Thesis
Secado, absorción de agua y difusión de cloruros en concreto conteniendo extracto de nopal
Fecha
2009-03-05Registro en:
Julián Caballero, Fernando. (2008). Secado, absorción de agua y difusión de cloruros en concreto conteniendo extracto de nopal (Maestría en Ciencias en Conservación y Aprovechamiento de Recursos Naturales). Instituto Politécnico Nacional, Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Oaxaca, México.
Autor
Julián Caballero, Fernando
Institución
Resumen
RESUMEN: En el presente trabajo de investigación se estudió el efecto en las propiedades de absorción capilar de agua, pérdida de humedad por secado y en el coeficiente de difusión del ion cloruro, al sustituir el agua de mezclado por una solución de mucílago de nopal al 3% en mezclas de concreto hidráulico. También se evaluó el impacto de los coeficientes de difusión dependientes del tiempo obtenidos, en el periodo de inicio de la corrosión del acero de refuerzo, utilizando el programa de computadora Life 365 para analizar una estructura hipotética de concreto reforzado sujeta a condiciones específicas de temperatura y exposición a cloruros. Los materiales utilizados fueron cemento portland blanco, mucílago de nopal (opuntia ficus indica), agregados pétreos de río y agua destilada. Se diseñaron y elaboraron tres mezclas control con relaciones agua/cemento 0.30, 0.45 y 0.60, así como tres mezclas conteniendo una solución de mucilago de nopal al 3%. Con dichas mezclas se elaboraron especímenes de 100 mm de diámetro y 200 mm de altura, los cuales se curaron en húmedo por cero y siete días a 23 ± 3oC. Los resultados de secado en ambiente natural indican que el mucílago de nopal contribuye a reducir la pérdida de humedad solo en la relación 0.30. En las relaciones 0.45 y 0.60 los especímenes conteniendo mucílago perdieron una mayor cantidad de agua que los especímenes control, lo cual se explica por la mayor porosidad capilar observada en los especímenes conteniendo mucilago y el efecto retardante de hidratación que éste posee. Los resultados de absorción capilar indican un efecto positivo del mucílago en las tres relaciones (0.30, 0.45 y 0.60), ya que se redujo la absorción capilar con respecto a las mezclas control. Con respecto a la difusión de cloruros, los especímenes con relación 0.30 y conteniendo mucílago poseen un menor coeficiente de difusión en todas las edades de prueba y en ambos tiempos de curado. En las relaciones 0.45 el mucílago de nopal disminuye el coeficiente de difusión hasta la edad de 120 días en ambos tiempos de curado. En la relación 0.60 el mucílago de nopal disminuye la difusión de cloruros solo cuando se tiene un tiempo de curado en húmedo de siete días. En todos los casos no se observó la reducción proporcional esperada del coeficiente de difusión de cloruros al tener la solución de mucilago de nopal una mayor viscosidad del agua. En la predicción del periodo de inicio de la corrosión en el acero de refuerzo, el mucílago de nopal incrementó dicho periodo en aproximadamente 15 años con respecto a la mezcla control. Debe mencionarse que este incremento solo se observó en la relación 0.30 con siete días de curado en húmedo. En las otras relaciones el incremento fue marginal. ABSTRACT: In this research work, the effect on capillary water absorption, moisture loss, and chloride diffusion coefficient, resulting from the use of a 3% cactus mucilage solution to replace water in concrete mixtures was evaluated. Also, the effect of the time dependant chloride diffusion coefficient obtained on the initiation period for steel corrosion in a hypothetical concrete structure under specific environmental conditions and exposure to chlorides was evaluated using the software Life 365. The materials used were white Portland cement, cactus mucilage (Opuntia ficus indica), river aggregates and distilled water. Three control concrete mixtures were designed and prepared with water/cement ratios of 0.30, 0.45 and 0.60, and three mixtures with the same water/cement ratios containing a 3% cactus mucilage solution. Specimens measuring 100 mm in diameter and 200 mm in height were cast and cured for zero and seven days at 23 ± 3oC. Results from drying in a natural environment indicate that the cactus mucilage reduces moisture loss only at a ratio of 0.30. At the ratios of 0.45 and 0.60 the specimens prepared with cactus mucilage lost a higher amount of water compared to control specimens. This is explained by the higher capillary porosity observed in the specimens containing cactus mucilage and the hydration retarding effect of the mucilage. Results of capillary water absorption indicate that the cactus mucilage had a positive effect in all ratios (0.30, 0.45 and 0.60), showing a lower water absorption with respect to control mixtures. With respect to the chloride diffusion, specimens at a ratio of 0.30 and containing cactus mucilage showed a lower diffusion coefficient at all ages for both moist curing regimes. In the ratio 0.45, the cactus mucilage reduces the diffusion coefficient only at 120 days for both moist curing regimes. At a ratio of 0.60, the cactus mucilage reduces the chloride diffusion only when moist curing for seven days. In the prediction of the initiation period for the steel corrosion, the cactus mucilage increased this time by approximately 15 years with respect to the control specimens. This was only observed at a ratio of 0.30 and moist curing for seven days. The increase in other ratios was only marginal.