Mejoramiento del comportamiento físico y químico de las arcillas y materiales micáceos presentes en agregados finos de mala calidad para su uso en la producción de concreto hidráulico

Abstract

En la actualidad, el alto consumo de arena en el concreto hidráulico constituye un problema de sostenibilidad y de desempeño para la construcción, pues las fuentes de agregado de buena calidad se hacen más escasas con el transcurrir de los años, considerando que es el material más explotado por el hombre después del agua. Con el fin de abordar opciones de aprovechamiento de arenas con presencia de minerales nocivos, en esta investigación se ha propuesto el mejoramiento mediante el uso de dos moléculas basadas en tecnología de polímeros polieléctricos denominados experimentales 1931-1 y 1831-5. Para dichos polímeros se evaluó la retención de flujo en presencia de arenas de mala calidad y se ha comparado su desempeño con un policarboxilato convencional (EXP 3457), en dosis que van de 0,35% a 0,60% respecto del peso del cementante. Se empleó un modelo factorial de diseño de experimentos para mezclas de concreto con un contenido de arena del 25% al 40% y se utilizaron dos fuentes de agregado (Cordobita y Cogua) con diferentes tipos de minerales nocivos como cuarzos ondulantes, arcillolitas, micas y óxidos que se caracterizaron mediante petrografía, absorción TOC y FRX. Los resultados del diseño experimental se modelaron bajo la metodología de mortero equivalente de concreto, obteniendo un mejoramiento del 15% al 25% en términos de la capacidad de reducción de agua en las mezclas, de un 25% al 90% en términos de capacidad de retención de flujo a los 90 minutos, y una mitigación del incremento del esfuerzo de fluencia de 2 a 3 veces comparando el desempeño de los polímeros polieléctricos, versus el policarboxilato convencional evaluado. La investigación demuestra que no se generan efectos significativos sobre el fraguado inicial y final de las mezclas, y tampoco en su desarrollo de resistencia a compresión a todas las edades. Finalmente, se evidenció que el desempeño de esta alternativa de mitigación química depende ampliamente tanto de la composición química y morfología del agregado como de la capacidad de bloqueo catiónico que tiene cada tipo de polímero. (Texto tomado de la fuente).

Nowadays, the use of sand in the concrete generates a sustainability and performance problem for the construction, since the good quality aggregates resources become scarce over the years, considering that this material is the most demanded by man after water. In order to address options for the use of sands with harmful minerals, in this research, it was proposed their improvement by using two molecules based on polyelectric polymer technology named experimental 1931-1 and 1831-5. For these polymers, flow retention was evaluated in the presence of poor-quality sands and then performance was compared to a conventional slump retainer polycarboxylate (EXP 3457) at dosage from 0,35% to 0,60% over the total cementitious weight. It was used a factorial experimental design for concrete mixes with sand content varying from 25% to 40% and two sand sources were used (Cordobita and Cogua) with different harmful minerals such as wavy quartz, clays, micas, and oxides which were characterized by petrography, TOC absorption and XRF. The experimental design results were modeled using the equivalent mortar of concrete methodology, obtaining an improvement of 15% to 25% in terms of water reduction in the mixes, 25% to 90% in term of flow retention capability after 90 minutes, and a mitigation of the yield stress increasing of 2 to 3 times, comparing the proposed polyelectric polymers performance vs the conventional polycarboxylate. This research demonstrates that there are not significant effects, neither on the initial and final setting of the mixtures, nor on the development of compressive strength at all ages. Finally, it was evidenced that the performance of this chemical mitigation alternative depends widely not only on the chemical composition and morphology of the aggregates but also on the cationic blocking capacity of each type of polymer.