Evaluación de las propiedades de transporte del concreto adicionado con ceniza volante mediante la implementación del Factor de Formación (F)
Cargando...
Autores
Tipo de contenido
Editor
Document language:
Español
Fecha
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Documentos PDF
Resumen
El Factor de Formación (F) derivado de la Ley de Archie, es un parámetro que relaciona la resistividad eléctrica de un material poroso saturado con la resistividad de su solución de poros. Este factor integra los efectos de la porosidad, la tortuosidad y la conectividad de los poros, por lo que permite describir de forma global el comportamiento del transporte de especies en medios porosos.
De acuerdo con lo anterior, el presente documento corresponde a la tesis doctoral titulada “Evaluación de las propiedades de transporte del concreto mediante la implementación del Factor de Formación (F)”, cuyo objetivo principal es desarrollar un método de ensayo eléctrico basado en el Factor de Formación, que permita evaluar de manera rápida, no destructiva y reproducible las propiedades de transporte en concretos adicionados con ceniza volante. La investigación se fundamenta en la existencia de relaciones teóricas y experimentales entre el Factor de Formación y diversas propiedades de transporte del concreto, tales como la permeabilidad, la difusión y la migración. Estas relaciones permiten emplear el Factor de Formación como un parámetro integral para caracterizar el comportamiento del material, reduciendo significativamente los tiempos y complejidades de los ensayos convencionales.
En primera instancia, se establecieron las relaciones teóricas entre el Factor de Formación y las principales propiedades de transporte del concreto (permeabilidad al agua y al aire, difusión de cloruros y migración de cloruros). Posteriormente, se analizó la conductividad eléctrica de la solución de poros en pastas de cemento y concretos, evaluando la influencia de la composición química y mineralógica de las materias primas. Para este fin se empleó el modelo desarrollado por el National Institute of Standards and Technology (NIST), el cual permite estimar la conductividad eléctrica de la solución de poros en sistemas cementantes. Sin embargo, dicho modelo presenta inconsistencias y limitaciones cuando se aplica a materiales con adiciones minerales. Por tal motivo, en esta investigación se realizó una revisión crítica del modelo original, se corrigieron sus imprecisiones y se propusieron ajustes que permitieron ampliar su aplicabilidad. Como resultado, se desarrolló el modelo ESPOCUN, una versión modificada y mejorada que ofrece estimaciones más coherentes con el comportamiento experimental de la conductividad eléctrica de la solución de poros de sistemas cementantes sin y con adiciones minerales.
Posteriormente, se estableció la relación entre la conductividad eléctrica de la solución de poros de pastas de cemento y la conductividad eléctrica del concreto, lo que permitió utilizar la caracterización química y eléctrica de las pastas como base para la determinación del Factor de Formación en mezclas de concreto. Con esta metodología, se evaluaron experimentalmente diferentes propiedades de transporte (permeabilidad al agua y al aire, difusión y migración de cloruros), junto con el propio Factor de Formación. Los resultados mostraron una fuerte correlación entre los valores experimentales y los calculados mediante el modelo desarrollado, confirmando la validez del enfoque propuesto en la presente investigación.
Finalmente, se desarrolló y validó un método integral para la estimación indirecta de propiedades de transporte del concreto a partir del Factor de Formación, demostrando su consistencia, reproducibilidad y aplicabilidad práctica para la caracterización de sistemas cementantes con adición de ceniza volante. Este enfoque permite evaluar de manera eficiente la durabilidad del material y consolidar el Factor de Formación como una herramienta útil para el análisis y control de mezclas de concreto con adiciones minerales. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
The Formation Factor (F), derived from Archie’s Law, is a parameter that relates the electrical resistivity of a saturated porous material to the resistivity of its pore solution. This factor integrates the effects of porosity, tortuosity, and pore connectivity, thereby providing a global descriptor of species transport in porous media.
In this context, the present document corresponds to the doctoral dissertation titled “Evaluation of Concrete Transport Properties through the Implementation of the Formation Factor (F)”, whose main objective is to develop an electrical test method based on the Formation Factor to rapidly, nondestructively, and reproducibly assess the transport properties of concretes incorporating fly ash. The research is grounded in the existence of theoretical and experimental relationships between the Formation Factor and various transport-related properties of concrete, such as permeability, diffusion, and migration. These relationships enable the use of the Formation Factor as an integral parameter to characterize material behavior, significantly reducing the time and complexity associated with conventional test procedures.
First, the theoretical relationships between the Formation Factor and the main transport properties of concrete (water permeability, air permeability, chloride diffusion, and chloride migration) were established. Subsequently, the electrical conductivity of the pore solution in cement pastes and concretes was analyzed, evaluating the influence of the chemical and mineralogical composition of the raw materials. For this purpose, the model developed by the National Institute of Standards and Technology (NIST), which estimates the electrical conductivity of pore solutions in cementitious systems, was employed. However, this model exhibits inconsistencies and limitations when applied to materials containing mineral admixtures. Therefore, this research conducted a critical review of the original model, corrected its inaccuracies, and proposed modifications that expanded its applicability. As a result, the ESPOCUN model was developed, a modified and improved version that provides estimates more consistent with the experimental behavior of pore-solution conductivity in cementitious systems with and without mineral additions.
Subsequently, the relationship between the electrical conductivity of the pore solution in cement pastes and the electrical conductivity of concrete was established, allowing the chemical and electrical characterization of the pastes to serve as the basis for determining the Formation Factor in concrete mixtures. Using this methodology, various transport properties (water permeability, air permeability, chloride diffusion, and chloride migration), together with the Formation Factor itself, were experimentally evaluated. The results revealed a strong correlation between the experimental values and those calculated using the proposed model, confirming the validity of the approach developed in this research.
Finally, an integral method was developed and validated for the indirect estimation of concrete transport properties based on the Formation Factor, demonstrating its consistency, reproducibility, and practical applicability for the characterization of cementitious systems incorporating fly ash. This approach enables an efficient evaluation of material durability and consolidates the Formation Factor as a useful tool for the analysis and quality control of concrete with mineral admixtures.
Descripción
ilustraciones, diagramas, tablas, fotografías