de pasta de cemento.

(36) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico28 mecánicas del hormigón. . Retracción química. Existen varios métodos para determinar la retracción química, los que se basan en la absorción de agua durante el proceso de hidratación del cemento. Método de flotabilidad Radica en suspender la muestra de una balanza y colocarla en aceite de parafina, colocándose el espécimen en un recipiente de vidrio, el cual se sumerge en un baño de agua (Sant et al., 2005). El valor final del cambio de volumen se obtiene mediante la siguiente expresión: ( ). ( ). (. ). a) b) Fig. 1.6 Una ilustración del procedimiento experimental para medir la retracción química: a) una ilustración del método de flotación y b) una fotografía del espécimen de prueba Método de análisis de imágenes Para realizar este ensayo se utiliza un software desarrollado en el Laboratorio de Materiales de Construcción (LMC) en la EPFL en Lausana, Suiza, para determinar.

(37) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico29 mecánicas del hormigón. la absorción total de agua por la pasta de cemento. Se miden los cambios de volumen a la pasta de cemento a través de la lectura del nivel del aceite, proceso registrado por una cámara digital con alta resolución. Se realiza con agua desionizada.. a). b). Fig. 1.7 Prueba de retracción química. a) Equipo de prueba. b) Espécimen . Retracción por secado. El ensayo correspondiente a este tipo de retracción se encuentra en la norma ASTM C157 “Método estándar para el cálculo de cambios de longitud en morteros y hormigones”. Se basa en la medición del cambio de longitud de la muestra entre dos puntos fijos (Moreno, 2013). Entre las características del procedimiento se encuentran:  Especímenes de 75 mm x 75 mm x 285 mm (ASTM, 2006)  Temperatura mantenida de 23± 2°C  Humedad relativa del 50± 4%  Desencofrado a las 24h  Registro del cambio de longitud diario hasta 28 días  Precisión de ± 10μm.

(38) CAPÍTULO I: Interacción e influencia de los aditivos comerciales en las propiedades físico30 mecánicas del hormigón. 1.4.4 Medidas para minimizar la retracción Para minimizar los riesgos asociados a la aparición de fisuras de retracción se han desarrollado distintos recursos. Algunos de ellos están asociados con el diseño de la mezcla y otros, con el diseño estructural del elemento o simplemente previendo adecuadamente la ocurrencia de fisuras para guiarlas mediante juntas de control. En lo que se refiere al diseño de la mezcla, la retracción está asociada con el contenido y calidad de la pasta de cemento, además del desarrollo del grado de hidratación. La solución más elemental es incrementar el tamaño máximo del agregado (ya que el tamaño y la consistencia de los agregados definen de manera directa la magnitud de la retracción) y emplear aditivos reductores de agua, aun cuando no esté totalmente claro si este último recurso trae ventajas significativas en lo que respecta a la reducción de la retracción. La cantidad de agua en el concreto determina en gran parte la magnitud de la retracción, por lo que debemos saber en todo momento cuanta cantidad de agua hay dentro del hormigón. También se debe tener en cuenta la manera de realización del curado en el concreto, ya que ello dependerá de la magnitud de la retracción que se obtendrá al final. 1.5 Conclusiones del capítulo . Los aditivos químicos para hormigón se utilizan para proporcionarles cualidades o características que carecen o para mejorar las que posee el hormigón fresco, endurecido y el proceso de fraguado. Su empleo se ha ido generalizando hasta el punto de constituir actualmente un componente habitual del hormigón.. . Se hace de vital importancia la búsqueda de un aditivo de fabricación nacional que pueda tener efectos similares a los aditivos comerciales utilizados en Cuba.. . Siempre que el hormigón se encuentre sometido a condiciones de secado, aparecerá el fenómeno de retracción.. . Se pueden identificar básicamente cuatro tipos de retracción: retracción plástica, autógena, por secado y química..

(39) CAPÍTULO II. Materiales y métodos empleados para evaluar la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos. comerciales. sobre. la. retracción. en. hormigones. producidos en la ECOT Cayo Santa María. La cantidad de agua en el concreto determina en gran parte la magnitud de la retracción, por lo que debemos saber en todo momento cuanta cantidad de agua hay dentro del hormigón. También se debe tener en cuenta la manera de realización del curado en el concreto, ya que ello dependerá de la magnitud de la retracción que se obtendrá al final. 2.1 Materias. primas. utilizadas. en. la. elaboración. de. las. mezclas.. Caracterización de los materiales empleados en la investigación Para la investigación se utilizaron como materias primas: Cemento P-350 de la fábrica Karl Marx en la provincia Cienfuegos, Bioproducto MEF-32 del Instituto Carlos Juan Finlay en La Habana, Aditivo superplastificante A2R9, mientras que los áridos finos y gruesos provienen de la cantera Mariano Pérez, El Purio, ubicada en la provincia Villa Clara. 2.1.1 Cemento El cemento utilizado fue elaborado en la fábrica de cemento Karl Marx de la provincia de Cienfuegos, de acuerdo a la NC 54 205:80 clasificado como cemento Pórtland P-350..

(40) CAPÍTULO II: Materiales y métodos empleados para evaluar la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos comerciales sobre la retracción en 32 hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María. Tabla 2.1 Propiedades físico-mecánicas del cemento P-350 de Cienfuegos Cemento de Cienfuegos Ensayo. Resultado. Especificaciones Conf.. Tiempo de fraguado inicial (min). 150. ≥45. C. Tiempo de fraguado final (h). 4:20. ≤10. C. Consistencia Normal (%). 24,6. -. -. Finura de Molido (%). 6,5. -. -. P.U. Suelto (kg/m3). -. -. -. P.E. Real del cemento (g/cm3). 3,08. -. -. Resistencia Comp. 7 días (MPa). 35,5. ≥25. C. Resistencia Flexo-Tracc. 7 días (MPa). 8,6. -. -. Resistencia Comp. 28 días (MPa). 42,4. ≥35. C. 9,5. -. -. Resistencia (MPa). Flexo-Tracc.. 28. días. Fig. 2.1 Cemento P-350 de la fábrica Karl Marx de Cienfuegos 2.1.2 Aditivo bioplastificante MEF-32 El Bioproducto MEF-32 (Microorganismos eficientes Finlay) fue obtenido en el Instituto Carlos J. Finlay, La Habana, Cuba, basado en la tecnología de microorganismos eficientes. Su elaboración tiene como base el producto obtenido.

(41) CAPÍTULO II: Materiales y métodos empleados para evaluar la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos comerciales sobre la retracción en 33 hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María. por fermentación sólida en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes “Indio Hatuey” en la provincia de Matanzas, el cual es sometido a dos fermentaciones posteriores. Es un líquido de color pardo con un olor parecido al vino, posee un porcentaje de sólidos solubles de aproximadamente 2,8%y un pH que oscila entre 3 y 4 (Herrera, 2014).. Fig. 2.2 Bioproducto MEF-32 2.1.3. Aditivo superplastificante A2R9. El SAHE A2R9/1 CU de tipo F: es un aditivo líquido a base de una mezcla de polycarboxilatos modificados de nueva formulación con una notable propiedad superplastificante. La alta concentración del polycarboxilatos utilizado, permite dosis pequeñas. Además, aumenta la laborabilidad del hormigón aunque tenga un bajísimo reporte la relación A/C, dándole a esta buena impermeabilidad y alta resistencia mecánica a diferentes tiempos de fraguado (SAHE). Las ventajas que presenta este producto son:  Reducción de la relación A/C sin alterar la laborabilidad  Reducción del fenómeno de bleeding aún en mezclas con elevados asentamientos  Incremento de las resistencias a todas las edades  Aumento de la densidad.

(42) CAPÍTULO II: Materiales y métodos empleados para evaluar la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos comerciales sobre la retracción en 34 hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María.  Disminución del aire ocluido Tabla 2.2 Propiedades del aditivo A2R9 A2R9 Producto base Densidad kg/l En la práctica l/m3 PH. Líquido 1.065 +/0.02 1.0-1.5 5-6 (+/- 1.0). Dosificación sobre el peso de cemento (%). 0.5-1.0. Fig. 2.3 Aditivo Superplastificante A2R9 2.1.4. Árido fino. Los áridos finos provienen de la cantera Mariano Pérez “El Purio”, fracción (5-0), ubicada en la provincia Villa Clara..

(43) CAPÍTULO II: Materiales y métodos empleados para evaluar la influencia de las combinaciones del bioproducto MEF-32 y aditivos comerciales sobre la retracción en 35 hormigones producidos en la ECOT Cayo Santa María. Tabla 2.3 Propiedades del árido fino de la cantera “El Purio” Arena-El Purio Ensayos Peso específico (g/cm3) Peso específico (g/cm3) Peso específico (g/cm3). Análisis granulométrico Valores. corriente. Tamiz (mm). % Pasa Norma Conf. 2,63. 3/8. 9,52. 100. 100. C. 2,64. N-4. 4,76. 99. 90-100. C. 2,72. N-8. 2,38. 79. 70-100. C. Peso unitario suelto (kg/m3). 1536. N-16. 1,19. 51. 45-80. C. Peso unitario (kg/m3). 1698. N-30. 0,59. 30. 25-60. C. 1,24. N-50. 0,297. 13. 10—30. C. 0. N-100. 0,149. 5. 2—10. C. Terrones de arcilla (%). 0,15. N-200. 0,074. 0. % de huecos (%). 36,3. Fondo. Tamaño máximo del árido (mm). 9,52. 2,2-3,58. C. saturado aparente. compactado. Absorción (%) Mat. Más fino que tamiz 200 (%). M. Finura. 0 3,2. Fig. 2.4 Árido fino de la cantera Mariano Pérez “El Purio” 2.1.5. Árido grueso. El árido grueso es una gravilla que procede de la trituración de rocas calizas de la Cantera “Mariano Pérez” situada en el municipio Encrucijada, Provincia Villa Clara. Correspondiente a una piedra fracción (10-5mm), con tamaño máximo de 9,72.