t030_73061921_t Narrea Vilchez, Jeffrey Fernando

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE TITULACIÓN POR TESIS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE BASADO EN COPOLÍMERO PARA MEJORAR LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVL PRESENTADA POR: Bach. NARREA VILCHEZ, JEFFREY FERNANDO Bach. RONCAL ARAUJO, DARIO GONZALO

Asesor: Mg. Ing. CHAVARRÍA REYES LILIANA JANET LIMA - PERÚ 2020

DEDICATORIA Dedico esta tesis a mis padres, a mi abuela, hermano, compañeros y amigos quienes me brindaron consejos, apoyo y conocimientos a lo

largo

de

mi

etapa

universitaria,

contribuyendo en mi formación como ser humano y futuro profesional. Dario Gonzalo Roncal Araujo

Esta tesis está dedicada a todos mis seres amados; quienes, en conjunto, han sido el soporte perfecto para nunca decaer y siempre mantenerme firme en cada etapa del proceso del desarrollo de esta tesis. Jeffrey Fernando Narrea Vílchez

II

AGRADECIMIENTO Nuestro sincero agradecimiento a nuestra alma mater, por habernos brindado los conocimientos de esta maravillosa carrera; a nuestra asesora Liliana Chavarría por todo su apoyo y paciencia en el desarrollo de esta investigación; y a todas personas que de alguna manera nos apoyaron en el desarrollo de la tesis, entre ellos docentes y familiares. Dario Roncal y Jeffrey Narrea

III

ÍNDICE GENERAL RESUMEN ..................................................................................................................... XI ABSTRACT................................................................................................................... XII INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1 CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................. 3 1.1.

Descripción de la realidad problemática ..................................................... 3

1.2.

Contextualización y delimitación del problema .......................................... 4

1.3.

Formulación del problema ........................................................................... 4

1.3.1.

Problema general ......................................................................................... 4

1.3.2.

Problema específico..................................................................................... 4

1.4.

Objetivos...................................................................................................... 5

1.4.1.

Objetivo general .......................................................................................... 5

1.4.2.

Objetivos específicos ................................................................................... 5

1.5.

Importancia .................................................................................................. 5

1.6.

Justificación ................................................................................................. 5

1.6.1.

Conveniencia ............................................................................................... 5

1.6.2.

Relevancia social ......................................................................................... 6

1.6.3.

Aplicaciones prácticas ................................................................................. 6

1.6.4.

Utilidad metodológica ................................................................................. 6

1.6.5.

Valor teórico ................................................................................................ 6

1.7.

Limitaciones ................................................................................................ 7

1.8.

Delimitación del estudio .............................................................................. 7

1.8.1.

Valor teórico ................................................................................................ 7

1.8.2.

Temporal...................................................................................................... 7

1.8.3.

Temática ...................................................................................................... 7

1.8.4.

Muestral ....................................................................................................... 7

1.9.

Alcance de la investigación ......................................................................... 7

1.10.

Viabilidad .................................................................................................... 7 IV

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ................................................................................ 8 2.1.

Marco histórico ............................................................................................ 8

2.2.

Investigaciones relacionadas al tema ........................................................... 9

2.2.1.

Investigaciones nacionales .......................................................................... 9

2.2.2.

Investigaciones internacionales ................................................................. 10

2.3.

Estructura teórica y científica que sustenta el estudio ............................... 43

2.3.1.

Superplastificantes ..................................................................................... 44

2.3.2.

Compatibilidad Cemento-Aditivo superplastificantes............................... 47

2.3.3.

Requisitos de los Aditivos Superplastificantes o reductores de agua de alto rango .......................................................................................................... 49

2.3.4.

Recomendaciones de empleo y precauciones ............................................ 49

2.3.5.

Clasificación de los aditivos plastificantes y superplastificantes .............. 50

2.3.6.

Ventajas y desventajas del superplastificantes: ......................................... 52

2.4.

Definición de términos teóricos................................................................. 53

2.4.1.

Concreto..................................................................................................... 53

2.4.2.

Tipos de Concreto...................................................................................... 53

2.4.3.

Componentes del Concreto........................................................................ 53

2.4.4.

Superplastificante ...................................................................................... 56

2.4.5.

Policarboxilatos ......................................................................................... 57

2.4.6.

Reductor de agua ....................................................................................... 57

2.4.7.

Ensayo de compresión ............................................................................... 57

CAPÍTULO III: SISTEMA DE HIPÓTESIS ................................................................. 58 3.1.

Hipótesis .................................................................................................... 58

3.1.1.

Hipótesis general ....................................................................................... 58

3.1.2.

Hipótesis específicas.................................................................................. 58

3.2.

Sistema de variables .................................................................................. 58

3.2.1.

Definición conceptual ................................................................................ 58

3.2.2.

Operalización de variables......................................................................... 59 V

CAPÍTULO IV: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION ................................... 61 4.1.

Tipo y método de investigación................................................................. 61

4.1.1.

Tipo de investigación................................................................................. 61

4.1.2.

Método de investigación ............................................................................ 62

4.1.3.

Nivel de investigación ............................................................................... 62

4.1.4.

Diseño de la investigación ......................................................................... 62

4.2.

Población ................................................................................................... 63

4.2.1.

Criterios de inclusión para la población de investigación. ........................ 64

4.2.2.

Criterios de exclusión para la población de investigación. ....................... 65

4.3.

Muestra ...................................................................................................... 65

4.4.

Unidad de análisis...................................................................................... 66

4.5.

Técnicas e instrumentos de recolección de datos ...................................... 67

4.5.1.

Técnicas de investigación .......................................................................... 67

4.5.2.

Instrumentos de recolección de datos ........................................................ 67

4.6.

Descripción y procedimiento de Análisis .................................................. 67

CAPÍTULO V: PRESENTACIÓN Y ANALIS DE RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN ......................................................................................................... 68 5.1. 5.1.1.

Análisis y presentación de resultados ........................................................ 68 La influencia de la relación a/c sobre la resistencia a la compresión del concreto de alta resistencia. ....................................................................... 84

5.2. 5.2.1.

Contrastación de resultados ..................................................................... 108 La influencia del aditivo superplastificante basado en copolímeros sobre las propiedades del concreto de alta resistencia ...................................... 108

5.2.2.

La influencia del aditivo superplastificante basado en copolímeros sobre el asentamiento de la mezcla de concreto ...................................... 109

5.2.3.

La influencia de la relación a/c en concretos de alta resistencia incorporando aditivos superplastificantes basado en copolímeros. ......... 111

5.3.

Discusión ................................................................................................. 113

CONCLUSIONES ........................................................................................................ 115 VI

RECOMENDACIONES ............................................................................................... 116 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ......................................................................... 117 ANEXOS ...................................................................................................................... 126 ANEXO 1 - MATRIZ DE CONSISTENCIA............................................................... 127 ANEXO 2 MATRIZ – M1 REFERENCIAS - RESUMENES - SUBTEMAS .......... 128 ANEXO 3 -MATRIZ – M2 SUBTEMAS – JUSTIFICACIÓN – OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................................. 152 ANEXO 4 -MATRIZ M3 IDENTIFICACIÓN DE SUBTEMAS EN ARTÍCULOS SELECCIONADOS ...................................................................................................... 153

VII

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Copolímeros de policarboxilato ..................................................................... 45 Figura 2 Acción química del aditivo superplastificante de 1° y 2° generación. ........... 51 Figura 3 Acción química del aditivo superplastificante de última generación .............. 52 Figura 4 Dosificación Optima ...................................................................................... 70 Figura 5 Evolución de la dispersión en función al tiempo para una relación a/c 0.455 ............................................................................................................................... 71 Figura 6 Dosificación de saturación de superplasticantes. ........................................... 73 Figura 7 Asentamiento por % de Aditivo ..................................................................... 75 Figura 8 Asentamiento para los aditivos PCE para a/c 0.29......................................... 77 Figura 9 Asentamiento para los aditivos PCE para a/c 0.22......................................... 78 Figura 10 Asentamiento por las diferentes relaciones agua/cemento ........................... 79 Figura 11 Slump por los diferentes porcentajes de Aditivos ........................................ 83 Figura 12 Asentamiento vs Dosificación de Aditivo (%) ............................................. 83 Figura 13 Resistencia a la compresión por número de composición de mezcla........... 86 Figura 14 Resistencia a la compresión por relación a/c................................................ 87 Figura 15 Resistencia a la compresión por relación a/c................................................ 88 Figura 16 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c ........................... 90 Figura 17 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c ........................... 91 Figura 18 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c ........................... 92 Figura 19 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c ........................... 93 Figura 20 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c ........................... 94 Figura 21 Relación a/c por diferentes muestras de copolímero .................................... 95 Figura 22 Resistencia según edades de copolímeros .................................................... 96 Figura 23 Compresión a la resistencia por los diferentes policarboxilatos .................. 98 Figura 24 Resistencia la compresión a los 28 días ....................................................... 99 Figura 25 Compresión a la resistencia por diferentes edades 7,14 y 28 días ............. 101 Figura 26 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia ............................................ 106 Figura 27 Tipo de aditivo con porcentaje de aditivo y resistencia ............................. 107

VIII

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Relacion porcentaje de aditivo con resistencia a la compresion ....................... 9 Tabla 2 Correlación entre resistencia a la compresión a 28 días y tasa de dosificación de aditivo......................................................................................................................... 11 Tabla 3 Composición del mortero................................................................................ 13 Tabla 4 Propiedades mecánicas, físicas y químicas de CEM I 42.5 R ......................... 13 Tabla 5 Características de los aditivos superplastificantes, plastificantes e incorporadores de aire ..................................................................................................... 14 Tabla 6 Propiedades físicas y químicas del superplastificante ..................................... 15 Tabla 7 Composición química del cemento y humo de sílice ...................................... 16 Tabla 8 Propiedades física del cemento y humo de sílice ............................................ 17 Tabla 9 Propiedades Mecánicas del cemento y humo de sílice .................................... 17 Tabla 10 Tipos de Aditivos ........................................................................................... 46 Tabla 11 Clasificación de los tipos de cemento ............................................................ 54 Tabla 12 Presentación de la variable dependiente ........................................................ 59 Tabla 13 Presentación de la variable independiente ..................................................... 60 Tabla 14 Cuadro de inclusión para la población ........................................................... 64 Tabla 15 Cuadro de exclusión para la población .......................................................... 65 Tabla 16 Muestras tomadas a criterio propio ................................................................ 66 Tabla 17 Masas molares, índice de polidispersidad (PDI) y radios poliméricos de los polímeros sintetizados y de BNS como muestra de superplastificante de referencia. .... 69 Tabla 18 Dosificación óptima para aditivos sintetizados ............................................. 69 Tabla 19 Slump para determinados aditivos sintetizados atreves del tiempo ............... 70 Tabla 20 Slump de aditivo sintetizado y aditivo convencional con su dosificación. ... 72 Tabla 21 Dosificación de aditivos para los aditivos sintetizados ................................. 74 Tabla 22 Dosificación ideal para los aditivos PCE con polimerización redox in situ para a/c 0.29 .................................................................................................................... 76 Tabla 23 Dosificación ideal para los aditivos PCE con polimerización redox in situ para a/c 0.22 .................................................................................................................... 77 Tabla 24 Cantidad de material por diferentes relaciones agua/cemento ....................... 79 Tabla 25 Recopilación de datos más relevantes de los artículos seleccionados para el asentamiento ................................................................................................................... 81 Tabla 26 Composición de la mezcla de concreto y activación cementosa ................... 85 IX

Tabla 27 Propiedades físicas el concreto y resistencia a la compresión ....................... 85 Tabla 28 Resistencia a la compresión del concreto a los 7 días. .................................. 87 Tabla 29 Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días ................................. 88 Tabla 30 Resistencia a la compresión para el aditivo S.CC ......................................... 89 Tabla 31 Resistencia a la compresión para el aditivo S.SV .......................................... 90 Tabla 32 Resistencia a la compresión para el aditivo S.AS .......................................... 91 Tabla 33 Resistencia a la compresión para el aditivo S.BA. ........................................ 92 Tabla 34 Resistencia a la compresión para el aditivo S.BS. ......................................... 93 Tabla 35 Relaciones A/C de las pastas de cemento con aditivos sintetizados .............. 95 Tabla 36 Aditivo copolímero PVA con resistencia según edades. ............................... 95 Tabla 37 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia por edades .............................. 97 Tabla 38 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia por edades .............................. 99 Tabla 39 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia por edades ............................ 100 Tabla 40 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia por edades ............................ 102

X

RESUMEN

La

presente investigación, adiciono el aditivo superplastificante basado en

copolímeros para mejorar las propiedades mecánicas del concreto de alta resistencia. Debido a la gran demanda del concreto y para preservar la calidad del mismo se vio en la necesidad de aplicar aditivos para mejorar sus propiedades físico-mecánicas. Estos aditivos superplastificantes de última generación están basados en copolímeros, denominados así por su estructura molecular en forma de peine y en algunos casos con injerto de cadenas laterales. La investigación fue documental/bibliográfica en donde los estudios revisados utilizaron el método deductivo, enfoque cuantitativo y orientación aplicada, nivel descriptivo, tipo descriptivo, correlacional y explicativo. El diseño experimental, longitudinal, prospectivo y estudio de cohorte (causa-efecto). Se realizaron ensayos por edades para determinar la resistencia a la compresión. Para la recopilación de datos se tomaron las muestras ensayadas a los 28 días tomando en cuenta la dosificación de aditivo y relación a/c. El uso de aditivo superplastificante auto sintetizado de estructura molecular de “múltiples brazos” tuvo un Slump Flow de 32.5cm para una dosis de 0.3% y encontrándose en un rango de 0.25% a 0.40%. El aditivo superplastificante sintetizado en forma de peine con codificación PCE-2 tuvo una resistencia a la compresión de 85MPa con adiciones minerales, ensayado a los 28 días con una relación a/c de 0.30. Para el superplastificante PC-3 se obtuvo una resistencia a la compresión de 73MPa sin adiciones minerales ensayado a los 28 días a una relación a/c 0.30. El valor promedio de resistencia a la compresión sin adiciones minerales fue de 61MPa con una relación a/c entre 0.25 a 0.30. Palabras clave: Aditivo superplastificante basado en copolímero, Slump Flow, resistencia a la compresión axial, propiedades físico mecánicas, adiciones minerales.

XI

ABSTRACT

The present investigation added the copolymer-based superplasticizing admixture to improve the mechanical properties of high strength concrete. Due to the high demand of the concrete and to preserve its quality, it was necessary to apply additives to improve its physical-mechanical properties. These state-of-the-art super-plasticizing additives are based on copolymers, so called because of their molecular structure in the form of a comb and in some cases with side chain grafting. The research was documentary/bibliographic where the reviewed studies used the deductive method, quantitative approach and applied orientation, descriptive level, descriptive type, correlational and explanatory. The experimental, longitudinal, prospective and cohort (cause-effect) study design. Tests were carried out by age to determine the resistance to compression. For the collection of data, the samples tested were taken at 28 days, taking into account the dosage of additive and a/c ratio. The use of a self-synthesized superplasticizing additive of "multiple arms" molecular structure had a Slump Flow of 32.5cm for a dose of 0.3% and being in a range of 0.25% to 0.40%. The PCE-2-coded comb-synthesized superplasticizing additive had a compressive strength of 85MPa with mineral additions, tested at 28 days with a w/c ratio of 0.30. For PC-3 superplasticizer, a compressive strength of 73MPa was obtained without mineral additions tested at 28 days at a c/r ratio of 0.30. The average compressive strength value without mineral additions was 61MPa with an a/c ratio between 0.25 and 0.30. Keywords: Copolymer-based superplasticizing additive, Slump Flow, axial compressive strength, physical-mechanical properties, mineral additions.

XII

INTRODUCCIÓN

En los últimos años y debido al crecimiento del rubro de construcción, la producción de concreto para obras de infraestructura tiene una alta demanda. Por eso la investigación y desarrollo de nuevos aditivos superplastificantes para poder no solo abastecer la demanda sino también para mantener la calidad y la mejora en las propiedades en estado fresco y endurecido, mejorando así los tiempos en la construcción y una menor cantidad de materiales para su desarrollo. En las obras de infraestructura se requiere que el concreto cumpla con ciertos estándares de calidad y que cumpla con la resistencia de diseño, por eso mediante el uso de aditivos superplastificantes basados en copolímeros (PCE) se puede lograr los resultados esperados. La investigación busca identificar y conocer la influencia de estos aditivos en los resultados de los ensayos para garantizar un adecuado control de calidad y uso del mismo para evitar problemas en las obras de ingeniería. La investigación identifica la influencia de los aditivos superplastificantes basados en copolímeros (PCE) sobre el concreto de alta resistencia para mejorar el asentamiento, trabajabilidad y obtener la resistencia requerida para el concreto. Po eso es necesario el uso de aditivos ya que mejoran las propiedades del concreto y obtienen buenos resultados. Los aditivos a emplearse son reductores de agua de alto rango, los cuales cumplen con las especificaciones técnicas de la norma ASTM C-494/C494M-08a En nuestro país se realizan concretos convencionales y de última generación, el desarrollo e investigación de los aditivos toma énfasis en nuestro mercado local. Esta investigación de índole documental busca dar importancia en el uso de estos aditivos superplastificantes, la dosificación óptima para una influencia positiva en el concreto de alta resistencia, estos resultados serán de utilidad para futuras investigaciones en cuanto al uso de estos aditivos. El objetivo de la presente investigación se basó en determinar la influencia de estos aditivos superplastificantes basados en copolímeros para concretos de alta resistencia. Se han planteado 2 objetivos específicos:

1

•

Determinar el porcentaje de óptimo de aditivo superplastificante para mejorar el asentamiento.

•

Determinar la relación a/c para concretos de alta resistencia aplicando aditivos superplastificantes basado en copolímeros para mejorar la resistencia a la compresión.

Presentado los objetivos específicos, la investigación tiene como principal objetivo determinar el aditivo superplastificante para mejorar las propiedades del concreto de alta resistencia. La investigación se desarrolló en seis capítulos, en donde el Capítulo I se centra en la problemática actual, formulamos los problemas generales y los específicos, se marcan objetivos, se dan la importancia junto con la justificación, y delimitamos nuestra investigación. En el Capítulo II se desglosa la estructura teórica que aplicamos en la investigación, tales como marco teórico, recopilamos investigaciones referentes al tema a nivel nacional e internacional y artículos científicos relevantes al tema de investigación. En el Capítulo III, encontramos el sistema de hipótesis del estudio, donde planteamos nuestra hipótesis general y específicas, adicionamos el sistema de variables y la operalización de las mismas. En el Capítulo IV, describimos la metodología que se incorporaron para la relación de la presente investigación tales como tipo, diseñó, población, muestra y técnicas para la interpretación de resultados En el Capítulo V, presentamos los resultados de la investigación que hicimos mediante la recopilación de datos y analizaremos a cada autor para entender la perspectiva que tiene sobre el tema a estudiar y constataremos los resultados para la aprobación de la hipótesis. Se da la discusión de resultados donde compararemos las diferentes perspectivas de los autores presentados en la investigación. Para Finalmente presentar las conclusiones y recomendaciones de los análisis realizados, información resultante de la misma y recopilación de los autores que fueron influyentes en esta investigación.

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CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. Descripción de la realidad problemática El concreto es un material de uso universal en el mundo en la construcción. En el Perú es el elemento más usado. Está compuesto generalmente por cemento, agua, agregado fino y agrado grueso. Debido a las grandes demandas de su uso y para preservar la calidad el mismo se vio en la necesidad de la inclusión de aditivos con la finalidad de mejorar sus características. Como punto inicial se ve en la necesidad de tener un control sobre el asentamiento del concreto ya que eso nos asegura una correcta trabajabilidad por horas lo que es necesario para completar los trabajos y asegurarnos la calidad del mismo. (Huarcaya, 2014) Otro aspecto importante en el concreto es la desventaja de esperar 28 días para alcanzar la resistencia requerida. Para ello es necesario tener en cuenta la dosificación de materiales y la relación agua/cemento, calidad de los agregados tanto en sus propiedades mecánicas, físicas y granulometría en general. Las normas para proyectar el concreto en términos de calidad se basan en ensayos mecánicos mediante probetas normalizadas y ensayadas a 28 días. Este plazo largo puede generar dificultades debido a que en 28 días ya se colocaron grandes cantidades de concreto, esto sería un inconveniente en caso no se pueda asegurar su resistencia y calidad. (Nuñez & Villanueva, 2018) Por todo lo antes mencionado la presente investigación se enfoca en dar un conocimiento sobre la influencia del aditivo superplastificantes basados en copolímeros (PCE) en concretos de alta resistencia para prevenir problemas y fomentar las ventajas del uso de estos aditivos para la industria de la construcción. Los aditivos superplastificantes son elementos utilizados actualmente en la elaboración de concreto debido a la mejora en sus propiedades y/o características. Estos aditivos denominados “reductores de agua” mejoran la fluidez del concreto por ende 4 tienen buena trabajabilidad en una cierta cantidad de tiempo y en dosificaciones optimas se alcanza altas resistencia en el concreto.

3

1.2. Contextualización y delimitación del problema En el estudio de concreto con el pasar de los tiempos se van desarrollando nuevas tecnologías que nos ayudan a preservar la calidad del concreto y a mejorar las propiedades tanto en estado fresco como en estado endurecido. Para esto se vio en la necesidad de adicionar aditivos, uno de los aditivos que aporta grandes beneficios es el aditivo superplastificante basado en copolímeros. Estos se usan para mejorar las propiedades mecánicas del concreto, su asentamiento y por ende su trabajabilidad. Actualmente debido a la gran demanda y para preservar la calidad del concreto en obras de gran envergadura, la presente investigación tiene como propósito obtener un concreto de alta resistencia con la adición de aditivos superplastificantes basado en copolímeros, con la finalidad de evaluar los resultados para encontrar el diseño de mezcla optimo teniendo en cuanta la relación agua cemento y el porcentaje de aditivo superplastificante, con lo antes mencionado se espera una mejora en las propiedades mecánicas del concreto, asentamiento y una correcta trabajabilidad. De esta forma obtendremos una guía detallada sobre el uso del aditivo superplastificante basado en copolímeros, ventajas y un óptimo diseño de mezcla que puede servir como apoyo para futuras investigaciones relacionadas al tema.

1.3. Formulación del problema 1.3.1. Problema general ¿Cómo el aditivo superplastificante basado en copolímero mejora las propiedades del concreto de alta resistencia? 1.3.2. Problema específico a) ¿En qué medida el porcentaje de aditivo superplastificantes basado en copolímeros influye en el asentamiento del concreto de alta resistencia? b) ¿Cómo la relación agua/cemento para concretos de alta resistencia aplicando aditivos superplastificantes basado en copolímeros influye en la resistencia?

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1.4. Objetivos 1.4.1. Objetivo general Determinar aditivo superplastificante basado en copolímeros para mejorar las propiedades del concreto de alta resistencia. 1.4.2. Objetivos específicos a) Determinar el porcentaje de aditivo superplastificante basado en copolímero para mejorar el asentamiento del concreto de alta resistencia según ASTM C1611. b) Determinar la relación agua/cemento para concretos de alta resistencia aplicando aditivos superplastificantes basado en copolímeros para mejorar la resistencia a la compresión según la norma ASTM C318.

1.5. Importancia La presente investigación tiene como fin brindar los conocimientos teóricos y prácticos recopilados de aportes experimentales sobre el uso de aditivos superplastificantes basados en copolímeros manteniendo así su trabajabilidad y resistencia a edades tempranas y finales. Otro de los aspectos importantes de la investigación es contribuir con las grandes industrias de la construcción, manteniendo la calidad de los concretos de alta resistencia como también acortar los excesos de recursos empleados en su elaboración.

1.6. Justificación 1.6.1. Conveniencia La presente investigación es contribuir con las grandes industrias de la construcción, mediante el uso de aditivos superplastificantes basado en copolímeros manteniendo la calidad y su trabajabilidad de los concretos de alta resistencia necesaria por su alta demanda.

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1.6.2. Relevancia social Al modificar el asentamiento y las propiedades del concreto de alta resistencia, obtendremos una mejor trabajabilidad y una mejor relación de agua/cemento a comparación del concreto convencional generando una menor demanda del material cementante, acortando los excesos de recursos, abaratando costos en beneficio a la industria de la construcción y medio ambiente. 1.6.3. Aplicaciones prácticas Esta investigación comprende los cambios en las propiedades del concreto fresco y endurecido del concreto de alta resistencia mediante el uso de aditivos superplastificantes, los profesionales en el campo de la construcción podrán entender y determinar con mayor precisión la aplicación correcta de estos aditivos, en qué grado mejora la trabajabilidad y como mejora dichas propiedades antes mencionadas. 1.6.4. Utilidad metodológica El presente tema de investigación pertenece a una investigación cuantitativa observacional, ya que permite determinar la cantidad de aditivo superplastificante basado en copolímero, edades de ensayos, promedios y probabilidades estadísticas para establecer grados de influencia en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido. Se recopilará información para un correcto análisis de resultados con el cual podremos constatar los objetivos planteados inicialmente, se podrá extraer las conclusiones y recomendaciones a partir de dichos resultados. 1.6.5. Valor teórico Esta presente investigación será un gran aporte científico, teórico de carácter documental. Se podrá explicar el correcto uso e influencia que tiene el aditivo superplastificante basado en copolímero sobre las propiedades del concreto de alta resistencia, determinar la mejora de la trabajabilidad y como se genera un beneficio en su aplicación. Con el fin de convertirse en antecedentes para futuras investigaciones.

6

1.7. Limitaciones Las limitaciones de la presente investigación ya que no hay acceso a un laboratorio de ensayos de materiales debido a la pandemia Covid-19 que atraviesa el país no se puede obtener datos, por eso se desarrolla de manera documental, estudios previos y fuentes de referencia para cumplir con los objetivos 1.8. Delimitación del estudio 1.8.1. Valor teórico El estudio podrá ser utilizado como guía sobre el uso del aditivo superplastificante basado en copolímeros. 1.8.2. Temporal La presente investigación se realizó en el año 2020, teniendo una trascendencia para futuras investigaciones. 1.8.3. Temática El tema de estudio es el uso de aditivos superplastificantes basado en copolímeros para mejorar las propiedades del concreto de alta resistencia. 1.8.4. Muestral Las muestras que se estudiarán son probetas de concreto de alta resistencia con la aplicación de aditivos superplastificantes basado en copolímero en el diseño de mezcla. 1.9. Alcance de la investigación La presente investigación desarrollará un diseño de concreto de alta resistencia con la incorporación de aditivos superplastificantes con copolímeros, utilizando el cemento tipo I, los resultados serán las resistencias obtenidas por los ensayos a compresión, flexión y tracción 1.10. Viabilidad Esta investigación es viable ya que se puede aplicar en la actualidad, así como las diferentes referencias bibliográficas (tesis, revistas, artículos). Los cuales se centran en la incorporación de aditivos superplastificantes con copolímeros al concreto, para la elaboración de la investigación. 7

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

2.1. Marco histórico Antes o después de 1970, Japón comenzó a desarrollar el ácido acrílico como principal comonómero del reductor de agua de policarboxilato (PCE). El reductor de agua de PCE inicial está insaturado por la copolimerización de ácido carboxílico y olefinas, y luego el proceso de mejora y preparación de la estructura molecular ha hecho gran progreso. Por tanto, las prestaciones del agua reductora de agua son cada vez más excelentes. Como país del desarrollo y aplicación de dicho agente reductor de agua, Japón tiene muchas patentes en áreas relacionadas. Las investigaciones actuales se centran en la influencia del agente reductor de agua sobre la resistencia a la compresión, retención, agua reducción del hormigón de alto rendimiento. En este punto, el agente reductor de agua de PCE que se ha desarrollado en Japón puede mantener la cantidad original de cemento y la retención de asentamiento en las mismas circunstancias. La relación agua-cemento del hormigón de alto rendimiento se puede reducir a menos de 1:4. En los últimos años, Europa y Estados Unidos también observan las amplias perspectivas del agente reductor de agua PCE. Las investigaciones se han transferido al agente reductor de agua PCE y se han publicado algunas patentes. El estudio sobre la preparación de agente reductor de agua PCE se vuelve cada vez más maduro. Como Las investigaciones se han transferido al agente reductor de agua PCE y se han publicado algunas patentes. El estudio sobre la preparación de agente reductor de agua PCE se vuelve cada vez más maduro. Como Las investigaciones se han transferido al agente reductor de agua PCE y se han publicado algunas patentes. El estudio sobre la preparación de agente reductor de agua p PCE se vuelve cada vez más maduro. Como informó, el uso del agente reductor de agua de PCE tenía más que el agente reductor de agua tradicional, como el sistema de melamina después de 1995 en Japón. En 1998, los productos de PCE representaron la participación total del mercado de superplastificantes de más del 60%. A principios del siglo XXI, la cantidad en Japón había superado el 80%. En los años noventa del siglo pasado, los agentes reductores de agua que se aplicaron en la ingeniería fueron principalmente naftaleno, melamina y otros agentes reductores de agua tradicionales. Los agentes reductores de agua de PCE se han investigado últimamente en el ámbito doméstico, y había 8

una cierta brecha con el nivel avanzado del mundo, ya sea en el proceso de producción, la selección de materias primas o el rendimiento mejorado. En el nuevo siglo, las industrias afines han prestado cada vez más atención a la investigación de la producción. (Huang & Li, 2015) 2.2. Investigaciones relacionadas al tema 2.2.1. Investigaciones nacionales Palomino, J. (2017), En su investigación de tesis: Tiene como objetivo diseñar y producir un concreto autocompactante para mejorar sustancialmente la trabajabilidad en el vaciado del concreto realizados en la ciudad de Abancay. realizaron los trabajos de investigación de materiales en las canteras Quispe (pedregal) y Aymituma, A esto se propuso un concreto f’c=215 kg/cm2 un concreto tipo A con revenimiento de 3” – 4”, y tipo B con revenimiento de 6” – 7”; como concreto autocompactante de f´c=215kg/cm2 un concreto tipo 1 con 0.80% de aditivo superplastificante, tipo 2 con 1.125% de aditivo superplastificante y tipo 3 con 1.4% de aditivo superplastificante. Se planteó utilizar los agregados de la cantera que se aproximen a cumplir las normas NTP y ASTM donde se debe buscar una granulometría óptima para el diseño de mezcla utilizando el método de agregado global. Tabla 1 Relacion porcentaje de aditivo con resistencia a la compresion

% Aditivo

7 días

14 días

21 días

28 días

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

1.400%

182.90

213.43

226.66

250.24

1.125%

165.85

189.42

205.65

222.02

0.850%

165.79

188.78

202.51

215.13

Nota. Palomino, J. (2017)

Se concluyó que el concreto tipo B tiene mayor revenimiento y resultados óptimos en sus resistencias respecto a la trabajabilidad recomendable para las autoconstrucciones. 9

Mego, J. & Meza, K (2018), En su investigación de tesis: Tiene como objetivo evaluar los porcentajes óptimos de la ceniza de la hoja de caña con aditivo superplastificante Euco Plastol 3000PC a diferentes tiempos de curado para obtener las mejores propiedades de resistencia a la compresión, rigidez, capacidad de llenado – paso y fluidez de un concreto autocompactante. Se determinó que el concreto autocompactante con adición al 2.5% de ceniza y 1.18% de aditivo superplastificante cumple satisfactoriamente todos los requisitos para un concreto autocompactante, alcanzando una extensión de 760 mm, con un tiempo de fluidez de 9.90 segundos, sin tendencia de bloqueo consiguiendo una resistencia a la compresión de 567 kg/cm2 (11% de aumento con respecto a la probeta patrón) con una rigidez de 317,962.55 kg/cm2 (12% de aumento con respecto a la probeta patrón) a 28 días de curado. 2.2.2. Investigaciones internacionales Reina, J. (2010), En su investigación de tesis: Tiene como objetivo determinar la Influencia de la tasa de aditivo superplastificante, en las propiedades del concreto de alta resistencia en estado fresco y endurecido. Se propuso diseñar doce mezclas de concreto para alcanzar resistencias a la compresión de 500, 550, 600 y 650 kg/cm2, utilizando tres tasas de dosificación de aditivo superplastificante de 600, 1200 y 1800 ml/100 kg de cemento para cada resistencia, y tomando en cuenta parámetros fijos como por ejemplo el revenimiento (en el rango de 5 a 8 pulgadas) que sirvan para establecer propiedades del concreto como su trabajabilidad y consistencia. Realizando los siguientes ensayos al concreto en estado fresco: revenimiento, contenido de aire, temperatura y peso volumétrico; también se realizaron ensayos al concreto en estado endurecido: resistencia a la compresión a 7 y 28 días de edad y módulo de elasticidad; esto con el objetivo de determinar la influencia de la tasa de dosificación de aditivo superplastificante en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido.

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Tabla 2 Correlación entre resistencia a la compresión a 28 días y tasa de dosificación de aditivo

Tasa

de

dosificación (ml/100 kg de cemento)

Mezcla A

Mezcla B

Mezcla C

Mezcla D

(A/C = 0.45)

(A/C = 0.40)

(A/C = 0.35)

(A/C = 0.32)

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

600

545.47

552.14

714.60

744.23

1200

588.05

643.94

695.46

703.86

1800

595.45

670.74

641.99

671.27

Nota. Reina, J. (2010)

Mondragon,M. (2013), En su investigación de tesis: En el presente estudio se prepararon una serie de cerámicos avanzados base de cemento portland, partiendo de polvos precursores comerciales de cemento y otros agregados minerales, con mayor valor adquisitivo que la simple mezcla del polvo precursor. Manipulando la reología de las partículas de los agregados finos seleccionados y mediante la utilización de la técnica de molienda de alta energía y de la adición de superplastificantes organo-quimicos a la mezcla resultante se ha logrado la conversión de un cemento portland compuesto CPC en otro cemento compuesto de alto desempeño del tipo reactivo (cemento de polvo reactivo CPR), dotado de una resistencia mecánica de por los menos 3 veces mayor a 100 MPa, a la resistencia típica mostrada por los cementos/concretos convencionales de portland ordinario (CPO) y/o compuesto (CPC) con resistencias de moderada-baja . Se trabajo a edades de 1, 7 y 28 días de fraguado en cámara de curado convencional (25ºC) con una relación agua/cemento de 0.4 y 0.5.

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IIg,M. & Plank,J. (2016), En su investigacion afrima que: Se sintetizó un nuevo superplastificante injertando monómeros de ácido 2acrilamido-2-terc-butil sulfónico (ATBS) y ácido acrílico (AA) en una cadena principal de lignito usando la técnica de copolimerización de radicales libres. Se probaron diferentes proporciones molares de ATBS: ácido acrílico para investigar la fluencia del contenido de ácido acrílico sobre el rendimiento de dispersión del copolímero de injerto. Los polímeros sintetizados se caracterizaron en relación con sus propiedades moleculares y su capacidad de dispersión en cemento. Se encontró que especialmente el copolímero de injerto con una relación molar de ATBS: ácido acrílico de 1: 0,15 exhibe una alta fuerza de dispersión, una larga retención de asentamiento, una alta tolerancia a los sulfatos y solo un menor retraso del cemento. El polímero es más eficaz que el BNS de grado industrial. El injerto exitoso de los monómeros fue confirmado por cromatografía de exclusión de tamaño y medición de los espesores de capa adsorbida. Łaźniewska-Piekarczyk, B (2018), En su investigación afirma que: Los aditivos químicos más empleado en la construcción son los aditivos modificando las propiedades reológicas de la mezcla de hormigón, plastificantes y superplastificantes. La eficacia de los aditivos, con respecto a tanto el hormigón fresco como el endurecido, depende de variables relacionadas con el cemento, los agregados, y se mezclan entre sí, y también depende de factores externos como la temperatura del aire. A cuestión muy importante relacionada con el uso de aditivos plastificantes, y especialmente aditivos superplastificantes en la práctica de la construcción, es la compatibilidad de otros aditivos con cementos y aditivos e influencia de la temperatura en la eficacia de su cooperación. El objetivo de los estudios analizados en el artículo es evaluar la interacción de diversos superplastificantes, plastificantes y aditivos incorporadores de aire a diferentes temperaturas, tanto reducidas como elevadas, debido a las propiedades del mortero fresco.

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Tabla 3 Composición del mortero

Componente del mortero

Cantidad de gramos

Cemento CEM I 42.5 R

450.0

Agua A/C = 0.50

225.0

Arena Estándar

1350.0

Nota. Łaźniewska-Piekarczyk, B (2018)

Tabla 4 Propiedades mecánicas, físicas y químicas de CEM I 42.5 R

Propiedades del cemento

Unidad

Valor

Estándar

2 días de Fuerza

Mpa

28.0

≥ 20,0

28 días de fuerza

Mpa

57.2

≥ 42,5, ≤ 62,5

Inicio de encuadernación

Min

170

≥ 60

Estabilidad de volumen

Mm

0.4

≤ 10

3681

Sin Requisitos

Superficie especifica

cm2 / gramo

Pérdida por calcinación

%

2,87

≤ 5,0

Contenido de residuo

%

0,79

≤ 5,0

%

2,50

≤ 4.0

Contenido de cloruro Cl-

%

0,059

≤ 0,10

N / A 2 Oeq.

-

0,63

Sin Requisitos

insoluble Contenido de sulfato (como SO 3)

Nota. Łaźniewska-Piekarczyk, B (2018)

13

Tabla 5 Características de los aditivos superplastificantes, plastificantes e incorporadores de aire

Tipo de aditivo

Base química principal

Valor Promedio

Superplasficante (PCE)

Éter de policarboxilato

0.220

Superplasficante (PCP)

Policarboxilato

0.220

Superplastificantes (norte)

Naftaleno modificado

0.110

Superplastificantes (UNA)

Acrilato-polietilenglicol

0.220

Superplastificantes (F)

Fosfonatos modificados

0.220

Plastificante (NSF)

Sulfonato de naftaleno

0.440

Plastificante (MSF)

Formaldehído de

0.440

melamina sulfonado Plastificante (MLS)

Lignosulfonato maleado

0.440

Incorporador de aire (AEA)

Compuestos tensioactivos

0.015

sintéticos Nota. Łaźniewska-Piekarczyk, B (2018)

En esta investigación se concluyó que el aumento de la temperatura del mortero aumenta ligeramente el diámetro de flujo del mortero con aire, es decir, para algunos superplastificantes, es decir, reduce en gran medida la tensión superficial de agua, o reduciendo el diámetro del flujo de mortero, para otros superplastificantes y todos Plastificantes.

Esen, Y & Orhan, E (2016), En su investigación afirma que: El objetivo de este estudio fue investigar el efecto de los contenidos de superplastificantes y mezclas minerales en las propiedades del hormigón autoconsolidador (SCC). El humo de sílice se usó como una mezcla mineral y el superplastificante de tercera generación basado en policarboxilato se usó como una mezcla química. Para determinar las dosis óptimas de mezcla; Se 14

prepararon mezclas de prueba con diferentes dosis de mezcla. Se prepararon nueve mezclas de concreto con diferentes dosis de mezcla a partir de mezclas de prueba. Se determinaron las propiedades del hormigón endurecido y los criterios de autocompactabilidad de estas series y se compararon los resultados de las pruebas entre estas mezclas de SCC. Se observó que 10S1.3A (10% de humo de sílice, 1.3% de superplastificante) y 10S1.5A (10% de humo de sílice, 1. Las mezclas de 5% de superplastificante) muestran el mejor rendimiento con respecto a las propiedades del hormigón fresco y endurecido Tabla 6 Propiedades físicas y químicas del superplastificante

Propiedades Apariencia/Color

Liquido/ marrón claro

Estructura química

Polímero modificado a base de policarboxilato

Densidad

1.07-1.11 kg / l (a 20 ° C)

pH

3-7

Punto de congelación

-9

Contenido de iones de cloruro soluble en

Máximo 0.1%, no contiene cloruro

agua

Contenido alcalino

Máximo 4%

Nota. Esen, Y & Orhan, E (2016)

15

Tabla 7 Composición química del cemento y humo de sílice

Composición

Cemento (CEM I 42.5 N)

Humo de sílice

Química S (SiO 2)

21.12

91 91

A (AL 2O 3)

5,62

0,58

F (Fe 2O 3)

3.24

0.24

C (CaO)

62.94

0.71

MgO

2.73

0.33

ENTO3NCES

2.30

1.06

N / A2 O

-

0.38

K2O

-

4.34

CI

0.009

0.8-1.0

Pérdida por ignición

1.78

1.84

Nota. Esen, Y & Orhan, E (2016)

16

Tabla 8 Propiedades física del cemento y humo de sílice

Propiedades físicas

Cemento (CEM I 42.5 N)

Humo de sílice

Densidad (g / cm3)

3.13

2.20

Área de superficie

3370

-

Ajuste inicial (min.)

168

-

Ajuste final (min.)

258

-

específica (cm2 / gramo)

Nota. Esen, Y & Orhan, E (2016)

Tabla 9 Propiedades Mecánicas del cemento y humo de sílice

Días

Cemento (CEM I 42.5 N)

Humo de Sílice

kg/cm2 2 días (Kg/cm2)

263.09

-

7 días (Kg/cm2)

426.24

-

28 días (Kg/cm2)

516.99

-

Nota. Esen, Y & Orhan, E (2016)

17

Pan, Y.,Jiang, Y, & Zhang, (2016) , En su investigación afirma que: Para la limitación del superplastificante de un solo componente, se prepararon superplastificantes combinados de tipo condensado y copolímero. La adsorción de superplastificantes compuestos en pasta de cemento se probó mediante la medición de carbono orgánico total. Influencias de superplastificantes en el proceso de hidratación temprana del cemento y la formación de fases órganominerales se estudiaron mediante análisis de difracción de rayos X, análisis de microscopio electrónico de barrid, etc. Los resultados muestran que, debido al mecanismo cooperativo de repulsión electrostática y efecto estérico, los superplastificantes combinados de tipo condensado y copolímero reducen la adsorción de superplastificantes en minerales de cemento y la superficie de sus productos de hidratación, retrasan el proceso de hidratación de C 3 A, forma hidróxidos dobles en capas orgánicas, aumenta la contracción química temprana y promueve el crecimiento de la hidratación temprana del cemento y Ettringita.

Liu,X. & Wang,Z. (2015), En investigación afirma que: Se sintetizó un superplastificante novedoso con una estructura de múltiples brazos, es decir, un "núcleo" conectado con múltiples "brazos" de copolímeros, mediante dos pasos que incluyen una reacción de esterificación entre alcoholes polihídricos y ácido acrílico y una reacción de copolimerización en una solución acuosa entre la esterificación producto, isobutenil polietilenglicol y ácido acrílico. Se determinaron las condiciones de reacción y los resultados mostraron que la tasa de esterificación puede alcanzar más del 95% con un agente portador de agua de 70 g, una relación molar catalizador / alcohol de 0,07, una relación molar inhibidor / monómero de 0,03 y un tiempo de reacción. de 7 horas. Los productos de reacción se caracterizaron por 1 Resonancia magnética nuclear H (1 H NMR) y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. Se confirma que es la estructura de múltiples brazos, y el superplastificante auto-sintetizado con una estructura de múltiples brazos exhibió una mayor eficiencia energética, lo que estaba de acuerdo con sus excelentes rendimientos de fluidez de pasta y comportamiento de adsorción en la pasta de cemento.

18

Jun, Y. & Jeong, Y (2014), En su investigación afirma que: Los superplastificantes PCE son muy modificables. La principal fuente de dispersión es el incremento esférico debido a la presencia de largas cadenas laterales de injerto en lugar de una repulsión electrostática. Para esta investigación se modificó la estructura molecular de los copolímeros para probar los tiempos de fraguado inicial y final, la adsorción, el desarrollo de la resistencia de las pastas de cemento, la fluidez de la pasta. Para esto se tuvieron los copolímeros AP75 y el copolímero sintetizado AP25. Para el flujo de las pastas utilizaron dosificaciones de 0% a 1.5% de los copolímeros para lo cual el copolímero sintetizado AP25 presenta un mejor rendimiento de plastificante. Los efectos de retardadores de fraguado se utilizaron dosificaciones de 0.25% a 1% para el AP75 y hasta 2% para AP25 donde los resultados fueron: Para 3 días no se observa una reducción de la resistencia para ambos copolímeros, Para 14 días se observa una reducción para el AP75.

Liu,M. & Lei,J. (2015), En su investigación afirma que: Se sintetizaron una serie de superplastificantes (PC) a base de policarboxilato con diferentes estructuras y se estudiaron los efectos de la estructura química sobre la potencial zeta y las propiedades reológicas de la pasta de cemento. Se determinaron cuantitativamente los monómeros residuales en cada muestra de PC. La propiedad de los polímeros en el cemento se probó mediante un aparato de microelectroforesis y un reómetro R / S. Los resultados mostraron que la potencial zeta y sus propiedades reológicas están relacionadas con la longitud de la cadena lateral y la densidad de las PC. Los PC que tienen una cadena lateral más corta y una densidad de cadena lateral más baja exhiben una densidad de carga aniónica más alta, lo que da como resultado una potencial zeta más alto. El efecto de la densidad de la cadena lateral sobre la potencial zeta es más notable en comparación con el de la longitud de la cadena lateral, y por lo tanto afecta el límite elástico inicial y la viscosidad aparente de la pasta de cemento. Además, aunque aumentar la longitud de la cadena lateral dará como resultado una reducción de la densidad de carga aniónica, el efecto de impedimento estérico es obvio, que puede mejorar eficazmente la dispersión

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de las partículas de cemento y reducir la viscosidad y el límite elástico de la lechada.

Huang,X. & Li,X. (2017), En su investigación afirma que: Los agentes reductores pueden mantener la misma relación agua/cemento en el caso de aumentar las propiedades de flujo del hormigón. Agregar la dosificación correcta puede hacer que el asentamiento alcance más de 250mm lo que hace posible la construcción por bombeo y el concreto autocompactante. Agregar el aditivo superplastificante también puede mantener el mismo asentamiento, en caso de reducir la relación/agua cemento reduce considerablemente el agua por unidad de volumen. Al aplicar el aditivo superplastificante entre un 10% a 30% de agua queda atrapado entre las partículas de cemento. Debido a la forma de peine cuando las partículas de polímeros se acercan entre si las capas absorbentes se superponen entre sí, restringiendo la libertad de movimiento.

Ibragimov,R. & Fediuk,R. (2019);En su investigación afirma que: Identificar la influencia de los diferentes tipos de superplastificantes de naftaleno formaldehido y policarboxilato durante el proceso de activación de suspensiones cementosas por el aparato de pulsación RPA. Las suspensiones cementosas obtenidas por activación mecano-química en estado líquido se prepararon como nuevas composiciones, a partir de las cuales se crean hormigones de alta resistencia. Las características de la mezcla de investigación mediante una serie de pruebas (ensayos). Además de identificar las características de durabilidad. Todas estas comparativas fueron a los 28 días de curado. Los resultados indican que la activación mecano-química de la suspensión cementosa RPA con superplastificante Relamiks T-2 y Remicrete SP60 contribuyen a la mejorar de las propiedades: Aumenta en un 20% el módulo de elasticidad, la resistencia a la flexión en un 54%, la resistencia del prisma 67% superior, una resistencia a la flexión de 5.41 MPa y una resistencia del prisma de 32.66 MPa.

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Stecher,J. & Plank,J. (2019), En su investigación afirma que: La sinterización de nuevos superplastificantes de polifosfatos por reacción entre monómeros de 2 etilfosfato y el éster metacrilato. Los polímeros de peine fosfatados exhibieron un rendimiento de dispersión superior que los polímeros de policarboxilato convencionales, retardaban menos el cemento y mostraban una robustez comparable frente a las impurezas de sulfato y arcilla. Estas propiedades se pueden explicar por la alta capacidad complejante de calcio de los grupos fosfato. La relación a/c de 0.30 con una buena manejabilidad.

Huang, Z. & Yang, Y. (2018), En su investigación afirma que: El hormigón autocompactante o de alta resistencia caracterizado por una baja relación agua-cemento planta desafíos para su viscosidad y capacidad de bombeo. Para eso la presente investigación tiene como objetivo sintetizar un superplastificante de policarboxilato hiperramificados mediante el método de polimerización redox in situ. Gracias a su estructura hiperramificada reduce la viscosidad de la solución de poros y alivia el comportamiento de espesamiento por cizallamiento de la pasta de cemento. Conduciendo a una reducción del 30% en la viscosidad de la pasta. Para una relación agua cemento de 0.29 y 0.22 para la comparativa de aditivos.

Al-Shamiri,A. & Kim,J. (2019), En su investigación afirma que: La resistencia a la compresión es una propiedad mecánica importante y significativa del hormigón que se considera uno de los parámetros importantes en muchos códigos y normas de diseño. La estimación temprana y precisa de la misma puede ahorrar tiempo y dinero. En este estudio, se utilizó una máquina de aprendizaje extremo para predecir la resistencia a la compresión del hormigón de alta resistencia. Es un método relativamente nuevo para entrenar redes neuronales artificiales, que muestra un buen rendimiento de generalización y una rápida velocidad de aprendizaje en muchas aplicaciones de regresión. El modelo se desarrolló utilizando 324 registros de datos obtenidos de experimentos de laboratorio. La resistencia a la compresión se modeló en función de cinco variables de entrada: agua, cemento, agregado fino, agregado grueso y superplastificante. El rendimiento del modelo desarrollado se comparó con el del modelo ANN entrenado mediante el uso del algoritmo 21

de retropropagación (BP). Los resultados de la simulación muestran que el modelo ELM propuesto tiene un gran potencial para predecir la resistencia a la compresión de HSC.

Ma,B. & Qi,H. (2020), En su investigación afirma que: El superplastificante de policarboxilato PCE y el superplastificante Alifática son agentes reductores de agua ampliamente utilizados en el hormigón. En esta investigación se investigó el efecto de AS sobre la dispersión de PCE. Los resultados experimentales verificaron que los efectos de AS sobre el comportamiento reológico de la pasta de cemento que contiene PCE estaban estrechamente relacionados con la dosis agregados. La fluidez con la pasta de cemento con AS en las dosis muestra un comportamiento relativamente constante con puntos iniciales y finales variables. Se muestra una homogénea adsorción entre el AS y PCE.

Manomi,N. & Sathyan,D. (2018), En su investigación afirma que: La incorporación de cenizas volantes en el concreto mejoró la durabilidad del concreto de cemento Portland de manera más efectiva. Las cenizas volantes se incorporan como una mezcla mineral debido a sus propiedades ventajosas como reacción puzolánica y refinamiento de poros. En el momento en que se agregan las cenizas volantes al concreto, el hidróxido de calcio, liberado durante la hidratación del cemento, reacciona con la sílice reactiva presente en las cenizas volantes y forma un gel de silicato de calcio hidratado (CSH). Esta investigación investiga la influencia de las cenizas volantes junto con cuatro superplastificantes (SP) diferentes, a saber, éter de policarboxilato (PCE), lignosulfonato (LS), formaldehído de melamina sulfonado (SMF) y formaldehído de naftaleno sulfonado (SNF) y sobre las propiedades mecánicas y de durabilidad de hormigón. El hormigón se fabricó con diferentes niveles de reemplazo de cenizas volantes clase F (0,15, 25, y 35% en masa) de cemento, la relación a / c se mantuvo constante en 0,37 y la dosis de superplastificante correspondiente a la dosis de saturación. La dosis de saturación del superplastificante se mide realizando pruebas de cono de pantano y minislump. Las propiedades mecánicas y de durabilidad probadas fueron la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción y la capacidad de sorción. Se ha 22

descubierto que los superplastificantes basados en PCE son más eficaces. Se observó una modificación en las propiedades mecánicas por aumento en la resistencia a la edad tardía y durabilidad por el aumento del concreto con la adición de cenizas volantes y superplastificante en la mezcla de control. Las propiedades mecánicas y de durabilidad probadas fueron la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción y la capacidad de absorción. Se ha descubierto que los superplastificantes basados en PCE son más eficaces.

Erzengin,S. & Kaya, K. (2018), En su investigación afirma que: Se sintetizaron superplastificantes de policarboxilato a base de éster metacrílico del ácido metacrilatoco-metacrílico de metoxipolietilenglicol (mPEGMA-co-MAA) con varias densidades de cadena lateral y longitud de cadena lateral, y se caracterizaron y sus impactos en la trabajabilidad, reología, tiempo de fraguado y resistencias mecánicas del cemento. se estudiaron los sistemas. Los resultados mostraron que los copolímeros sintetizados cambian el comportamiento reológico de las suspensiones de cemento al engrosamiento por cizallamiento y los SP con densidades de cadena lateral bajas aumentan la fluidez, la retención de fluidez y las resistencias de las muestras más altas que sus contrapartes. Además, los policarboxilatos retardan la hidratación del cemento y se pueden preferir dosis bajas de trietanolamina como acelerador para aplicaciones de clima frío o para resistencias mecánicas tempranas de los sistemas de cemento.

Antoni,J. & Kusuma,O. (2017), En su investigación afirma que: El uso de PCE como superplastificante SP en la fabricación de hormigón de alta resistencia es cada vez más común. Cada marca de SP disponible en el mercado tiene diferentes composiciones, lo que causa una diferencia en la necesidad de dosificación y las características resultantes. Además del tipo de SP, el tipo y la composición del cemento también afectan a las propiedades del hormigón fresco y endurecido. En este estudio se investigaron las dosis óptimas de varias marcas de superplastificante PCE en la fabricación de mortero. Se utilizaron dos tipos de cemento diferentes. Se evaluó el efecto del PCE en la fluidez, el tiempo de fraguado y la resistencia a la compresión resultante. Los resultados muestran que con el aumento de la dosis de SP en la mezcla de 23

mortero, la fluidez aumenta. Sin embargo, hay un valor óptimo para cada marca y para cada proporción de agua y cemento. El aumento de la fluidez se acompaña de un aumento de la resistencia a la compresión hasta alcanzar el nivel óptimo. Sin embargo, el uso excesivo de SP podría conducir a la hemorragia y la segregación, y reducir la fuerza de compresión. Se encontró que el cemento ordinario Portland Se observó un tiempo de fraguado más largo para todas las mezclas que emplean SP, en diferentes grados de extensión. Se correlaciona con el tiempo de retención de la caída. Un método simple para determinar la dosis óptima.

Sonebi,M. & Garcia-Taengua,E. (2015); En su investigación afirma que: El uso de aditivos superplastificantes con las diversas adiciones minerales justifica la necesidad de realizar más investigaciones. Es necesario comprender y cuantificar sus efectos y las posibles sinergias sobre las propiedades frescas y endurecidas. Esta investigación busca una comparativa de las propiedades frescas y endurecidas del hormigón con la adición de nano sílice, cenizas volantes y dosis de aditivos superplastificantes. Se realizaron pruebas de cono de Marsh y Cono Lombardi para las propiedades en estado fresco. Para ello se tiene una relación agua cemento de 0.35, Un porcentaje de nano sílice en un rango de 0,5% a 3.5%, ceniza volante en un rango de 5 % a 20% y superplastificante en un rango de 0.3% a 0.9%.Se concluyo que a más nano sílice es necesario más aditivo superplastificante para mantener la fluidez, los aditivos superplastificantes tienen mayor eficiencia en términos de lubricación y de floculación cuando hay partículas de nano sílice, el aumento de SP resulto una mayor densidad del mortero.

Su,T. & kong,X. (2019), En su investigación afirma que: El control de la fluidez y el ajuste de fraguado son dos cuestiones críticas para las aplicaciones prácticas del cemento de sulfoaluminato de calcio debido a su rápida hidratación. Se sintetizaron un superplastificante de policarboxilato (PCE) similar a un peine y copolímeros lineales (PAS) de ácido acrílico (AA) y ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfónico (AMPS) con una relación de monómeros variada para estudiar sus impactos en la fluidez e hidratación temprana del cemento de belita de sulfoaluminato de calcio (CSAB). Los 24

resultados muestran que los polímeros PAS lineales son muy eficaz en la dispersión de pastas de cemento fresco (fcps) y es eficaz la hidratación temprana del cemento. Más unidades de AA en las moléculas de PAS conduce a una inhibición más fuerte sobre la hidratación del cemento. En comparación con los polímeros PAS, PCE casi no presenta inhibición en el Efecto sobre la hidratación del cemento a pesar de la alta dispersabilidad inicial. Por lo tanto, las pastas de cemento que contienen polímeros PAS exhiben excelentes retenciones de fluidez en comparación con el PCE convencionales.

Chen,D. & Guo,J. (2019), En su investigación afirma que: Los aditivos a base de polímeros, que se utilizan ampliamente en el campo de la operación de cementación de pozos, son copolímeros sintetizados usando monómeros por copolimerización de radicales libres. Sin lugar a dudas, el proceso de hidratación del cemento para pozos petroleros con una variedad de aditivos es complicado y puede verse afectado por múltiples factores. Los métodos experimentales combinados con simulaciones computacionales se realizaron para explicar la interacción entre el aditivo de pérdida de fluidos (FLA) y el cemento de pozo de petróleo. Tanto a partir de las propiedades macroscópicas como de las estructuras microscópicas, se explicó el mecanismo de adsorción del aditivo de pérdida de fluidos en la superficie de las partículas de cemento. Se realizaron cinéticas de adsorción e isotermas en soluciones diluidas y se comprobó que el proceso de adsorción es de adsorción monocapa sobre la superficie del cemento con sitios finitos, que es la característica de la quimisorción. 2+ difusión de iones del cemento del pozo de petróleo a la solución de los poros del cemento. Mientras tanto, el intercambio de iones se produce entre Ca 2+ iones y iones Na +, y el copolímero se quela con el Ca 2+ iones del cemento del pozo de petróleo para formar una estructura de quelato, haciendo que la pasta de cemento endurecido sea más compacta. Por lo tanto, la pérdida de fluidos de las lechadas de cemento de los pozos de petróleo se controla debido a la fuerte quelación, mientras que la formación de productos de hidratación del cemento y el período de inducción de la hidratación del cemento se retrasan.

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Winnefeld,F. & Becker,S. (2007), En su investigación afirma que: Los aditivos superplastificantes basados en copolímeros con columna vertebral e injerto de cadenas laterales son usados frecuentemente en la industria del hormigón por sus propiedades dispersantes, bajas dosis, excelente reducción de agua, excelente trabajabilidad y menor contracción. El enlace de la columna vertebral y las cadenas laterales tienen una gran influencia en el comportamiento temprano de las suspensiones de cemento debido a los enlaces de copolímeros. En este estudio se utilizaron dos dispersantes de copolímeros con diferentes grupos de enlace (éster y éter) que fueron analizados por TOC, DSC-TG, dispositivo calorimétrico y microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM). Los resultados de la prueba mostraron que el copolímero de forma de peine con enlace éster tiene una menor cantidad de adsorbida inicial, acelerando la tasa de hidratación.

Miao,C. & Ran, Q. (2011), En su investigación afirma que: La incorporación de superplastificantes de alto rendimiento en el hormigón es uno de los métodos tecnológicos más efectivos y económicos para lograr un desarrollo sostenible en la industria del hormigón. Los superplastificantes convencionales tipo polielectrolito tienen algunos defectos, por ejemplo, poca dispersabilidad, gran pérdida de asentamiento, aumento de la retracción del hormigón y contaminación durante su fabricación. Aunque la nueva generación de superplastificantes de policarboxilato en forma de peine tiene beneficios notables en la práctica, también tiene el inconveniente de una dosis de baja saturación. En este estudio, basado en el mecanismo de adsorción-dispersión del dispersante y la teoría de la solución de polianfolitos, se diseñó y sintetizó una nueva clase de superplastificante copolímero anfótero tipo peine (PACP). Los efectos del PACP en la reducción de agua, fraguado, resistencia a la compresión, La hidratación y la estructura de los poros se investigaron sistemáticamente. Los resultados muestran que el PACP se puede dosificar en pequeñas cantidades para obtener una reducción de agua de hasta un 45%. La adición de PACP tampoco retarda la hidratación del cemento y aumenta significativamente la resistencia a la compresión del concreto endurecido en las etapas iniciales y finales. Además, el PACP puede mejorar aún más la tasa de desprendimiento de calor, retrasa el tiempo para alcanzar la temperatura de 26

hidratación más alta y refina la estructura de poros del cemento endurecido de forma pastosa, lo que conduce a una disminución de la porosidad y del tamaño medio de los poros.

Bi, Y. & Lei, J. (2013), En su investigación afirma que: Se sintetizaron superplastificantes de policarboxilato (PC) puente con estructura de reticulación usando diacrilato de polietilenglicol (PEGdA), reemplazando el monoacrilato de polietilenglicol parcial (PEGmA) como agente de reticulación. Las estructuras de los puentes PC se analizaron mediante cromatografía de permeación en gel, y la capacidad de dispersión se evaluó mediante la variación de la dispersión de la pasta de cemento en el tiempo y la prueba de reología. Los resultados experimentales mostraron que el peso molecular (MW) de los PC puente aumentó con el aumento de la proporción de PEGdA, y la curva de distribución de MW cambió de gaussiana a plana, lo que significó un aumento notable de copolímero altamente reticulado. Los puentes PC llevaron a una disminución de la dispersión inicial de la pasta de cemento y una mejor retención de la dispersión debido a la liberación lenta. Investigaciones posteriores mostraron que la proporción de PEGdA tuvo un ligero efecto sobre el grado de polimerización de la columna vertebral.

Negim,E. & Bekbayeva,L. (2019), En su investigación afirma que: Se prepararon tres relaciones de composición de [alcohol polivinílico (PVA) acrilato de 2-etilhexilo (2-EHA)] mediante técnicas de polimerización por injerto en solución acuosa utilizando persulfato de amonio como iniciador de radicales libres. La relación de PVA /2-EHA en los copolímeros injertados fue variable: 1/8, 1/6 y 1/4, respectivamente. Los copolímeros injertados obtenidos se caracterizaron mediante diferentes técnicas que incluyen FTIR, 1 H NMR, TGA y DSC. Los copolímeros se mezclaron con cemento para estudiar las propiedades físico-mecánicas de las pastas de cemento, incluidas las relaciones A / C, el tiempo de fraguado, la trabajabilidad, la absorción de agua y la resistencia a la compresión. Los resultados mostraron que la adición de copolímeros injertados a las pastas de cemento afectó las propiedades físicomecánicas. A medida que aumentó el contenido de 2-EHA en los copolímeros 27

injertados, disminuyó la consistencia del agua, mientras que los tiempos de fraguado (inicial y final) se acortaron. La resistencia a la compresión de las pastas de cemento aumentó en todas las edades de hidratación, mientras que la absorción de agua disminuyó con el aumento de 2-EHA.

Wang,Q. & Li,S. (2018), En su investigación afirma que: La adición de óxido de grafeno (GO) a la pasta de cemento aumenta significativamente su tenacidad, sin embargo, su fluidez se ve afectada negativamente. GO se hizo reaccionar primero con viniltrimetoxisilano para producir un óxido de grafeno modificado con silano (S-GO), que luego se polimerizó con ácido acrílico y un agente reductor de agua, isobutaenol polioxietilen éter (masa molecular 2400), para obtener un silano y un copolímero modificado. GO (PS-GO) que actuó como agente reductor de agua de la pasta de cemento. Se preparó un copolímero sin GO en las mismas condiciones para comparar. La estructura, composición elemental y dispersabilidad de GO, S-GO y PS-GO en un ambiente de cemento simulado (agua de cal saturada) fueron investigadas por FTIR, XRD y una prueba de sedimentación. Se investigó la fluidez y reología de las pastas de cemento con la adición de GO, copolímero o PS-GO. Los resultados mostraron que el viniltrimetoxisilano reaccionaba con el grupo -OH en las hojas GO para formar un enlace éter y el copolímero se injertaba en un grupo vinilo de S-GO mediante una reacción de adición para producir el PS-GO. El PS-GO tiene una mejor dispersabilidad en agua de cal saturada con una cantidad insignificante de agregación en comparación con GO y se produce una aglomeración significativa para GO. La adición de PS-GO a las pastas de cemento mejora la fluidez y las propiedades reológicas en comparación con GO, compensando el impacto negativo de GO y aumentando la tenacidad de los cementos resultantes. El PS-GO tiene una mejor dispersabilidad en agua de cal saturada con una cantidad insignificante de agregación en comparación con GO y se produce una aglomeración significativa para GO. La adición de PS-GO a las pastas de cemento mejora la fluidez y las propiedades reológicas en comparación con GO, compensando el impacto negativo de GO y aumentando la tenacidad de los cementos resultantes. El PS-GO tiene una mejor dispersabilidad en agua de cal saturada con una cantidad insignificante de 28

agregación en comparación con GO y se produce una aglomeración significativa para GO. La adición de PS-GO a las pastas de cemento mejora la fluidez y las propiedades reológicas en comparación con GO, compensando el impacto negativo de GO y aumentando la tenacidad de los cementos resultantes.

Arslan,H. & Aytac,U. (2019), En su investigación afirma que: Quitosano gramo- POEGMA (quitosano- gramo- Los copolímeros de injerto de polioligo se preparan mediante el injerto de oligo (etilenglicol metil éter) metacrilato (OEGMA) en quitosano vía Método de polimerización por radicales libres redox utilizando nitrato de amonio cérico (CAN) como iniciador a 40ºC. Luego, los copolímeros resultantes se sulfatan con ácido sulfúrico, ácido clorosulfónico y ácido sulfúrico fumante (Oleum). Los compuestos se caracterizan por análisis FT-IR, NMR y elemental. El homopolímero de quitosano también se sulfata para comparar los resultados. Teniendo en cuenta todos los resultados de la caracterización y las relaciones de solubilidad en agua, se decide realizar ensayos en probetas de hormigón que contengan copolímeros de injerto sulfatados con oleum sulfúrico. Se han examinado las propiedades reductoras de agua en el hormigón fresco. Comparado con el hormigón de referencia; se observa que la reducción de agua del injerto sulfonado es% 6 y el quitosano sulfonado es% 5. Los pesos unitarios del hormigón de referencia son 2380 kg / m 3, injerto sulfonado es de 2395 kg / m 3 y el quitosano sulfonado es de 2388 kg / m 3. El contenido de aire del hormigón de referencia se mide como 2%, injerto sulfonado como 1,5% y quitosano sulfonado como 1,6%. Los resultados de durabilidad del concreto a 28 días se determinan como 30,1 MPa para el hormigón de referencia, 34,7 MPa para injerto sulfonado y 33,8 MPa para quitosano sulfonado.

Baueregger,S., Perello,M. & Plank,J. (2015), En su investigación afirma que: Se sintetizo un copolímero de látex de butadieno retarda la OPC y acelera un sistema aglutinante ternario basado en OPC / CAC /, anhidrita. La razón detrás de ambos efectos es el secuestro de Ca 2+ iones de la solución de los poros. En 29

el caso de OPC, el agotamiento de Ca 2+ dificulta la formación de hidratos de cemento y, por lo tanto, retrasa la hidratación de OPC, mientras que, para el sistema ternario aglutinante, el agotamiento de Ca 2+ cambia el equilibrio de solubilidad de CaSO 4 a favor del sulfato. Como resultado, se acelera la disolución de la anhidrita y se mejora la formación de etringita. Los polímeros de látex representan componentes clave en los morteros de mezcla seca que a menudo contienen una combinación de diferentes aglutinantes inorgánicos (por ejemplo, cemento Portland, cemento de calcio y aluminio, hemihidrato o anhidrita) para controlar el comportamiento de fraguado y contracción del mortero. Los sistemas aglutinantes ternarios compuestos por cemento Portland, cemento de calcio y aluminio y anhidrita se utilizan para aplicaciones como contrapisos autonivelantes (SLU) o morteros de reparación, que requieren un fraguado rápido y baja contracción. Los resultados sugieren que los polímeros de látex hechos a medida pueden mejorar las propiedades conocidas del mortero fresco o endurecido, como la adhesión, cohesión o fuerza axial. Además, también pueden afectar positivamente el comportamiento de fraguado de los sistemas aglutinantes minerales multicomponente. En particular, los polímeros de látex cargados (ya sea de forma negativa o positiva) pueden interactuar con iones o fases minerales con carga opuesta, proporcionando así efectos únicos.

Tramaux,A., Azéma, N., & David, G. (2018), En su investigación afirma que: Los superplastificantes son aditivos muy utilizados en la industria de la construcción para reducir el contenido de agua del concreto para obtener una alta fluidez y trabajabilidad a corto plazo, y para aumentar las propiedades mecánicas del concreto a largo plazo. Para mejorar la eficacia y la compatibilidad del policarboxilato con el uso de aditivos minerales, concreto con alto contenido de sulfato. Este documento es la primera parte de un estudio que presenta la síntesis de varias arquitecturas macromoleculares de copolímeros en forma de peine con funciones de ácido fosfónico en lugar de ácido carboxílico clásico. Adsorción, dispersión y La eficiencia de fluidificación de estos aditivos se evalúa en suspensiones de calcita con el fin de simular comportamiento del cemento en edades tempranas. Además, se

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estudian los comportamientos de asentamiento con el fin de caracterizar capacidad de dispersión de polímeros sintetizados.

He,Y., Zhang,X., Kong,Y., & Wang, H. (2018); En su investigación afirma que: Los superplastificantes PCE afectan significativamente las propiedades reologicas de las pasta de cemento. Para esta investigacion empleamos copolimeros PCE auto-sintetizados con diferentes densidades carboxilicas para investigar la influencia en el comportamiento reológico. Se aplicaron los modelos de Ley de potencia, modelo Bingham y el modelo de HerschelBuikley. Los resultaron muestran que la densidad carboxilica de PCE influye en gran medida en el rendimiento de dispersión de los superplastificantesde PCE. A medida que aumenta la densidad carboxilica, mejora la capacidad de dispersión del PCE. Para esta investigación se utilizó una relacion agua cemento de 0.29 y un 0.15% de superplastificante de PCE. A medida que aumenta la densidad carboxilica, la capacidad de dispersión es más fuerte, la muestra PEG1-AA6 muestra mejor dispersion. Para una relación molar de acido carboxilico de 6, la pasta de cemento tiene la viscosidad más baja.

Liu,X., Guan,J., Zheng,Y., & Wang,Z. (2016), En su investigación afirma que: Un superplastificante de policarboxilato de alto rendimiento (PCE) se sintetizó con éxito mediante una reacción de polimerización entre ácido acrílico (AA), anhídrido maleico (MA) e isopentenil polietilenglicol (IPEG) mediante un sistema de iniciación redox. Se investigaron respectivamente la composición y las cantidades del sistema de iniciación y la proporción de monómeros. La proporción de IPGE: MA: AA: metalil sulfonato de sodio (SMAS): persulfato de amonio (APS): ácido ascórbico (ASA) se determinó como 1: 3: 1,5: 0,3: 0,015: 0,012. Además, se estudió el efecto de la temperatura de polimerización en la fluidez de la pasta de cemento de PCE. Los resultados mostraron que las pastas de cemento mezcladas con PCE sintetizadas a 10 °C, 20 °C y 30 ° C respectivamente exhibieron mejores rendimientos de fluidez que las mezcladas con PCE común. Las medidas de Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) se utilizaron para la caracterización estructural. Los resultados confirmaron la aparición de la reacción de polimerización y la estructura ideal. Además, se probaron los rendimientos de 31

aplicación del PCE sintetizado mediante el sistema de iniciación redox en morteros y hormigones. Los resultados mostraron que la tasa de reducción de agua del PCE en el mortero y el rendimiento de asentamiento del PCE en el hormigón fueron mejores que los de los PCE comerciales comunes. Este método de síntesis presenta el gran valor de investigación y la perspectiva de aplicación para la preparación de PCE en la ingeniería del hormigón. Se probaron los rendimientos de aplicación del PCE sintetizado mediante el sistema de iniciación redox en morteros y hormigones. Los resultados mostraron que la tasa de reducción de agua del PCE en el mortero y el rendimiento de asentamiento del PCE en el hormigón fueron mejores que los de los PCE comerciales comunes.

Zhang, Y., Kong,X., Gao,L., & Wang,J. (2016), En su investigación afirma que: Los comportamientos reológicos de la pasta de cemento fresca con superplastificante de policarboxilato. Factores influyentes que incluyen la proporción de superplastificante a cemento (Sp / C), proporción de agua a cemento ( a / c), se discutieron la temperatura y el tiempo. Se prepararon y probaron pastas de cemento fresco con Sp / Cs en el rango de 0 a 2.0% y W / Cs variados de 0.25 a 0.5 a 0, 20 y 40 ° C, respectivamente. Se realizaron pruebas de fluidez y reológicas en pastas de cemento para caracterizar el desarrollo del comportamiento reológico de las pastas de cemento frescas a lo largo del tiempo. Los resultados experimentales indican que la fluidez inicial y la retención de la fluidez durante el tiempo de almacenamiento aumentan con el crecimiento de la dosis de superplastificante debido al efecto plastificante y al efecto de retardo del superplastificante. La temperatura más alta generalmente conduce a una caída más pronunciada en la fluidez inicial y la retención de la fluidez. Sin embargo, para la pasta de cemento con alta Sp / C o a / c, la fluidez se ve ligeramente afectada por la temperatura. El límite elástico y la viscosidad plástica muestran tendencias de variación similares a la fluidez bajo los factores influyentes antes mencionados a una baja Sp / C. En el caso de alta Sp / C, el límite elástico y la viscosidad plástica comienzan a disminuir durante el tiempo de almacenamiento y la tasa de disminución desciende a temperatura elevada. Además, dos ecuaciones para predecir aproximadamente el límite elástico y la viscosidad plástica de las pastas de 32

cemento frescas que incorporan Sp / C, a / c. La temperatura y el tiempo se desarrollan sobre la base de los modelos existentes, en los que las constantes experimentales se pueden extraer de una base de datos creada por los resultados de las pruebas reológicas.

Xun,W., Wu,C., Leng,X., Li,J., & Xin,D. (2020), En su investigación afirma que: El presente trabajo investiga la fluidez y la pérdida de caudal de la pasta de cemento y el mortero a lo largo del tiempo, así como la estructura porosa y la resistencia a la compresión del hormigón y el mortero en presencia de agentes reductores de agua de alto rendimiento de ácido policarboxílico funcional. La tasa de hidratación, los productos de hidratación y la estructura de los poros del hormigón que contiene diferentes superplastificantes funcionales de ácido policarboxílico mediante prueba de intrusión de mercurio, microscopía electrónica de barrido (SEM) y radiografía. ff racción (XRD). Los resultados muestran que el agente reductor de agua Z mejora significativamente la estructura de poros del hormigón y compacta aún más la estructura del hormigón y el mortero, mejorando así la resistencia a la compresión del hormigón. Además, las cadenas laterales más cortas y los grupos funcionales éster en la estructura del agente reductor de agua H pueden ralentizar la tasa de hidratación del cemento, lo que reduce la resistencia inicial del mortero; sin embargo, en etapas posteriores, la estructura de poros del hormigón y el mortero, incluido el superplastificante H, es menos diferente a la del hormigón y mortero que contiene agentes reductores de agua de ácido policarboxílico. El agente reductor agua J funciona mejor pero tiene un efecto más débil en la estructura de poros del hormigón y el mortero en comparación al superplastificante Z; también es mejor que los agentes reductores de agua a base de naftaleno.

Ezzat,M., Xu,X., El Cheikh,K., Lesage,K., & Hoogenboom,R. (2019), En su investigación afirma que: En estos dos tipos diferentes de copolímeros aleatorios en forma de peine, a saber, policarboxilato éter (PCE; poli (oligo (etilenglicol) metil éter metacrilato / ácido metacrílico)) y polisulfonato éter (PSE; poli (oligo (etilenglicol) metil éter acrilato / 4-estirenosulfonato de sodio)), se sintetizaron mediante 33

polimerización RAFT para permitir la síntesis de polímeros con características controladas. Se ha estudiado el efecto de los tipos de carga y las longitudes de las cadenas laterales sobre la capacidad de adsorción, reología y dispersión de las pastas de cemento. Los experimentos mostraron que los copolímeros de PCE que contienen cadenas laterales cortas exhiben una mayor capacidad de dispersión. Se utilizo una relación agua cemento de 0.38 con dosificaciones de superplastificante del 0.1%. Para los ensayos de asentamiento se llega a la conclusión que a cadena lateral más corta se tiene un asentamiento relativo más alto.

Chen, B. (2013), En su investigación afirma que: Se sintetizó un macrómero, acrilato de metoxipolietilenglicol (MPEGAA), fue sintetizado por esterificación utilizando metoxipolietilenglicol (MPEG-1200) y ácido acrílico (AA) como materiales principales. Luego se usó MPEGAA para preparar un superplastificante de ácido poliacrílico modificado con 2acrilamido-2- ácido metilpropano sulfónico (AMPS). Se realizó una prueba de factor único para investigar los efectos de la relación molar de ácido a alcohol (n (AA) / n (MPEG)), cantidad de inhibidor, cantidad de catalizador, temperatura y tiempo de esterificación sobre la síntesis de MPEGAA. Los resultados experimentales mostraron que la esterificación óptima las condiciones fueron las siguientes: n (AA) / n (MPEG), 3,5: 1; cantidad de hidroquinona (como inhibidor), 1,2%; cantidad de ácido para-toluenosulfónico (como catalizador), 5,5%; temperatura de reacción, 95 ° C; y tiempo de reacción, 6 h. El superplastificante de ácido poliacrílico modificado con AMPS preparado en las condiciones óptimas de esterificación permitió lograr y mantener un alta dispersabilidad del cemento. Con una cantidad de aditivo del 0,15%, la pasta de cemento la fluidez fue inicialmente tan alta como 300 mm, y luego disminuyó a 315 mm después de 1 h y 290 mm después de 2 h. Chen B. (2012), En su investigación afirma que: Este estudio parte del análisis del efecto de las materias primas del hormigón y todo tipo de pruebas de índice de rendimiento. Realiza una mayor investigación y exploración del diseño de proporción de mezcla de copolímero policarboxílico P (AA-co-MA) / PEG y hormigón de alto rendimiento con aditivo compuesto, combinando la mezcla del hormigón de alto rendimiento, 34

así como los rendimientos como la trabajabilidad, la dureza del fraguado y endurecimiento del cemento y la calidad de resistencia. Se ha encontrado que mezclar 1,46% de copolímero policarboxílico de P (AA-co-MA) / PEG, 15% de cenizas volantes y 10% de polvo de escoria de alto horno granulado y agregar la mezcla al concreto no solo puede salvar el cemento, sino también mejorar el rendimiento del hormigón.

Chen,X., Fang,Y., Lan,Z., Jiang,Z., & Ke,Y. (2012), En su investigación afirma que: Usando metacrilato de metoxipolietilenglicol (MPEGMA), acrilato de butilo (BA), Sulfonato de metil alilo (SMAS) como materia prima, podemos componerlos para multipolímeros en sistema redox. Mediante el análisis de los factores y el ajuste de los resultados experimentales ortogonales, la tecnología óptima de síntesis se muestra a continuación: n (MPEGMA): n (BA): n (SMAS) = 5: 12: 2, n (H2O2) / n (Vc) = 6, y la temperatura de reacción es 30°C. Cuando el volumen de superplastificante es 0,42%, la relación aguacemento es 0,3; la fluidez inicial de la pasta de cemento puede llegar a 238 mm, y dentro de 1 hora sin pérdida alguna.

Platel,D., Magny, B., Suau,J., & Champagne,C. (2019), En su investigación afirma que: Nuevos copolímeros obtenidos por polimerización de una mezcla de monómeros que comprenden: al menos un monómero aniónico (a) que comprende una función insaturada polimerizable y un grupo carboxílico; y al menos un monómero, representa una cadena polialcoxilada constituida por unidades etoxiladas EO y unidades propoxiladas PO, distribuidas en bloques, alternos o estadísticos, siendo la proporción molar de las unidades etoxiladas en la cadena polialcoxilada (n) / (m + n) mayor o igual a 70 % y estrictamente menos del 90%. Además, la

composición hidráulica, por ejemplo

composiciones de hormigón, que comprenden dichos copolímeros, y el uso de dichos copolímeros como agentes reductores de agua en composiciones hidráulicas y para aumentar la resistencia mecánica inicial de una composición hidráulica.

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Raymond,A., Januarti,J. & Triwulan. (2017), En su investigación afirma que: El efecto del polvo de vidrio, el humo de sílice, el éter policarboxilato y la grava para optimizar la composición de cada factor en la fabricación de SCC de alto rendimiento. El método de Taguchi se propone en este documento como la mejor solución para minimizar la variable de la muestra, que es más de 80 variaciones. El método de análisis de datos de Taguchi se aplica para proporcionar composición, optimización y el efecto de los materiales contribuyentes para nueve variables de muestras. La trabajabilidad del hormigón se analizó mediante la prueba de asentamiento, la prueba de embudo en V y la prueba de caja en L. Se realizaron pruebas de compresión y porosidad para el estado endurecido. Con una dimensión de 100x200 mm, las probetas cilíndricas se moldearon para ensayo de compresión con una edad de 3, 7, 14, 21, 28 días. La prueba de porosidad se realizó a los 28 días. Se revela que el humo de sílice contribuye en gran medida al asentamiento y la porosidad. El agregado grueso muestra el mayor factor que contribuye a la prueba de caja en L y de compresión. Sin embargo, todos los factores muestran resultados poco claros en la prueba del embudo V.

Jia,J., Cao,Q., Luan,L., Wang,Z., & Zhang,L. (2020), En su investigación afirma que: El concreto de bombeo de alto rendimiento se ha utilizado ampliamente en la construcción de edificios de gran altura debido a sus cualidades superiores. Sin embargo, pueden ocurrir problemas tempranos de agrietamiento en el bombeo de hormigón in situ, lo que se debe al uso excesivo de cemento. En este documento, se adoptó un procedimiento innovador de mezcla de concreto llamado “concreto de agregado grueso post-llenado” (PFCC) y se aplicó a concreto de gran asentamiento. Se investigó la influencia de la relación de agregado grueso posterior al llenado (PFA) sobre las propiedades mecánicas del concreto de gran asentamiento. Tres diferentes grados de resistencia del hormigón (C30, C40 y C50) y cinco proporciones de PFA (0%, 10%, 15%, 20%, 25%). El asentamiento diseñado para el concreto de referencia fue de 180 a 200 mm. Se realizaron ensayos experimentales sobre la resistencia a la compresión de probetas cúbicas, la resistencia a la compresión axial de probetas prismáticas, la resistencia a la tracción por división, el módulo de 36

ruptura y el módulo de elasticidad. Todas las pruebas se realizaron en condiciones ambientales. Los resultados mostraron que la caída del PFCC disminuye a medida que aumenta la proporción de PFA. También indicó que, en general, las propiedades mecánicas de PFCC no aumentan linealmente a medida que aumenta la relación de PFA, y existe un punto de inflexión. Con base en la investigación y el análisis experimentales de este estudio, se recomienda que la proporción óptima de agregado grueso posterior al llenado sea del 20%.

Zahia,D., & Karim,E. (2018), En su investigación afirma que: El uso de ciertos aditivos orgánicos en la producción de morteros y hormigones influye en la trabajabilidad y la cinética de hidratación del mortero. Esto da como resultado una modificación de algunas propiedades, a saber, el comportamiento reológico y la resistencia mecánica. El objetivo de este trabajo es evaluar el comportamiento reológico y mecánico de un mortero variando la finura del cemento y utilizando el superplastificante Policarboxilato. Los resultados obtenidos podemos ver que el efecto de la finura del cemento utilizado es muy significativo en presencia de la adición mineral y el superplastificante Policarboxilato El umbral de cizallamiento y la viscosidad del mortero aumentan cuando la finura del cemento pasa de 3026 cm² / ga 4000 cm² / gy para dosis de policarboxilato inferiores al 0,8%. El aumento de finura mejora la resistencia mecánica de los morteros ensayados. La adición del policarboxilato tiene un efecto beneficioso sobre el desarrollo de la resistencia mecánica, especialmente para dosis menores o iguales al 0,8%.

Xiang,S., Gao,Y., & Shi,C. (2020), En su investigación afirma que: Se sintetizaron tres policarboxilatos con diferentes estructuras de peine (es decir, el mismo grado de polimerización en las cadenas laterales pero diferentes cadenas principales) mediante una reacción de polimerización por radicales a temperatura ambiente. Se determinó el efecto de los policarboxilatos sobre la tensión superficial y la fluidez en pastas de cemento. Se seleccionó el mejor producto para estudiar sus efectos sobre la evolución del calor de hidratación, la resistencia a la compresión, la contracción autógena y la contracción por secado de las pastas de cemento con diferentes tipos y contenidos de materiales 37

cementosos suplementarios. * Los resultados mostraron que con el aumento de la relación molar entre AA y TPEG a 6: 1, podríamos sintetizar el mejor producto. Cuando la relación agua-ligante fue de 0.4, con el aumento de policarboxilatos, la evolución del calor de hidratación del cemento se había ralentizado y cuanto mayor era la dosificación, cuanto más obvio era el efecto. La adición de materiales cementosos suplementarios al cemento en las mismas condiciones experimentales también jugó un papel de mitigación en la desaceleración del calor de hidratación. Cuando la relación agua-ligante era 0,3, los materiales cementantes suplementarios podían aumentar la resistencia del cemento en un 24,5% como máximo; su contracción autógena y la contracción por secado podrían reducirse, respectivamente, en un 60,1% y 21,9% en los más bajos. Macijauskas,N., & Skripkiūnas,G. (2017), En su investigación afirma que: El impacto de la dosificación y eficacia de superplastificantes basados en polímero acrílico modificado y éster policarboxilato (de 0 a 1,2%) sobre las propiedades reológicas de las pastas de cemento (tensiones de fluencia y viscosidades plásticas), de diferentes ensayos. veces después de mezclar (de 0 a 90 min). Materiales utilizados en el estudio: cemento Portland CEM I 42.5 R, superplastificantes SP1 (a base de polímero acrílico modificado), SP2 (a base de éster de policarboxilato) y agua. La investigación se llevó a cabo utilizando el reómetro rotacional Rheotest RN4.1 con cilindros coaxiales. Las pruebas revelaron que el superplastificante SP2 es más efectivo que el SP1: la pasta de cemento (A / C = 0.30) exhibe una mejor fluidez y mejores cualidades reológicas. Los superplastificantes SP1 y SP2 exhiben diferentes niveles de efectividad plastificante y capacidad para retener la duración del efecto. Debido al aumento de la dosis de superplastificantes SP1 y SP2 de 0 a 1,2%, aumenta el efecto plastificante. También se observa que una dosis mayor de SP1 (0.61.2%) da como resultado un aumento más lento de los efectos plastificantes hasta el margen de 90 minutos. En conclusión, desde el inicio del mezclado hasta el margen de 90 min, el mejor efecto plastificante y su retención lograda por el superplastificante SP2. Dosis recomendada de SP2: de 0,6 a 0,8%.

38

Xiang,S., & Gao,Y. (2020), En su investigación afirma que: El prepolímero de poliuretano modificado se sintetizó mediante el método de síntesis segmentaria utilizando diisocianato de isoforona (IPDI), silicona terminada en hidroxilo y ácido poliéter glicol dimetilolpropiónico como materias primas. Después de esto, policarboxilato pectiniforme, cuyas cadenas laterales tenían aproximadamente el mismo grado de polimerización y las cadenas principales estaban en diferentes longitudes, se sintetizó a temperatura normal en el complejo sistema de iniciación de H2O2, APS, bisulfito de sodio y Vc ,es en comparación con el policarboxilato comercial de Sika, sus aplicaciones en concreto de ultra alto desempeño (HUPC), incluyendo fluidez, resistencia, contracción por secado y contracción autógena, fueron investigados.) Los resultados mostraron que, debido a la estructura de poliorganosiloxano, el policarboxilato sintetizado podría estar mejor disperso. La dosificación de humo de sílice podría mejorar la resistencia a la compresión del UHPC, mientras que la escoria tuvo un cierto impacto negativo en su resistencia. Incorporación de escoria y el humo de sílice podría reducir eficazmente la contracción en seco del UHPC.

Zapata Orduz,L., Portela,G., Suárez,O., & Cáceres,A. (2016), En su investigacion afirma que: La interacción entre el cemento Portland tipo I y los superplastificantes tipo policarboxilato. Se analizaron cinco sistemas, seleccionándose el par cementosuperplastificante desde el punto de vista de su comportamiento reológico mediante la prueba del cono de Marsh. El comportamiento reológico se analizó usando adiciones simples y minerales de 5, 10 y 15% en peso y 1, 2 y 3% en peso de humo de sílice (SF) y nanosílice (nS), respectivamente. Se realizaron validaciones mecánicas y reológicas en hormigones binarios con nS o SF. Los resultados mostraron que la adición de sílice amorfa en diferentes tamaños de partículas tiene resultados reológicos muy diferentes. Particularmente, en hormigones SF, las muestras exhibieron mayor susceptibilidad a sangrado y segregación para cantidades mayores de SF. Esto limitó la aplicación de dosis altas de SP, pero este hecho indujo una caída prematura incluso a una edad temprana. En contraste, los hormigones nS tendían a tener menos sangrado, mayor densidad de empaque y mayor cohesión de la matriz de cemento. Por lo 39

tanto, fueron posibles dosis más altas de SP. Los resultados también mostraron que cuando se aplican adiciones minerales en mezclas de concreto, los resultados de la prueba del cono Marsh de las pastas de cemento deben interpretarse con cuidado. Para los hormigones SF, los resultados numéricos se anticiparon de manera efectiva utilizando la metodología de Marsh. Sin embargo, en nS-concretes, los resultados numéricos de las dosis de SP no reflejaron

las

dosis

de

SP

anticipadas

de

los

experimentos

de

Marsh. Finalmente, en el estado endurecido, los resultados estadísticos mostraron que la resistencia a la tracción por compresión y división en algunos hormigones SF / nS exhibió un aumento de hasta 35% con respecto a las muestras de control.

Jonbi,J.,Arini,R., Anwar,B., & Ali Fulazzaky,M. (2018), En su investigación afirma que: La trabajabilidad del hormigón de alto rendimiento (HPC) depende del valor de asentamiento de la mezcla de hormigón. Además, la retención de asentamiento es la más sensible en comparación con un valor de asentamiento bien conocido porque representa la durabilidad de la mezcla de hormigón para sus aplicaciones en el campo de la ingeniería civil. Esta investigación utilizó el éter de policarboxilato (PCE) para aumentar el valor de asentamiento de la mezcla de concreto y luego verificó el efecto del PCE sobre la retención de asentamiento y la resistencia a la compresión de diferentes hormigones de alto desempeño. Se agregaron 0%, 0.5%, 1%, 2% de PCE a la mezcla de concreto para producir una resistencia a la compresión mínima de f'c 50 MPa. Los ensayos de retención de asentamiento se realizaron a los 0, 15, 30, 45, 60 y 75 minutos, mientras que los ensayos de resistencia a la compresión se realizaron a los 3, 7, 14 y 28 días para cada muestra de hormigón. Los hallazgos de los resultados mostraron que se puede lograr el desempeño óptimo del concreto agregando 2% de PCE para alcanzar un valor de retención de asentamiento de 45 minutos y una resistencia a la compresión de 53.84 MPa. Se ha verificado el efecto de PCE sobre la retención de asentamiento y la resistencia a la compresión para contribuir a una idea de la aplicación de una trabajabilidad diseñada adecuadamente de HPC.

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Sidiq,A., Gravina,R., Setunge, S., & Giustozzi,F. (2020), En su investigación afirma que: El Concreto es susceptible de agrietarse normalmente bajo tensiones de tracción, lo que reduce la resistencia mecánica y pone en peligro la durabilidad general de la estructura. En este estudio, se utilizan polímeros superabsorbentes con contenido variable de superplastificantes para evaluar la eficiencia del concreto autocurativo. Se presenta un molde fabricado internamente que induce patrones de fisuras controlados en todo el volumen de la muestra. La eficacia de la autocuración se evalúa mediante la realización de pruebas mecánicas y no destructivas. Además, las imágenes de tomografía de rayos X se reconstruyen en una sección tridimensional para evaluar el cierre de una sola fisura y el potencial de autorreparación mediante el análisis de porosidad y esfericidad de las fisuras, incluida la reducción del ancho de la fisura y el tamaño volumétrico de las fisuras individuales. Los resultados experimentales demostraron que el ancho de la grieta hasta 234 um se curó con la adición de un 2,2% de contenido de superplastificante por peso de cemento.

Benaicha,M., Hafidi Alaoui,A., Jalbaud,O., & Burtschell,Y. (2019),En su investigación afirma que: Este

estudio

presenta

la

a la compresión del hormigón

relación

entre

la reología y

autocompactante (SCC). Las

la resistencia mezclas

de

hormigón contenían ocho dosis diferentes de superplastificante. Las medidas de reología utilizadas son el asentamiento, el embudo en V, la caja en L, el límite elástico y la viscosidad plástica. Las pruebas mecánicas utilizadas son la resistencia a la compresión. El efecto superplastificante sobre estas propiedades reológicas y mecánicas se estudiará con más detalle. Con base en pruebas experimentales, los resultados obtenidos muestran que el diámetro de asentamiento-flujo, la relación L-box, el tiempo del embudo en V, el límite elástico, la viscosidad plástica y la resistencia a la compresión se correlacionaron en un nivel alto. La resistencia a la compresión de la mezcla de control (N) a 1 día es de 29,4 MPa y aumenta a 50,8 MPa a los 28 días.

41

Sainz-Aja,J., Carrascal,I., Polanco,J., & Sosa,I. (2020), En su investigación afirma que: El hormigón autocompactante modifica su trabajabilidad con pequeñas variaciones en la cantidad de aditivo superplastificante. Por esta razón, se requiere un gran número de pruebas para monitorear su viabilidad. Para determinar la cantidad adecuada de aditivo para una sola mezcla, la evolución de la potencia consumo de la hormigonera durante la adición de pequeñas cantidades de aditivo al hormigón fue analizado. Estos resultados se compararon tanto con la caracterización de trabajabilidad típica para hormigón autocompactante y con los resultados del punto de saturación, determinados por el método del cono de Marsh. Luego de esta comparación, se obtuvo una buena correlación entre los resultados de las pruebas tradicionales y el “método de hormigonera”. Los ensayo se realizó sobre pastas de cemento con porcentajes de SPA / C de 0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2% y 3%. Para evaluar la influencia de la relación a / c en el punto de saturación, o concentración óptima de SPA, se repitieron las pruebas con una pasta con una a / c de 0,38 y 0,40, respectivamente. se registraron los tiempos de flujo para 500, 750 y 1000 mL, con el fin de obtener resultados más robustos.

42

2.3. Estructura teórica y científica que sustenta el estudio Flores, C. & Blas, A. (2014), en el siglo pasado a finales de la década de 1960 que los plastificantes y superplastificantes se aplicó por primera vez en el concreto; su inicio ocurrió casi simultáneamente en Japón y Alemania. La industria del concreto empezó a usar superplastificantes tan tardíamente, ya que en Estados Unidos la fabricación y uso de la primera patente reductor de agua, se obtuvo en 1938. Se utilizaban primero como fluidificantes, no como reductores de agua, aplicando en el sitio de la construcción para fluidificar los concretos que normalmente ya contenían un agente reductor de agua a base de lignosulfonato (subproducto de la fabricación de la pulpa de madera), introducido durante la mezcla inicial en una planta de concreto premezclado. La razón original para usar superplastificantes, es colocar el concreto de forma sin riesgo de segregación y baja resistencia lo que pasa cuando se vuelve a enfriar el concreto con agua, como estos superplastificantes de primera generación solo puede fluidificar el concreto de forma efectiva por tiempo limitado. En la Década de 1980, La cantidad de dosis de superplastificante fue aumentando por encima del nivel recomendado por los fabricantes, comienza a notar que los superplastificante se pueden utilizar como agente reductor de agua de alto nivel. En este sentido, son mucho más fuerte que el lignosulfonato y pueden utilizarse con dosis más altas antes de que ocurra un retraso importante y que se retenga demasiado aire en el concreto. (pág. 12).

43

2.3.1. Superplastificantes Los aditivos superplastificantes (superfluidificante, superfluidizantes) son aditivos reductores de aguas de alto rango. Estos aditivos se adicionan al concreto de revenimiento y relación agua-cemento de bajo a normal para producir un concreto fluido. Así mismo, si se mantiene una trabajabilidad normal, estos aditivos permiten la reducción de la relación agua/cemento hasta valores cercanos a 0,35; consiguiéndose hormigones de alta resistencia. Con los superplastificantes se aumenta significativamente el revenimiento del hormigón, desde alrededor de 70 mm hasta 200 mm, sin perder la cohesión de la mezcla. Por tanto, los superplastificantes no sólo permiten que el hormigón se coloque con poca o nula compactación, sino que también de manera más notoria permiten la producción de hormigón con una disminución sustancial de la relación agua / cemento. El empleo de superplastificantes es imprescindible para obtener trabajabilidades aceptables con relaciones agua/cemento mencionadas. Se utilizan superplastificantes que permiten reducir hasta un 30% o más del agua de amasado, manteniendo la resistencia requerida. La dosificación de aditivo acostumbra a ser elevada debido a que debe reducirse una importante proporción de agua de amasado y a su vez fluidificar hasta la consistencia deseada (en ocasiones hasta cono líquido).En función de la demanda de la resistencia requerida o en caso contrario del mantenimiento de consistencia requerida, siempre en relación con las características de los materiales empleados, así como de las condiciones ambientales, deberá seleccionarse el aditivo superplastificante (reductor de agua de alto rango) adecuado en función de sus propiedades. Hoy en día los superplastificantes avanzados, contienen polímeros sintéticos solubles en agua basados en la familia de los policarboxilatos (PC). Estos aditivos se caracterizan por presentar una estructura tipo “peine” con una cadena hidrocarbonada lineal principal y cadenas laterales constituidas por grupos carboxilato y grupos éteres66. En la Figura 1 se muestra la unidad molecular genérica de copolímeros de policarboxilato (o poliacrilato). (Grisel Garcia, 2011)

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Figura 1 Copolímeros de policarboxilato

Nota. Estudio del proceso de hidratación de pastas de cemento portland reemplazadas con escoria granulada de alto horno ceniza volante y metacaolin, utilizando dos aditivos superplastificantes

Las unidades repetitivas de las cadenas laterales pueden ser estructuralmente modificadas. Se han desarrollado aditivos basados en policarboxilatos con estructuras modificadas, que contienen cadenas principales más cortas y cadenas laterales de poliéteres más largas. Algunos investigadores han concluido que las diferentes estructuras de estos aditivos, su peso molecular, así como su distribución de pesos moleculares, afectan directamente a la fluidez, a la resistencia a la segregación y al comportamiento reológico de pastas de cemento, morteros y concretos. La norma NTP 334.088 y ASTM C 494 denominan propiamente como aditivos superplastificantes o reductores de agua de alto rango a los que se encuentran en la categoría “Tipo F”.

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Tabla 10 Tipos de Aditivos

TIPO

FUNCIÓN

TIPO A

Reductores de agua

TIPO B

Retardadores de fraguado

TIPO C

Aceleradores de fraguado

TIPO D

Reductores de agua y retardadores de fraguado

TIPO E

Reductores de agua y aceleradores de fraguado

TIPO F

Alta capacidad de reducción de agua y retardadores de fraguado

TIPO F Y G

Aditivos superplastificantes

Nota. Tipos de aditivos superplastificantes y sus diferentes funciones. Fuente: Elaboración Propia

Los aditivos superplastificantes pueden ser usados para tres funciones principales según: (Coapaza & Cahui, 2018)

a. Incrementar la trabajabilidad (Función superplastificante)

Dada una mezcla de concreto con un asentamiento, relación agua/cemento, y cantidad de cemento definidos, el aditivo se utiliza para incrementar la trabajabilidad de la mezcla, sin cambiar otra característica del diseño de mezcla, dependiendo de la dosis y tipo de aditivo en la prueba de cono de Abrams, el slump puede ser incrementado de manera considerable.

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b. Incrementar la resistencia (Función reductor de agua) Dada una mezcla de concreto con un asentamiento y cantidad de cemento definidos, el aditivo se utiliza para encontrar la cantidad de agua + aditivo que producirá el slump deseado; según la dosis y tipo de aditivo, la reducción de agua puede llegar hasta el orden del 40%, con el consiguiente incremento de resistencia, dada la menor relación agua/cemento; esta función es empleada para producir concretos de alta resistencia.

c. Reducir la cantidad de cemento Dada una mezcla de concreto con una relación agua/cemento, slump y cantidad de cemento definidos, el aditivo se usa para reducir la cantidad de agua, manteniendo constante la relación agua/cemento, con la consiguiente reducción de la cantidad de cemento; esta función ha sido muy empleada, sin embargo no es muy recomendada usarla para reducir al máximo la cantidad de cemento, dada la reducción en la durabilidad del concreto; si bien puede conseguirse ahorros de hasta el 30% del contenido del cemento, en un análisis de los costos puede ser antieconómico por el mayor uso de aditivo.

2.3.2. Compatibilidad Cemento-Aditivo superplastificantes A pesar de los beneficios evidentes que la utilización de aditivos superplastificantes produce en los sistemas cementantes, en la práctica, la utilización de estos aditivos superplastificantes conduce en ocasiones a efectos anómalos o indeseables como pueden ser la segregación de las pastas, baja trabajabilidad inicial, una pérdida rápida de la misma, difícil bombeo, cortos mantenimientos de la fluidez o excesivos retrasos en el fraguado. En estas situaciones, se considera que existe un problema de incompatibilidad aditivocemento. En concreto, los factores que afectan a la compatibilidad cementoaditivo son de tres tipos:

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a. Factores asociados a los aditivos Con respecto a los factores asociados a los aditivos que son determinantes en su comportamiento y efecto fluidificante, destacan: • Dosificación. • Peso molecular y distribución de pesos moleculares. • Composición química. • Naturaleza del contraión. b. Factores asociados al cemento Los principales factores asociados al cemento, que afectan a la compatibilidad cemento-aditivo son: • Finura y distribución del tamaño de partícula. • Composición química, considerando especialmente el contenido en C3A y la cantidad y tipo de sulfatos cálcicos y de sulfatos alcalinos. • Presencia de adiciones minerales, tales como cenizas volantes, escorias vítreas de horno alto, etc., que modifican no solo la granulometría final del cemento, sino la reactividad del mismo, su proceso de hidratación, etc. c. Factores asociados a las condiciones de ensayo Factores como el tiempo de incorporación de los aditivos o la temperatura de trabajo, influyen en la interacción cemento-aditivo y en las propiedades que confieren a la mezcla y, por lo tanto, pueden determinar la compatibilidad del sistema cemento- aditivo.

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2.3.3. Requisitos de los Aditivos Superplastificantes o reductores de agua de alto rango La norma NTP 334.088 (2015) establece los requisitos para comprobar las modificaciones aportadas por un aditivo superplastificante (Tipo F) sobre alguna de las siguientes propiedades del concreto: • Reducción de agua. • Tiempo de fraguado. • Resistencia a la compresión. La evaluación de estas características se efectúa por comparación con los resultados obtenidos con un concreto de similar composición y características, pero sin aditivos, que se denomina concreto de control o concreto patrón. 2.3.4. Recomendaciones de empleo y precauciones La aplicación práctica de los aditivos superplastificantes se encuentra en la elaboración de concretos con altas resistencias, con un porcentaje de cemento balanceado, sin problemas de contracción y fisuramiento de las mezclas que contienen cemento en exceso. El gran incremento de resistencia del hormigón cuando se usan superplastificantes es debido a la notable disminución de la porosidad de la pasta (reducción en el agua de la mezcla) y otras características del concreto también se ven beneficiadas, éstas son la reducción de la permeabilidad y el incremento en la durabilidad del concreto. El empleo de un ADITIVO supone, en primer término, que haya sido correctamente escogido, y a continuación que está bien utilizado. Las recomendaciones de empleo están dadas en general por las informaciones del fabricante. Las precauciones que deben tomarse son: • Productos en polvo, conservarlos en un sitio seco, sobre todo si el envase es defectuoso. • Productos líquidos, puede formarse un sedimento, de manera que es preferible agitarlos antes de su utilización. 49

• En invierno, en regiones donde desciende mucho la temperatura, es necesario conocer su punto de congelación y almacenarlos. • Cerciorarse de que no se ha excedido el plazo límite de utilización. • Atenerse a las instrucciones para su empleo, en especial en el caso de tener que manipular productos tóxicos. Entre los errores más frecuentes tenemos: • Errores de dosificación. • Exceso global (por ejemplo, confusión entre las unidades de medida). • Exceso de dosificación local debido al mal reparto del producto. La homogeneidad y la buena distribución del aditivo en la masa de los morteros o de los hormigones es fundamental. • Las incompatibilidades con ciertos conglomerantes. Esta es la razón por la cual conviene siempre controlar los productos en la obra, mediante ensayos preliminares y luego durante la producción del hormigón. • La utilización simultanea de varios tipos de aditivos que pueden no ser compatibles (consultar con el distribuidor especializado).

2.3.5. Clasificación de los aditivos plastificantes y superplastificantes • Plastificantes 1° Generación: Los lignosulfonatos, derivados que se producen durante el proceso de la madera, todavía se utilizan con frecuencia para producir una mezcla contando con materiales básicos. Los aditivos, conocidos como Reductores de Agua de Media Gama se fijan en la superficie de una partícula de cemento, que presenta cargas positivas y negativas. El polímero plastificante, con carga negativa, contrarresta la presencia de las cargas positivas en el cemento, haciendo que toda la partícula ahora aparezca negativa.

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Figura 2 Acción química del aditivo superplastificante de 1° y 2° generación.

Nota. Plastificante y superplastificantes: Aditivos para la trabajabilidad del hormigón (Putzmeister, 2019).

Esto pone en marcha un efecto físico, causando repulsión entre las partículas con la misma carga eléctrica negativa, y creando un efecto dispersante que permite una mayor permeabilidad del agua. La mezcla se vuelve así más ‘trabajable’ sin necesidad de añadir más agua, y permite la reducción del total de agua necesaria, rebajando la ratio agua-cemento en torno al 10%. • Plastificantes 2° Generación: Permite una mayor reducción del ratio agua-cemento del 25%. Los polisulfonatos como el naftaleno y la melamina tienen un mecanismo de acción similar a los plastificantes de primera generación, produciendo un efecto de dispersión eléctrica, aunque de mayor intensidad. • Superplastificantes 3° Generación: Los súper-plastificantes permiten una reducción del ratio agua-cemento de hasta el 40%. Al contrario que los anteriores, los policarboxilatos o reductores de agua de alta, actúan en base a una repulsión estérica más que una electroestática. Uno de los efectos principales aquí es el impedimento estérico, que impide o retarda una reacción con otra molécula: en este caso, impide la aglomeración de partículas de cemento.

51

Figura 3 Acción química del aditivo superplastificante de última generación

Nota. Plastificante y superplastificantes: Aditivos para la trabajabilidad del hormigón (Putzmeister, 2019).

Se trata de copolímeros complejos con un alto grado de flexibilidad, compuestos de diferentes grupos funcionales cargados negativamente y cadenas poliméricas laterales que se pueden adecuar a las necesidades de la receta. (Putzmeister, 2019) 2.3.6. Ventajas y desventajas del superplastificantes: Ventajas: a) Fuerte reducción de agua y aumenta la cohesión lo que lo hace adecuado para la producción de concreto. b) Por el alto asentamiento (slump) que proporciona al concreto permite una buena colocación del mismo evitando la formación de cangrejeras. c) Incrementa la cohesividad del concreto fluido, así como también disminuye la segregación. d) Reduce la permeabilidad del concreto. e) Mejora la plasticidad y disminuye la contracción plástica. Excelente fluidez (reduce en gran medida el esfuerzo de colocación y vibración). f)

A dosis altas mantiene el slump por más de dos horas (Hacer pruebas de

diseño). Reduce la carbonatación del concreto. g) Aumenta la durabilidad del concreto. h) Reduce la exudación y la segregación. i)

Aumenta la adherencia entre el concreto y el acero.

j)

Incrementa la resistencia a la compresión. 52

Desventajas: a) Se requiere personal capacitado para su manejo. b) Sensible a las variaciones de los materiales utilizados. c) Se deben cumplir estrictamente todas las normas referentes a manejo, protección y control del concreto. 2.4. Definición de términos teóricos 2.4.1. Concreto Según Reglamento nacional de edificaciones E-060 (2009) define como Mezcla de cemento Portland o cualquier otro cemento hidráulico, agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos. Concreto estructural — Todo concreto utilizado. 2.4.2. Tipos de Concreto El concreto tiene un conjunto de definiciones distintas por la variedad de casos que esta presenta, ante ello, se hará presente considerar los siguientes tipos en base a la ubicación de su preparación: Concreto preparado en campo, que se elabora en obra y Concreto premezclado, como el concreto que se dosifica en planta, que puede ser mezclado en la misma o en camiones mezcladores. 2.4.3. Componentes del Concreto El concreto presenta los siguientes componentes: cemento, agregado grueso, agregado fino, agua y finalmente puede complementarse con aditivos. -

Cemento Es uno de los componentes más importantes para la elaboración del concreto, es definida según la norma E.060 (2009) como “el material pulverizado que por adición de una cantidad conveniente de agua forma una pasta aglomerante capaz de endurecer, tanto bajo el agua como en el aire. Así mismo, la denominación específica de Cemento Pórtland es definida como el producto obtenido al pulverizar el Clinker con adición de yeso. El Clinker resulta de la calcinación hasta una fusión incipiente de una mezcla debidamente dosificada de materiales sílicos, calcáreos y férricos. Siendo el cemento Pórtland el material de uso para la elaboración del concreto premezclado a realizar. 53

El cemento Pórtland tiene múltiples clasificaciones donde, de acuerdo con la Standard Specification for Portland Cements en la ASTM C150 – 19, define a los cementos en 10 tipos, descritos en la Tabla 11. Tabla 11 Clasificación de los tipos de cemento

TIPOS DE

DESCRIPCION

CEMENTO Tipo I

Para usar cuando no se requieren las propiedades especiales especificadas para cualquier otro tipo.

Tipo IA

Cemento con aire incorporado para similares usos que el del Tipo I, donde se desee la incorporación de aire.

Tipo II

Para usos generales, especialmente cuando se necesite una moderada resistencia a los sulfatos.

Tipo IIA

Cemento con aire incorporado para similares usos que el del Tipo II, donde se desee la incorporación de aire.

Tipo II (MH)

Para uso general, especialmente cuando se necesite moderado calor de hidratación y resistencia moderada a los sulfatos.

Tipo II (MH)A

Cemento con aire incorporado para similares usos que el del Tipo II (MH), donde se desee la incorporación de aire

Tipo III

Para usos en donde se necesite una alta resistencia a temprana edad.

Tipo IIIA

Cemento con aire incorporado para similares usos que el del Tipo III, donde se desee la incorporación de aire.

Tipo IV

Para usos en donde un bajo calor de hidratación sea necesario.

Tipo V

Para usos en donde sea necesario una alta resistencia a los sulfatos.

Fuente: ASTM C150-19

Agregados

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Son componentes del concreto que forman parte importante de la calidad de la mezcla a realizar. Están separados en dos tipos para un trabajo adecuado con la mezcla de concreto: -

Agregados Fino: Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz N° 200.El agregado fino deberá estar graduado dentro de los límites indicados en la NTP 400.037 (2014). Es tener en cuenta lo siguiente: La granulometría seleccionada deberá ser preferentemente continua, con valores retenidos en las mallas N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50 y N° 100 de la serie de Tyler. El agregado no deberá retener más del 45% de los tamices consecutivos cualesquiera. Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz normalizado de 9.5 mm (3/8 pulg.) y que cumple con los límites establecidos por la norma.

-

Agregado Grueso: Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz N° 4 y cumple los límites establecidos por la norma NTP 400 037. El agregado grueso podrá consistir de grava natural o triturada, piedra partida, o agregados metálicos naturales o artificiales. Es recomendable tener en cuenta lo siguiente: - La granulometría seleccionada deberá permitir obtener la máxima densidad del concreto, con una adecuada trabajabilidad y consistencia en función de las condiciones de colocación de la mezcla. La granulometría seleccionada no deberá tener más del 5% del agregado retenido en la malla de 1 ½” y no más del 6% del agregado que pasa la malla de ¼”. Se recomienda que el agregado grueso proceda de rocas ígneas plutónicas de grano fino, que han enfriado en profundidad, con una dureza no menor de 7 y una resistencia en compresión no menor del doble de la resistencia que se desea alcanzar en el concreto. La capacidad de absorción del agregado deberá ser menor de 1.0%.

55

-

Agua Es un elemento de la naturaleza que pasa por un proceso de potabilización para llegar a ser usado de manera doméstica o industrial. Este elemento es un componente del concreto que, al realizar contacto con el cemento en el momento de la preparación, provoca una reacción química desencadenadora de las propiedades aglutinantes de esta, generando una masa viscosa que en conjunto con los agregados y el aire forman el concreto.

-

Aire Es un elemento de la naturaleza presente en la composición del concreto, descrita en su análisis como porcentaje (%) de vacíos de la mezcla. Este elemento es de importancia por ser un factor diferencial de la funcionalidad del concreto en climas fríos ante el factor de congelación y deshielo, así mismo también un factor influyente en la trabajabilidad del concreto.

-

Aditivo Los

aditivos

son

sustancias

añadidas

a

los

componentes

fundamentales del concreto con el propósito de modificar alguna de sus propiedades. El desarrollo del concreto y la aparición de nuevas técnicas propiciaron el uso de aditivos destinados a mejorar sus propiedades. Según la norma se le define como: “Un material distinto al agua, agregados y cemento hidráulico que se usó con ingrediente en concretos o morteros y se añade a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado”. 2.4.4. Superplastificante Son aditivos para concreto capaces de mejorar las propiedades del concreto. Se emplean para conferir al hormigón fresco un mejor comportamiento en cuanto a trabajabilidad y bombeabilidad, pero también se busca con su uso mejorar significativamente la resistencia y la durabilidad del hormigón final.

56

2.4.5. Policarboxilatos Se conocen también como Aditivos superplastificantes de nueva generación. Sintetizados a partir de la polimerización de ácido acrílico con cadenas laterales de condensados de óxido de etileno para formar los éter de policarboxílico ó también

denominas

policarboxilatos.

Con el uso de aditivos reductores de agua, se incrementa el porcentaje de hidratación

del

cemento.

El

efecto

dispersante

de

los

aditivos

superplastificantes se logra gracias a la carga que poseen, que una vez orientados, crean una densidad de carga local y de idéntico signo sobre las partículas de cemento que se repelen entre ellas originando el fenómeno de dispersión (dispersión inducida por efecto electrostático), además de un efecto estérico generado por sus cadenas laterales de larga longitud que impiden que dos partículas de cemento puedan flocularse. 2.4.6. Reductor de agua Es un aditivo que, sin modificar la consistencia, permite reducir fuertemente el contenido en agua de un determinado concreto, o que, sin modificar el contenido en agua, aumenta considerablemente el asentamiento, o ambos efectos a la vez. 2.4.7. Ensayo de compresión Ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material.

57

CAPÍTULO III: SISTEMA DE HIPÓTESIS

3.1. Hipótesis 3.1.1. Hipótesis general Al determinar el aditivo superplastificante basado en copolímeros se mejora las propiedades del concreto de alta resistencia. 3.1.2. Hipótesis específicas a) Al determinar el porcentaje de aditivo superplastificante basado en copolímero se mejora el asentamiento del concreto de alta resistencia. b) Al determinar la relación agua/cemento en concretos de alta resistencia incorporando aditivos superplastificantes basado en copolímeros aumenta la resistencia de sus propiedades mecánicas.

3.2. Sistema de variables 3.2.1. Definición conceptual Existe una relación directa entre las variables ya que dependiendo de la manipulación del aditivo superplastificante basado copolímeros, tendremos diferentes resultados en cuanto a las propiedades del concreto. Por esta la relación será: • Variable independiente → Aditivo Superplastificante(copolímero). • Variable dependiente → Propiedades del concreto.

58

3.2.2. Operalización de variables Tabla 12 Presentación de la variable dependiente

Variables

Definición conceptual

Propiedad es del concreto

Son determinada s por las característic as físicas y químicas del cemento, agua, aire agregados y en algunos casos aditivos que mejoran o modifican este mismo, es por ello la importancia de usar un cemento adecuado, agua potable y agregados de calidad.

Definición operacional Es una “masa” blanda y que puede ser mezclado, colocado, compactado y acabado

Dimension es

Indicadores

Índices

Manejabilid ad Fresco

Cuando el concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia con el Endurecido transcurso de los días hasta su endurecimien to

Asentamien to

Transporte

Unida d de medid a a/c

Escala

Instrument Herramient o a

Adm.

Tiemp Cuantitativ o a continua

Ítems

NORMA E0.60 ASTM C318 ASTM C143

Colocarse Slump Cuantitativ a continua Formato de laboratorio

NTP 330.034 NTP 339.084

Propiedades Mecánicas

Compresión

kg/cm Cuantitativ 2 a continua

Indicad o en los formato s

NTP 339.078

Nota. Elaboración propia.

59

Tabla 13 Presentación de la variable independiente

Variables

Definición conceptual

Compone ntes del concreto

Es la mezcla de agua, agregado fino, agregado grueso, cemento y aditivos que mejoran en determinadas situaciones sus cualidades y característica s para formar un material heterogéneo de uso más frecuente en la construcción.

Definición operacional

Dimensiones

Indicado Índice res s

Unidad de medida

Son los Aditivos gr gr principales componentes del concreto, Cantid estos mismos Agua ad de Litros (lt) son los PH responsables del CONCRETO + comportamie ADITIVO nto, SUPERPLASTIFIC característica ANTE Módul s y cualidades Agregad Adimensi o de del concreto os onal fineza desde su del diseño hasta agrega la obtención do de la resistencia Cemento Tipo kg esperada.

Escala

Instrume nto

Herramie nta

Ítems

Cuantitativ a continua NTP 334.009

Cuantitativ a continua

NTP 349.088

Formato de laboratorio Cuantitativ a continua

NTP 400.037

NTP 334.088

Indica do en los format os

Cuantitativ a continua

Nota. Elaboración propia.

60

CAPÍTULO IV: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

La presenta investigación se acoge a la metodología de Chavarry Vallejos, y otros de su articulo “Hormigón reforzado con vidrio molido para controlar grietas y fisuras por contracción plástica” por que es de tipo documental, bibliográfico ya que procura seleccionar, organizar y compilar resultados de ensayos de concreto en estado fresco y endurecido con la adición de aditivos superplastificantes para estudiar la influencia de estos mismos sobre las propiedades del concreto de alta resistencia. De la revisión bibliográfica se observa que la mayoría de estudios siguieron esta metodología como se muestra a continuación 4.1. Tipo y método de investigación 4.1.1. Tipo de investigación La investigación fue de tipo correlacional (Chavarry Vallejos, y otros, 2020) indican que el estudio correlacional asocia variables mediante un patrón predecible para un grupo. Es así como se determinó la relación que existe entre las propiedades del concreto de alta resistencia frente a los componentes del concreto adicionando aditivos superplastificantes basados en copolímeros a ciertas cantidades y condiciones. De la misma manera, (Chavarry Vallejos, y otros, 2020) mencionan que este tipo de estudios tienen como finalidad conocer la relación o grado de asociación que existe entre dos o más conceptos, categorías o variables en una muestra o contexto en particular. Es así como la variación de los componentes del concreto adicionando el aditivo superplastificante basado en copolímero nos indican cambios en positivos en las propiedades del concreto estando entre los rangos normados. La investigación también fue de tipo descriptivo debido a que mediante vamos recopilando especímenes de estudio para determinamos que existe una relación o efecto del aditivo superplastificante sobre las propiedades mecánicas el concreto de alta resistencia, también tiene un enfoque cuantitativo ya que podemos representar los datos de una manera estadística, constatar resultados y hacer una discusión de los mismos de manera numérica. 61

4.1.2. Método de investigación El método de investigación fue deductivo, debido a que en la recopilación de especímenes se observó y determinó la influencia del aditivo superplastificante basado en copolímeros en las propiedades del concreto, así mismo se consideró una investigación aplicada al buscar el grado porcentual de influencia de la adición del aditivo superplastificante basado en copolímero y generar así una mejora considerable en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido. El enfoque fue cuantitativo. Chavarry Vallejos, y otros, (2020) indican que el enfoque cuantitativo utiliza la recolección de datos para probar la hipótesis con base en la medición numérica y el análisis estadístico, con el fin de establecer pautas de comportamiento y probar teorías. Es así que se usaron mediciones numéricas establecidas a través de las propiedades mecánicas y porcentajes que permiten establecer los resultados de la investigación. La fuente de recolección de datos fue retro electiva por ser de la información obtenida una base de datos selecta de confianza.

4.1.3. Nivel de investigación El nivel de investigación fue descriptivo ya que permite determinar la cantidad de aditivo superplastificante basado en copolímeros, edades de ensayos, promedios y desviaciones para establecer grados de influencia en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido como también en sus propiedades mecánicas.

4.1.4. Diseño de la investigación El diseño de investigación fue de tipo experimental, debido a que en la investigación podemos manipular directamente las variables y a observar el comportamiento de las mismas para determinar el grado de influencia entre variables. De acuerdo a la direccionalidad del estudio fue longitudinal y retrospectivo ya que se presentan 2 variables, que presentan en conjunto siete indicadores las cuales fueron alterados y modificados en base a la hipótesis establecida y así determinó la influencia en la variable dependiente, siendo 62

estas recopiladas de una base de datos confiable; así mismo el estudio a realizarse fue de cohorte para realizar el análisis de cohorte por realizar el estudio de causa-efecto por lo cual analizamos dichos resultados.

4.2. Población La población de la investigación se basó en el número mínimo de pruebas requeridas en la norma E-060 (2009). La norma establece que se deben realizar no menos de 30 ensayos para verificar los parámetros e indicadores correspondientes: (Agregar los ensayos internacionales que hacen) y compararlos con los ensayos nacionales • Ensayo de compresión de la muestra de hormigón NTP 339.034 (2008). • NTP 339.033 (2009) Práctica normalizada para la elaboración y curado de especímenes de concreto en campo • Prueba de Slump Flow (ASTM C1611) • ASTM C143-78 (2011) Slump of Portland cement Concrete

63

4.2.1. Criterios de inclusión para la población de investigación. Tabla 14 Cuadro de inclusión para la población

Materiales

Descripción

Tipo de cemento

Cemento Portland Tipo l NTP 334.009 (2005)

Agregado fino

Determinado por la NTP 400.037

Agregado grueso

Huso 57 (NTP 400.037)

Agua

Agua potable que cumpla con las especificaciones técnicas de la Norma.

Aditivo

Aditivo superplastificante basado en copolímero que cumpla con las especificaciones de la norma.

Nota. Elaboración propia.

64

4.2.2. Criterios de exclusión para la población de investigación.

Tabla 15 Cuadro de exclusión para la población

Materiales

Tipo de cemento

Descripción Cemento Portland Tipo II, III, IV y V, y Cementos Adicionales (MS, MH, HS, IP, ICO, IPM, etc.).

Agregado fino

Todo material fino que no cumpla con las especificaciones de la (NTP 400.037).

Agregado grueso

Todo material grueso que no cumpla con las especificaciones Huso 57 de TMN igual a 1" (NTP 400.037).

Agua

Agua que no cumpla con las especificaciones de la NTP 339.088. (2006)

Aditivo

Aditivos acelerantes naturales o no convencionales que no se encuentren normalizados o industrializados. Aditivos que cumplan otras funciones

Nota. Criterios tomados para la exclusión de la población a estudiar. Elaboración propia.

4.3. Muestra Por lo indicado en la Norma Técnica de Edificación E.60 CONCRETO ARMADO, en esta investigación se tomó de 2 a 3 muestras como mínimo por cada periodo de análisis con la finalidad de tener valores confiables y una dispersión aceptable para ser evaluada en esta investigación. Es así que el tamaño de la muestra ascendió a 27 unidades para compresión.

65

Tabla 16 Muestras tomadas a criterio propio

Ensayo

N.º de muestras

Ensayo de Compresión

27

Slump Flow

13

Nota. Total, de ensayos tomado para la discusión de resultados. Elaboración propia

4.4. Unidad de análisis De acuerdo a las normas: NTP 339.034→ Muestra de ensayos normalizados para la determinación de la resistencia a la compresión del concreto, en muestras cilíndricas. ASTM C1611 → Ensayo de Slump Flow. Se determinó la unidad de análisis como probetas de concreto endurecido a diferentes días de las siguientes formas geométricas: • Probeta cilíndrica de 15 cm de diámetro por 30 cm de altura (NTP 339.033 y NTP 339.084) • Probetas prismáticas (barras de mortero) de 15cm x 15cm x 45cm (NTP 339.033).

66

4.5. Técnicas e instrumentos de recolección de datos 4.5.1. Técnicas de investigación La técnica de investigación utilizada para en este estudio fueron pruebas y ensayos, ya que de esta manera podemos medir las propiedades mecánicas del concreto en estado fresco y endurecido de las unidades de análisis en base a las Normas y Especificaciones para prueba de materiales. 4.5.2. Instrumentos de recolección de datos Los instrumentos utilizados en esta investigación fueron formatos de ensayos para una correcta y ordenada recolección de datos basados en las especificaciones técnicas de las normas antes mencionadas.

4.6. Descripción y procedimiento de Análisis Como primer paso, empezamos con la recolección de información sobre los diferentes ensayos como lo es compresión, tracción simple, flexión e la muestra referencial donde se aplican los diferentes tipos de porcentaje de aditivos superplastificantes a incorporar. Después de una correcta verificación utilizaremos el promedio aritmético con un rango de confiabilidad. Las herramientas utilizadas para el procesamiento de datos y posterior análisis fueron el software Microsoft Excel 2016 para una representación de gráficos que nos muestran la relación entre las variables.

67

CAPÍTULO V: PRESENTACIÓN Y ANALIS DE RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 5.1.

Análisis y presentación de resultados La presenta investigación recopila un total de 13 artículos científicos representativos entre un total de 47 artículos científicos. Siendo el tema común entre estos artículos la aplicación de un aditivo superplastificante basado en copolímeros que a su vez presenta ciertas modificaciones en su estructura molecular (injerto de cadenas laterales, peso molecular variable), siendo de Tipo A, F, G. Los artículos demuestras el uso favorable de los aditivos superplastificantes a determinadas condiciones de estudio. Cada artículo nos ayuda a conocer las bondades del uso del aditivo superplastificante basado en copolímero, mostrando resultados significativos para conocer el comportamiento de la mezcla de concreto y por ende poder tener una predicción de su uso para la mejora de sus propiedades. Analizando la dosis de aditivo superplastificante a base de copolímeros para la mejora del asentamiento del concreto de alta resistencia.

Artículo 1: “Un nuevo tipo de aditivo superplastificante de hormigón basado en copolímeros de injerto de lignito” Tipo de aditivo superplastificante: Para esta investigación se sintetizo un aditivo superplastificante basado en polímeros naturales como el lignito. Teniendo como estructura molecular una columna vertebral de lignito y cadenas laterales de monómeros de vinilo, a su vez con diferente relación molar. Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland (CEM l) y una muestra representativa de lignito para la sinterización del aditivo superplastificante. La relación a/c tuvo un rango de 0.19% a 0.47% dependiendo de la relación molar del superplastificante y de la dosificación empleada.

68

Tabla 17 Masas molares, índice de polidispersidad (PDI) y radios poliméricos de los polímeros sintetizados y de BNS como muestra de superplastificante de referencia.

Polímeros/Relación Molar

Mw [g/mol]

Lignite ATBS-co-AA (1:0.15) Lignite ATBS-co-AA (1:0.39) Lignite ATBS-co-AA (1: 0.75) Lignite ATBS-co-AA (1: 1.00) Lignite ATBS-co-AA (1: 1.50) ATBS-co-AA (1:0.15) BNS

288,100 375,600

Mn [g/mol] 178,700 147,800

1.6 2.5

Rg(z) [nm] 31.8 49.8

Rh(z) [nm] 17 22.5

208,100

91,480

2.3

35.1

17.8

268,900

95,810

2.8

44.2

20.3

215,000

90,750

2.4

36

18.5

183,300 140,000

93,460 -

2 -

23.9 -

14.5 -

PDI

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Método de ensayo aplicado del articulo: El poder de dispersión de los polímeros sintetizados se determinó mediante la prueba de “mini slump” prueba realizada según DIN EN 1015, con una relación a/c de 0.455 y diferentes dosis de aditivo sintetizado. Resultados: Tabla 18 Dosificación óptima para aditivos sintetizados

Polímeros/Relación Molar

Dosificación Optima

Lignite ATBS-co-AA (1:0.15)

0.25% 0.25% 0.27% 0.37% 0.47% 0.19% 0.30%

Lignite ATBS-co-AA (1:0.39) Lignite ATBS-co-AA (1: 0.75) Lignite ATBS-co-AA (1: 1.00) Lignite ATBS-co-AA (1: 1.50) ATBS-co-AA (1:0.15) BNS Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

69

Figura 4 Dosificación Optima

Dosificación Óptima 0.47%

0.50% 0.45% 0.37%

Dosificación %

0.40% 0.35% 0.30%

0.25%

0.25%

0.30%

0.27%

0.25%

0.19%

0.20% 0.15% 0.10% 0.05% 0.00%

Lignite ATBS- Lignite ATBS- Lignite ATBS- Lignite ATBS- Lignite ATBS- ATBS-co-AA co-AA co-AA co-AA (1: co-AA (1: co-AA (1: (1:0.15) (1:0.15) (1:0.39) 0.75) 1.00) 1.50)

BNS

Nota: Se determina el porcentaje óptimo de aditivo superplastificante modificado dependiendo de su peso molecular. Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

Tabla 19 Slump para determinados aditivos sintetizados atreves del tiempo

Lignite ATBSco-AA (1:0.15) 26 27 26 25.8

ATBS-co-AA (1:0.15) Slump Flow (cm) 26 24.2 22.3 22

BNS

26 24.2 23 22.5

Tiempo (min) 0 20 40 60

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

70

Figura 5 Evolución de la dispersión en función al tiempo para una relación a/c 0.455 28 27 26 25 Lignite ATBS-co-AA (1:0.15) 24

ATBS-co-AA (1:0.15) BNS

23 22 21 20 0

20

40

60

Nota: Se puede ver una mejor trabajabilidad para el aditivo sintetizado Lignite ATBS-co-AA para una relación molar de 1:0.15. Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

La muestra de aditivo con injerto de lignito ATBS-co-AA (1:0.15) presenta una correcta relación molar, por ende, tiene mejor influencia en las propiedades del concreto en estado fresco como se muestra en la Figura 5, teniendo una mejor trabajabilidad en el rango de 60 minutos. Obteniendo un asentamiento máximo de 27 centímetros por el método de Slump Flow para una dosificación de 0.19% como se muestra en la Tabla 17.

Artículo 5: “Síntesis, caracterización y rendimiento de superplastificante con una estructura de brazos múltiples” Tipo de aditivo superplastificante: Para esta investigación se sintetizo un superplastificante con una estructura de múltiples brazos a base de copolímeros mediante una reacción de esterificación entre alcoholes polihídricos y ácido acrílico.

71

Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland (CEM l), muestras de los aditivos superplastificantes sintetizados utilizados en un rango de dosificaciones de 0.1% a 0.6%. Se utiliza una relación a/c de 0.29 constante para todos los ensayos. Método de ensayo aplicado del articulo: Para medir la fluidez de las pastas de cemento se midieron de acuerdo con el Método de Prueba de Uniformidad para Aditivos de Concreto (GB 8077-2000) con una relación agua cemento de 0.29. Resultados: Tabla 20 Slump de aditivo sintetizado y aditivo convencional con su dosificación.

Superplastificante con estructura de brazos múltiples

Superplastificante convencional

Dosificación

265 275 285 325 325 325 323 323 325

175 200 225 250 265 275 280 285 280

0.15% 0.20% 0.25% 0.30% 0.35% 0.40% 0.45% 0.50% 0.55%

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

72

Figura 6 Dosificación de saturación de superplasticantes. 350

Asentamiento (mm)

300 250 200 Superplastificante convencional 150 Superplastificante con estructura de brazos multiples

100 50 0 0.00%

0.10%

0.20%

0.30%

0.40%

0.50%

0.60%

Dosificación de Aditivo % Nota: Se utiliza la misma relación a/c para todas las dosificaciones. Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

El aditivo superplastificante auto-sintetizado de estructura molecular denominado “múltiples brazos” tuvo un asentamiento de 32.5cm a una dosis de 0.3% en comparación a un aditivo superplastificante convencional que a una dosis de 0.4% obtuvo un asentamiento de 27.5cm. Ambas muestras fueron ensayadas a una relación a/c de 0.29.

Artículo 6: “Influencia de la modificación estructural de un copolímero de policarboxilato con baja capacidad de dispersión sobre el fraguado retardante del cemento Portland” Tipo de aditivo superplastificante: Para esta investigación se modificó la estructura molecular de los copolímeros para probar los tiempos de fraguado inicial y final. Los copolímeros sintetizados fueron AP75 y AP25.

73

Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland (Tipo 1, KSL 5201), la síntesis de dos copolímeros con diferente relación molar al cual denominaremos AP75 y AP25 para una relación a/c de 0.28 constante para todas las muestras. Método de ensayo aplicado del articulo: Para medir la fluidez de las pastas se examinó de acuerdo con ASTM C1437-07, que fue originalmente diseñado para mortero de cemento hidráulico utilizando una mesa de flujo que cumple con ASTMC 230/ C 230M. Tabla 21 Dosificación de aditivos para los aditivos sintetizados

Superplastificante AP25

Superplastificante AP75

Asentamiento (mm) 158 156 163 160 158 159 165 164

155 162 153 154 152 155 155 147

Dosificación de Aditivo 0 0.03 0.05 0.08 0.1 0.15 0.2 0.25

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

74

Figura 7 Asentamiento por % de Aditivo 166 164 162

Asentamiento (mm)

160 158 156 154 152 150 148

146 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Dosificación de Aditivo % Superplastificante AP75

Superplastificante AP25

Nota: Se utiliza la misma relación a/c de 0.28 para todas las dosificaciones. Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

Como se muestra en la Figura 7, el aditivo sintetizado AP25 muestra un asentamiento de 16.5cm para una dosificación de 0.2% de aditivo y una mejor trabajabilidad por el lapso de 1 hora debido a que este conlleva un mayor número de cadenas de injerto lo que mejora el rendimiento del aditivo.

Artículo 11: “Preparar superplastificante de policarboxilato hiperbrancado que posean excelente rendimiento en la reducción de la viscosidad mediante el redox in situ inicializado (método de polimerización)” Tipo de aditivo superplastificante: En la presenta investigación se sintetizo un superplastificante de policarboxilato hiperramificados mediante el método de polimerización redox in situ. 75

Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland ordinario de acuerdo con el estándar chino GB175-2007, el aditivo superplastificante sintetizado por el método redox in situ con relación agua cemento de 0.29 y 0.22 para diferentes dosificaciones. Método de ensayo aplicado del articulo: Para medir la fluidez de las pastas se utilizó el mini cono de asentamiento (60mm de alto, 36mm de diámetro superior y 60mm de diámetro inferior). El valor de flujo fue el valor medio del diámetro máximo con direcciones perpendiculares entre sí. Estas pruebas fueron realizadas una relación a/c de 0.29 y 0.22 ambas diferentes dosificaciones. Resultados: Tabla 22 Dosificación ideal para los aditivos PCE con polimerización redox in situ para a/c 0.29

Aditivo PCE PCE-1 (0.145%)

Dosificación de aditivo optimo 0.145% 0.155% 0.18% 258 235 188 -

0.12% -

PCE-2 (0.155%)

-

253 245 217

-

-

PCE-3 (0.180%)

-

-

252 252 237

-

PCE-4 (0.120%)

-

-

-

255 222 271

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

76

Figura 8 Asentamiento para los aditivos PCE para a/c 0.29 300 271

258 250

253 235

252

245

255

252 237

222

Asentamiento (mm)

217 188

200

150

100

50

0 PCE-1 (0.145%)

PCE-2 (0.155%) 0.145%

PCE-3 (0.18%)

0.155%

0.180%

PCE-4 (0.12%)

0.120%

Nota: Se utiliza la misma relación a/c de 0.29 para todas las dosificaciones. Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

Tabla 23 Dosificación ideal para los aditivos PCE con polimerización redox in situ para a/c 0.22

Dosificación de aditivo optimo 0.255% 0.27% 258 PCE-1 (0.255%) 246 208 Aditivo PCE

0.295% -

0.23% -

PCE-2 (0.270%)

-

255 259 237

-

-

PCE-3 (0.295%)

-

-

253 257 237

-

PCE-4 (0.230%)

-

-

-

257 232 165

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

77

Figura 9 Asentamiento para los aditivos PCE para a/c 0.22 300 258

Asentamiento (mm)

250

255

246

259

253

257

237

257 237

232

208 200 165

150 100 50 0 PCE-1 (0.255%)

PCE-2 (0.270%) 0.255% 0.270%

PCE-3 (0.295%) 0.295% 0.230%

PCE-4 (0.230%)

Nota: Se utiliza la misma relación a/c de 0.22 para todas las dosificaciones. Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

Como se muestra en la Figura 8, se tiene un asentamiento de 271mm para la muestra PC-4 con una dosis 0.120% para una relación a/c de 0.29. Como se muestra en la Figura 9, se tiene un asentamiento de 259mm para la muestra PC-2 con una dosis de 0.270% para una relación a/c de 0.22.

Artículo 37: “Diseño de proporción de mezcla de copolímero de policarboxilico P(AAco-MA) /PEG y concreto de alto rendimiento con aditivo compuesto” Tipo de aditivo superplastificante: En la presenta investigación sintetiza un superplastificante basado en copolímero de policarboxilico P(AA-co-MA) / PEG. Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland ordinario de acuerdo con el estándar chino, agregado grueso con una gradación de partículas que varía de 5 a 25mm, agregado fino con un módulo de finura de 2.71 denominada arena media, Adiciones minerales como cenizas volantes, polvo de escoria de alto horno y el aditivo superplastificante compuesto.

78

Método de ensayo aplicado del articulo: Para medir la fluidez de las pastas se utilizó el mini cono de asentamiento (60mm de alto, 36mm de diámetro superior y 60mm de diámetro inferior). El valor de flujo fue el valor medio del diámetro máximo con direcciones perpendiculares entre sí. Estas pruebas fueron realizadas para una dosificación constante de 1.46% de aditivo a diferentes relaciones agua cemento. Resultados: Tabla 24 Cantidad de material por diferentes relaciones agua/cemento

Cantidad de materiales por kg/m3

Resultados

A/C

Cement o

Ceniza Volant e

Escoria de alto horno

Agregad o Fino

Agregad o Grueso

Aditivo

Slump

Resistencia a la compresión MPA

0.42

314

63

42

776

988

6.12

190

44.8

0.47

281

56

38

776

988

5.48

200

39.6

0.52

253

51

34

776

988

4.93

205

35.4

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo Figura 10 Asentamiento por las diferentes relaciones agua/cemento

Asentamiento (cm)

21

20.5

20.5

20

20 19.5

19

19 18.5 18 1.46 %

1.46 %

1.46 %

COPOLIMERO DE POLICARBOXILATO A

COPOLIMERO DE POLICARBOXILATO B

COPOLIMERO DE POLICARBOXILATO C

Porcentaje de Aditivo % Nota: Se utilizo diferentes relaciones a/c: 0.42, 0.47 y 0.52 respectivamente. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

79

Como se muestra en la Figura 10 muestra que para una relación a/c de 0.52 se tiene un asentamiento de 205mm para una dosificación constante de 1.46% de aditivo y adiciones minerales como cenizas volantes y escorias de alto horno. Comparativo: Para el comparativo fue necesario comprender y recopilar la información más relevante de los artículos seleccionados. Estudiando cada artículo, perspectiva de los autores y datos experimentales realizados. Estructurando los datos más relevantes de cada artículo encontramos una relación entre el porcentaje de adición de estos aditivos superplastificantes basados en copolímeros y Slump (Asentamiento) a condiciones igualitarias. Como se puede apreciar a continuación:

80

Tabla 25 Recopilación de datos más relevantes de los artículos seleccionados para el asentamiento

Ítem

1

5

6

Nombre del articulo

Un nuevo tipo de superplastificante de hormigón basado en copolímeros de injerto de lignito.

Síntesis, caracterización y rendimiento de superplastificantes con estructura de brazos múltiples Influencia de la modificación estructural de un copolímero de policarboxilato con baja capacidad de dispersión sobre el fraguado retardante del cemento Portland

Autor

Ilg, M., & Plank, J. (2016)

Liu, X., Wang, Z. M., Zhu, J., Zhao, M., & Zheng, Y. S. (2015).

Tipo de policarboxilato Lignite ATBS-co-AA (1:0.15) Lignite ATBS-co-AA (1:0.39) Lignite ATBS-co-AA (1: 0.75) Lignite ATBS-co-AA (1: 1.00) Lignite ATBS-co-AA (1: 1.50) ATBS-co-AA (1:0.15)

Dosis o porcentaje Resistencia

Relación a/c

Slump

0.25%

0.45

26

0.25%

0.45

26

0.27%

0.45

26

0.37%

0.45

26

0.47%

0.45

26

0.19%

0.45

26

BNS

0.30%

0.45

26

PCE con estructura de brazos múltiples M5-2

0.30%

0.29

32.5

Tipo de ensayo

Slump Flow

Slump Flow PCE convencional (SA) M51

0.40%

0.29

27.5

PCE AP25

0.25%

0.28

16.5

Jun, Y., Jeong, Y., Oh, J. E., Park, J., Ha, J., & PCE AP75 Sohn, S. G. (2014).

0.25%

0.28

14.5

Slump Flow

81

11

37

Preparar superplastificantes de policarboxilato hiperbrancado que posean excelente rendimiento en la reducción de la viscosidad mediante el redox in situ inicializado método de polimerización Diseño de proporción de mezcla de copolímero policarboxílico P (AA-co-MA) / PEG y concreto de alto rendimiento con aditivo compuesto

Huang, Z., Yang, Y., Ran, Q., & Liu, J. (2018).

Chen, B. F. (2012).

PCE-1 PCE-2 PCE-3

0.15% 0.16% 0.18%

0.29 0.29 0.29

25.8 25.3 25.2 Slump Flow

PCE-4

0.12%

0.29

25.5

PCE A

1.46 %

0.42

19

PCE B

1.46 %

0.47

20

PCE C

1.46 %

0.5

20.5

Slump Flow

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

82

Figura 11 Slump por los diferentes porcentajes de Aditivos

Slump 1.46 % 1.46 % 1.46 % 0.47%

20.5 20 19

26

0.40%

27.5

0.37%

26

0.30% 0.30%

26

0.27%

26

0.25% 0.25% 0.25% 0.25%

26 26

32.5

14.5 16.5

0.19% 0.18%

26 25.2

0.16%

25.3

0.15%

25.8

0.12%

0

5

10 Autor 37

15 Autor 5 Autor 6

20 Autor 1

25.5 25 Autor 11

30

35

1.3

1.5

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo Figura 12 Asentamiento vs Dosificación de Aditivo (%) 35 30

Asentamiento

25 20 15 10 5 0 0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1.1

Dosificación de Aditivo % Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

83

5.1.1. La influencia de la relación a/c sobre la resistencia a la compresión del concreto de alta resistencia. Artículo 9: “Mejorar la resistencia inicial del hormigón: efecto de la activación mecano química de la suspensión cementosa y uso de varios superplastificantes” Tipo de aditivo superplastificante: Se utilizaron aditivos de diferentes tipos de superplastificantes a base de naftaleno formaldehido y policarboxilato durante el proceso de activación de suspensiones cementosas por el aparato pulsación RPA. Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland escoria CEM II / AS 32.5 como material aglutinante, Agregado fino con una densidad aparente de 1.550g/cm 3.Agregado grueso con una densidad de 2.75 g/cm3 y una densidad aparente de 1.40 g/cm3. Como aditivo se utilizaron superplastificantes

de

diversas

bases

químicas

(naftaleno

formaldehido

y

policarboxilato). El uso de estos aditivos es para aumentar la resistencia inicial y las propiedades físico-mecánicas. Método de ensayo aplicado del articulo: Para los ensayos de resistencia a la compresión, se utilizaron probetas de 10x10x10cm para todas las muestras. Estos ensayos se llevaron a cabo utilizando un probador servo-hidráulico de fatiga y resistencia de tipo U servo-pulsor Shumadzu (Kyoto, Japón) con una capacidad de 200Kn, según la EN 12390-3.

84

Resultados: Tabla 26 Composición de la mezcla de concreto y activación cementosa

Composición número

Nombre la composición y características del método de preparación de la mezcla.

Nota

1

Concreto Patrón

Sin aditivos y sin activación cementosa

2

Con activación mecánica de suspensión cementosa

Sin aditivos y sin activación cementosa

3

Aditivo Relamkis T-2 con MCA de suspensión cementosa y con Relamiks T-2

Sin activación

4

Aditivo Relamkis T-2 con MCA de suspensión cementosa y con Relamiks T-2

Con activación

5

Aditivo Remicrete SP60 con MCA con suspensión cementosa

Sin activación

6

Aditivo Remicrete SP60 con MCA con suspensión cementosa

Con activación

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Tabla 27 Propiedades físicas el concreto y resistencia a la compresión

Número de a/c composición 1 2 3 4 5 6

0.42 0.42 0.31 0.31 0.3 0.3

Densidad Contenido Temperatura de mezcla de aire % ºC kg/m3 2389 1.05 21.6 2424 0.94 22.7 2472 0.88 22.3 2485 0.64 23.1 2476 0.69 22 2472 0.7 23.5

Resistencia a la compresión del concreto en MPA 1d 3d 28d 7.1 19.57 40.53 13.76 29.01 46.15 12.81 32.42 51.7 22.53 46.38 62.81 12.32 31.89 57.55 19.62 45.01 65.72

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

85

Figura 13 Resistencia a la compresión por número de composición de mezcla 70

65.72

62.81

57.55

Resistencia a la compresión MPA

60 51.7 50

46.15

40.53 40 30 22.53

19.62

20 13.76 10

12.81

12.32

7.1

0 1

2

3

4

5

6

Número de composición de mezcla 1d

28d

Nota: Se utiliza diferentes relaciones agua cemento indicadas en la Tabla 23. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Como se muestra en la Figura 11, la composición 4 y 6 tienen una resistencia a la compresión de 62.81MPa y 65.72MPa respectivamente, esto demuestra que el método de activación mecano química tiene resultados favorables en las propiedades físicomecánicas del concreto. Artículo 15 “Las propiedades de los sistemas superplastificados con policarboxilatos a base de éster metacrilico” Tipo de aditivo superplastificante: Se sintetizaron superplastificantes de policarboxilatos a base de éster metacrilico con varias densidades de cadena lateral y longitud de cadena lateral. Contenido de la mezcla: Se utilizaron ácido metacrilico-MAA y metacrilato de metoxi polietilenglicolmPEGMA en la síntesis de superplastificantes, cemento portland CEM I 42.5 R (OPC).

86

Método de ensayo aplicado del articulo: Las resistencias mecánicas de los morteros se determinaron mediante ensayos de resistencia a la compresión según TS EN 196-1. Resultados: Tabla 28 Resistencia a la compresión del concreto a los 7 días.

Ítem

Nombre del articulo

15

Las propiedades de los sistemas de cemento superplastificad os con policarboxilatos a base de éster metacrílico

Dosis o Resistenci Tipo de porcentaj a a la Relació Día Autor policarboxila e n a/c compresió s to Resistenci n MPa a Erzengin, S. PC500-1-10 0.30% 0.29 45 7 G., Kaya, K., PC500-1-15 0.30% 0.29 45 7 Özkorucukl PC950-1-10 0.30% 0.29 50 7 u, S. P., 0.30% 0.29 52 7 PC950-1-15 Özdemir, V., & 0.30% 0.29 40 7 PMMA Yıldırım, G. (2018).

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo Figura 14 Resistencia a la compresión por relación a/c 60

Resistencia a la compresión

50 50

45

52

45 40

40 30 20 10

0 0.29

Relación a/c PC500-1-10

PC500-1-15

PC950-1-10

PC950-1-15

PMMA

Nota: Resistencia a la compresión del concreto a los 7 día. Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

87

Tabla 29 Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días

Íte m

Nombre del articulo

Las propiedades de los sistemas de cemento superplastificad 15 os con policarboxilatos a base de éster metacrílico

Autor Erzengin, S. G., Kaya, K., Özkorucukl u, S. P., Özdemir, V., & Yıldırım, G. (2018).

Tipo de policarboxila to PC500-1-10

Resistenci a Porcenta la je de Relació Día compresión Aditivo n a/c s (%) MPa 0.30% 0.29 50 28

PC500-1-15

0.30%

0.29

50

28

PC950-1-10

0.30%

0.29

55

28

PC950-1-15

0.30%

0.29

60

28

PMMA

0.30%

0.29

45

28

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Figura 15 Resistencia a la compresión por relación a/c 70

Resistencia a la compresión

60 60

55 50

50

50

45

40 30 20 10 0 0.29

Relación a/c PC500-1-10

PC500-1-15

PC950-1-10

PC950-1-15

PMMA

Nota: Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Como se muestra en la Figura 12, la resistencia a la compresión para una relación a/c de 0.29 llega a una resistencia máxima de 611.83kg/cm 3 y teniendo un promedio de 530.26kg/cm3.Winnefeld & Becker menciona que la resistencias tempranas de los morteros aumentan con el incremento de la longitud de la cadena latereal y densidad de la misma en los aditivos superplastificantes sintetizados. Tambien menciona que las 88

longitudes de cadena lateral más largas y las densidades de cadena lateral más baja tienden a disminuir las resistendias a los 28 días. Artículo 16 “Optimización de la dosis de superplastificante a base de policarboxilato con diferentes tipos de cemento” Tipo de aditivo superplastificante: Para esta investigación se investigaron las dosis optimas de varias marcas de aditivos superplastificantes de Policarboxilato (PCE). Contenido de la mezcla: Se utilizaron 5 marcas de superplastificante basado en PCE actualmente disponibles en el mercado local de Indonesia. Las codificaciones de los superplastificantes utilizados fueron determinados de la siguiente manera: (a) CC, (b) SV, (c), (d) BA y (e) BC. En esta investigación se utilizaron dos tipos de cemento: Cemento Portland Ordinario (OPC) y Cemento Portland con Puzolanas (PPC). Método de ensayo aplicado del articulo: Las pruebas de resistencia a la compresión se realizaron en las muestras de cubo de mortero a 7 y 28 días, en tres muestras por cada variable de aditivo superplastificante. Resultados: Tabla 30 Resistencia a la compresión para el aditivo S.CC

S.CC Dosificación % 0% 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% 0.5% 0.6% 0.7% 0.8% 0.9% 1%

a/c =0.25 64 70 70 70 79 78 77 77 -

Resistencia a la compresión en MPA a/c =0.30 a/c =0.35 58 55 58 55 60 58 59 50 58 48 57 57 -

-

-

-

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

89

Figura 16 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c 90

Resistencia a la compresión

80 70 60 50 40 30 a/c =0.25 20

a/c =0.3 a/c =0.35

10 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Dosificación de Aditivo (%) Nota: Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días para diferente relación a/c. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Tabla 31 Resistencia a la compresión para el aditivo S.SV

S.SV Dosificación % 0% 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% 0.5% 0.6% 0.7% 0.8% 0.9% 1%

Resistencia a la compresión en MPA a/c =0.25 a/c =0.30 a/c =0.35 63 55 50 63 55 50 63 55 50 77 60 53 79 63 55 73 74 49 63 64 -

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

90

Figura 17 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c 90

Resistencia a la compresión

80 70 60 50 40 30 a/c =0.25

20

a/c =0.3

10

a/c =0.35 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Dosificación de Aditivo (%) Nota: Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días para diferente relación a/c. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Tabla 32 Resistencia a la compresión para el aditivo S.AS

S.AS Dosificación % 0% 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% 0.5% 0.6% 0.7% 0.8% 0.9% 1%

Resistencia a la compresión en MPA a/c =0.25 a/c =0.30 a/c =0.35 64 57 50 64 66 53 64 66 57 64 64 59 64 70 56 70 60 46 70 60 40 61 56 50 45 49 43 45 40

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

91

Figura 18 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c 80

Resistencia a la compresión

70 60 50 40 30 20 a/c =0.25 a/c =0.3

10 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Dosificación de Aditvo (%) Nota: Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días para diferente relación a/c. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Tabla 33 Resistencia a la compresión para el aditivo S.BA.

S.BA Dosificación % 0% 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% 0.5% 0.6% 0.7% 0.8% 0.9% 1%

Resistencia a la compresión en MPA a/c =0.25 a/c =0.3 a/c =0.35 64 57 54 66 65 59 70 68 59 80 68 64 80 65 63 80 64 62 82 83 82 80

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

92

Figura 19 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c 90

Resistencia a la compresión

80 70 60 50 40 30

a/c =0.25

20

a/c =0.3

10

a/c =0.35

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Dosificación de Aditivo % Nota: Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días para diferente relación a/c. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Tabla 34 Resistencia a la compresión para el aditivo S.BS.

S.BS Dosificación % 0% 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% 0.5% 0.6% 0.7% 0.8% 0.9% 1%

Resistencia a la compresión en MPA a/c =0.25 a/c =0.3 a/c =0.35 64 56 50 66 60 52 68 64 59 70 68 59 70 70 66 75 69 61 73 72 -

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

93

Figura 20 Resistencia a la compresión por diferentes relaciones a/c

Resistencia a la compresión

80

60

40

a/c =0.25

20

a/c =0.3 a/c =0.35 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Dosificación de Aditivo (%) Nota: Resistencia a la compresión del concreto a los 28 días para diferente relación a/c. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Como se muestra en la Figura 19, se llega a una resistencia máxima de 83MPa para una relación agua cemento a/c de 0.25 y una dosificación de aditivo de 0.8% para el superplastificante tipo BA. Antoni & Kusuma afirman que la dosis optima depende del tipo de superplatificante y que la fuerza de compresion se reducirá con el uso excesivo de superplatificante. Artículo 23: “Utilización de copolímero a base de poli (alcohol vinílico) y Acrilato de 2-etilhexilo como aditivo para pastas de cemento” Tipo de aditivo superplastificante: Para esta investigación sintetiza un copolímero acrílico a base de alcohol polivinílico (PVA) y acrilato de 2-etilhexilo (2-EHA) mediante polimerización por injerto. Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland (CEM l), muestras de los aditivos superplastificantes sintetizados a base de alcohol polivinílico (PVA) y acrilato de 2-etilhexilo (2-EHA) utilizados en un rango de dosificaciones de 0.13%, 0.17% y 0.25%.

94

Método de ensayo aplicado del articulo: Los efectos de los copolímeros injertados sobre la resistencia a la compresión de las pastas de cemento con edades de 3, 7 y 28 días con un rango de relación agua cemento de 0.27 a 0.29 Resultados: Tabla 35 Relaciones A/C de las pastas de cemento con aditivos sintetizados

Copolímero - alcohol polivinílico (PVA)

A/C

M-1

0.27 0.28 0.29

M-2 M-3 Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo Figura 21 Relación a/c por diferentes muestras de copolímero

relacion agua / cemento

0.295

0.29 0.29

a/c

0.285

0.28 0.28 0.275

0.27 0.27 0.265 0.26 M-1

M-2

M-3

Nota: Efecto del contenido de PVA en las relaciones A/C de las pastas de cemento. Elaboración Propia Basada en Información del artículo Tabla 36 Aditivo copolímero PVA con resistencia según edades.

Copolímero - alcohol polivinílico (PVA

7 días

14 días

M-1 M-2 M-3

47 47 50

55 55 60

28 días 78.7 72.9 71.9

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo

95

Figura 22 Resistencia según edades de copolímeros 90 78.7

Compresiion a la resistencia MPa

80

72.9

71.9

70 60 60 50

55

55

47

50

47

40 30 20 10 0 M-1

M-2 7 dias

14 dias

M-3 28 dias

Nota: Efecto del PVA sobre la resistencia a la compresión de las pastas de cemento. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

Como se muestra en la Figura 22 muestra la resistencia a la compresión de las pastas de cemento aumentó con la adición de copolímeros injertados al cemento. pastas en casi todos los períodos de curado. Además, un aumento en el contenido de 2-EHA en los copolímeros injertados aumentó la resistencia a la compresión de las pastas de cemento. Las pastas de cemento mezcladas con 40% de 2-EHA (M3) dieron la mayor resistencia con 80 MPa, mientras que las pastas de cemento mezcladas con 2-EHA (M1) al 20% dieron la resistencia más baja con 68 MPa. Esto se atribuye a la acción aglutinante de los copolímeros injertados con granos de cemento y llevó a mejorar las propiedades mecánicas de las pastas de cemento.

96

Artículo 34: “Efecto de los superplastificantes funcionales sobre la resistencia del hormigón y la estructura de los poros” Tipo de aditivo superplastificante: Para esta investigación se usaron superplastificantes de ácido policarboxilatos reductor de agua (J), liberación sostenida (H) y de resistencia temprana (Z) Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland (CEM l), muestras de los aditivos superplastificantes sintetizados a base de ácido policarboxílico utilizados una dosificación de 1 %. Método de ensayo aplicado del articulo: Proceso de prueba de resistencia a la compresión del hormigón con dimensiones de 150 mm x 150 mm, se curaron a edades de 14 y 28 días especificada en condiciones estándar con una relación en agua / cemento de 0.27. Resultados: Tabla 37 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia por edades

Tipo de policarboxilato

Dosis o porcentaje

Relación a/c

Policarboxilato J Reductor de agua Policarboxilato Z – Resistencia temprana Policarboxilato H – Liberación sostenida

1%

Resistencia a la Compresión (MPA) 7 días

28 días

0.27

55

73

1%

0.27

65

79

1%

0.27

45

64

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

97

Figura 23 Compresión a la resistencia por los diferentes policarboxilatos 90 79

Compresion a la resistencia MPa

80

73

70

65

64

55

60 50

45

40 30

20 10 0 Policarboxilato J Reductor de agua

Policarboxilato Z Policarboxilato H Resistencia temprana Liberación sostenida 7 dias 28 dias

Nota: Se utiliza la misma relación a/c de 0.27 para todas las dosificaciones. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

El superplastificante Z es más alto que el de los otros grupos, y el superplastificante Z ayuda a la resistencia en concreto para desarrollarse más rápido con el tiempo, lo que demuestra su superioridad a los otros superplastificantes. Por tanto, se puede concluir que el superplastificante Z promueve la reacción de hidratación en la etapa temprana y mejora la resistencia en concreto, lo que refleja aún más las características del policarboxílico funcional de resistencia temprana superplastificante ácido.

Artículo 40: “Optimización del hormigón autocompactante de alto rendimiento” Tipo de aditivo superplastificante: Para esta investigación se usaron el polvo de vidrio, el humo de sílice, el éter de policarboxilato

Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland (CEM l), muestras de los aditivos superplastificantes a base de policarboxílico utilizados una dosificación de 1.00 %. 98

Método de ensayo aplicado del articulo: Proceso de prueba de resistencia a la compresión de concreto con la norma ASTM C 39 / C 39 M - 01, se curaron a una edad de 28 días con un rango de relación en agua / cemento de 0.27 a .0.31 Resultados: Tabla 38 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia por edades

Humo de sílice (SD) + Polvo de vidrio

Porcentaje de Aditivo (%)

Relación a/c

R1 R4 R7 R2 R5 R8 R3 R6 R9

1.00% 1.00% 1.00% 1.00% 1.00% 1.00% 1.00% 1.00% 1.00%

0.27 0.27 0.27 0.29 0.29 0.29 0.31 0.31 0.31

Resistencia a la Compresión (MPA) 28 días 56.34 53.2 40.98 42.93 45.99 42.76 32.16 22.35 31.82

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo. Figura 24 Resistencia la compresión a los 28 días

60

Resistencia a la Compresión (Mpa)

56.34 53.2 50 45.99 40.98

40

42.93

42.76

y = -3.474x + 58.318 R² = 0.7819 32.16

30

31.82 22.35

20 10

0 R1

R4

R7

R2

R5

R8

R3

R6

R9

28 dias

Nota: Se utiliza un rango de relación a/c de 0.27 a 0.31 para todas las dosificaciones. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

99

Se puede lograr una resistencia a la compresión óptima a 54.037 ± 5.496 MPa aplicando 45% de agregado grueso, 10% de polvo de vidrio, 40% de humo de sílice y 1.00% de éter policarboxilato. Artículo 43: “Síntesis de un nuevo policarboxilato a temperatura ambiente y su influencia en las propiedades de las pastas de cemento con diferentes materiales cementantes suplementarios” Tipo de aditivo superplastificante: Se sintetizaron policarboxilatos con diferentes estructuras de peine (es decir, el mismo grado de polimerización en las cadenas laterales pero diferentes cadenas principales) mediante una reacción de polimerización por radicales a temperatura ambiente . Contenido de la mezcla: Se utilizo Cemento Portland (CEM l), muestras de los aditivos superplastificantes a base de policarboxílico utilizados una dosificación de 0.15 %.

Método de ensayo aplicado del articulo: Proceso de prueba de resistencia a la compresión de concreto, se curaron a edades de 7, 14 y 28 días con una relación en agua / cemento de 0.30 Resultados: Tabla 39 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia por edades

Tipo de policarboxilato + Porcentaje escoria de aditivo PCE-1 PCE-2 PCE-3

0.15% 0.15% 0.15%

Relación a/c 0.3 0.3 0.3

Resistencia a la Compresión (MPA) 7 días 14 días 28 días 57 63 80 65 85 58 66 73 59

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

100

Figura 25 Compresión a la resistencia por diferentes edades 7,14 y 28 días 90

85

Compresiion a la resistencia MPa

80 80

73

70 60

66

65

63

59

58

57

50 40 30 20 10 0 PCE-1 7 dias

PCE-2 14 dias

PCE-3 28 dias

Nota: Se utiliza la misma relación a/c de 0.30 para todas las dosificaciones. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

El efecto del PCE-2 y los materiales cementantes suplementarios sobre la resistencia a la compresión del mortero de cemento en diferentes edades. Pudimos ver que los mayores incrementos de escoria. Debido a que este material cementantes suplementarios tenían un tamaño de partícula más pequeño que el cemento, cuyos poros podían llenarse mejor, el sistema de empaque de partículas se volvió más cerrado. Además, los materiales cementantes suplementarios tuvieron buenos efectos de forma, buena movilidad y menor adsorción de agua, por lo que podrían mejorar la trabajabilidad de la mezcla de hormigón, que mostró cierto efecto reductor de agua. Además, también encontramos que el mortero de cemento con dosis de escoria mostró una resistencia temprana más baja. Comparativo: Para el comparativo fue necesario la recopilación de la información más relevante de los artículos antes presentados, cada autor tiene consideraciones propias para el análisis de la resistencia a la compresión, desde la síntesis de los aditivos superplastificantes o adiciones minerales que afectan directamente a la resistencia a la compresión. Los datos más relevantes se aprecian en el siguiente cuadro comparativo:

101

Tabla 40 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia por edades

Ítem

9

15

16

Nombre del articulo Mejorando la resistencia inicial del hormigón: Efecto de la mecano química la activación de la suspensión de cemento y el uso de diversos superplastificantes

Las propiedades de los sistemas de cemento superplastificados con policarboxilatos a base de éster metacrílico

Optimización de la dosis de superplastificante a base de policarboxilato con diferentes tipos de cemento

Autor

Relación a/c

Resistencia a la compresión MPa

Días

1%

0.3

57.55

28

1%

0.3

65.72

28

PC500-1-10

0.30%

0.29

50

28

PC500-1-15

0.30%

0.29

50

28

PC950-1-10

0.30%

0.29

55

28

PC950-1-15

0.30%

0.29

60

28

PMMA

0.30%

0.29

45

28

S.CC S.SV S.BA S.BS S.AS

0.60% 0.50% 0.50% 0.50% 0.50%

0.25 0.25 0.25 0.25 0.25

79 79 83 75 70

28 28 28 28 28

Tipo de policarboxilato

Porcentaje de Aditivo

Remicrete SP60 sin activación P5 Ibragimov, R., & Fediuk, R. Remicrete SP60 (2019). con activación P6

Erzengin, S. G., Kaya, K., Özkorucuklu, S. P., Özdemir, V., & Yıldırım, G. (2018).

Antoni, Halim, J. G., Kusuma, O. C., & Hardjito, D. (2017).

102

S.CC – 2 S.SV – 2 S.BA – 2 S.BS – 2 S.AS – 2

16

23

40

Utilización de Negim, E. S., copolímero a base de Bekbayeva, L., poli (alcohol Nabiyeva, A., vinílico) y Acrilato Yeligbayeva, de 2-etilhexilo como G., & aditivo para pastas de Eshmaiel, G. cemento (2019).

Optimización del hormigón autocompactante de alto rendimiento

0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

0.20% 0.50% 0.30% 0.50% 0.40%

60 74 700 70 70

28 28 28 28 28

SUPERPLASTIFICANTE BASE DE COPOLIMERO - alcohol polivinílico (PVA) M1

-

0.27

78.7

28

SUPERPLASTIFICANTE BASE DE COPOLIMERO alcohol polivinílico (PVA) M2

-

0.28

72.9

28

SUPERPLASTIFICANTE BASE DE COPOLIMERO alcohol polivinílico (PVA) M3

-

0.29

71.9

28

1.00%

0.27

56.34

28

Raymond A, Y., Januarti Jaya, E., &

HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R1

103

Triwulan. (2017).

HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R4 HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R7 HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R2 HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R5 HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R8 HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R3 HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R6 HUMO DE SILICE (SD) + POLVO DE VIDRIO R9

34

Efecto de los superplastificantes funcionales sobre la resistencia del hormigón y la estructura de los poros

Xun, W., Wu, C., Leng, X., Li, J., Xin, D., & Li, Y. (2020).

SUPERPLASTICANTE BASE DE POLICARBOXILATO J SUPERPLASTICANTE BASE DE POLICARBOXILATO Z

1.00%

0.27

53.2

28

1.00%

0.27

40.98

28

1.00%

0.29

42.93

28

1.00%

0.29

45.99

28

1.00%

0.29

42.76

28

1.00%

0.31

32.16

28

1.00%

0.31

22.35

28

1.00%

0.31

31.82

28

1%

0.27

73

28

1%

0.27

79

28

104

43

Síntesis de un nuevo policarboxilato a temperatura ambiente y su influencia en las propiedades de las pastas de cemento con diferentes materiales cementantes suplementarios

Xiang, S., Gao, Y., & Shi, C. (2020)

SUPERPLASTICANTE BASE DE POLICARBOXILATO H PCE-1 PCE-2

1%

0.27

64

28

0.15% 0.15%

0.3 0.3

80 85

28 28

PCE-3

0.15%

0.3

73

28

Fuente: Elaboración Propia Basada en Información del artículo.

105

Figura 26 Tipo de aditivo con relación a/c y resistencia 0.31

31.82

22.35

32.16 73

0.3 0.3

65.72

57.55

0.3

Relación Agua-Cemento

0.3

68

0.3

80

Autor 43

70 70

Autor 9 74

60

0.29

0.29

42.93

60

55

50 50

0.29 42.76

Autor 16 Autor 15

45

0.29 0.29

85

Autor 23 Autor 40

71.9

Autor 34

45.99

Autor 16

0.28

72.9

0.27

78.7

40.98

0.27

53.2

0.27

56.34

64

0.27

79

73

0.25

70.00

0.25 0.25 0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

75.00 79.00 79.00 80.00

83.00 90.00

Resistencia a la compresión (MPa)

Nota: Resistencia a la compresión a los 28 días con diferente relación a/c. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

106

Figura 27 Tipo de aditivo con porcentaje de aditivo y resistencia 1% 1% 1% 1%

Porcentaje de Aditivo %

1% 1% 1% 0.50% 0.50% 0.40% 0.40% 0.40% 0.40% 0.30%

0.15% 0.15% 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Resistencia a la compresión Autor 43

Autor 16

Autor 15

Autor 34

Autor 40

Autor 9

Nota: Dosificación optima de aditivo superplastificante para cada autor. Elaboración Propia Basada en Información del artículo

107

5.2. Contrastación de resultados 5.2.1. La influencia del aditivo superplastificante basado en copolímeros sobre las propiedades del concreto de alta resistencia Para analizar la influencia del aditivo superplastificante basado en copolímeros sobre las propiedades del concreto de alta resistencia, se requieren los resultados de los ensayos antes mencionados. • Hipótesis auxiliar: H0: Al determinar el aditivo superplastificante basado en copolímeros no se mejora las propiedades del concreto de alta resistencia. H1: Al determinar el aditivo superplastificante basado en copolímeros se mejora las propiedades del concreto de alta resistencia. • Observación: El uso de aditivo superplastificante auto sintetizado de estructura molecular de “múltiples brazos” tuvo un Slump Flow de 32.5cm para una dosis de 0.3% y encuentra entre el rango de 0.25% a 0.40 (Liu & Wang, 2015). El aditivo superplastificante sintetizado en forma de peine con codificación PCE-2 tuvo una resistencia a la compresión de 85MPa ensayado a los 28 días con una relación a/c de 0.30 y adiciones minerales. Para la muestra con codificación PC-3 se obtuvo una resistencia a la compresión de 73MPa ensayado a los 28 días a una relación a/c 0.30 pero sin adiciones minerales, El valor promedio de resistencia a la compresión sin adiciones minerales fue de 61MPa con una relación a/c de 0.25 a 0.30. (Xiang, Gao, & Shi, 2020). Por lo antes mencionado se rechaza la hipótesis nula (H0) y se acepta la hipótesis alterna (H1) ya que se demuestra según las observaciones que al determinar el aditivo superplastificante basado en copolímeros se mejora las propiedades del concreto de alta resistencia.

108

5.2.2. La influencia del aditivo superplastificante basado en copolímeros sobre el asentamiento de la mezcla de concreto Para analizar la influencia del aditivo superplastificante basado en copolímeros sobre el asentamiento de la mezcla del concreto, se requieren los resultados de los ensayos antes mencionados. • Hipótesis auxiliar: H0: Al determinar el porcentaje de aditivo superplastificante basado en copolímeros no se mejora el asentamiento del concreto de alta resistencia. H2: Al determinar el porcentaje de aditivo superplastificante basado en copolímeros se mejora el asentamiento del concreto de alta resistencia. • Observación: Según los autores: “Liu & Wang”, el aditivo superplastificante autosintetizado de estructura molecular denominado “múltiples brazos” tuvo un asentamiento de 32.5cm a una dosis de 0.3% en comparación a un aditivo superplastificante convencional que a una dosis de 0.4% obtuvo un Slump Flow de 27.5cm. Ambas muestras fueron ensayadas a una relación a/c de 0.29. Toda información antes mencionada se proporciona de la Tabla 25 y Figura 11. Según los autores “IIg & Plank”, el aditivo superplastificante sintetizado con injertos ATBS en una estructura principal de lignito tuvo Slump Flow inicial de 26.3cm para la muestra Lignito (ATBS-co-AA) con una relación molar de 1:0.15 y una dosificación de 0.25% en peso de cemento en comparación a un superplastificante convencional (BNS) que obtuvo un 25.8 para una dosificación de 0.30% en peso de cemento. Para todas las muestras estudiadas por el autor se utilizó una relación a/c constante de 0.455. Toda información antes mencionada se proporciona de la Tabla 25 y Figuro 11. Según el autor “Chen B”, el aditivo superplastificante basado en copolímeros de poli carboxilato P(AA-co-MA) /PEG se obtuvo un Slump Flow promedio de máximo e 20.5 para una relación a/c de 0.52 a una dosificación de 1.46% de aditivo por peso de cemento obteniendo una considerable reducción de agua. En esta investigación se utilizaron adiciones minerales y polvo de escoria de alto horno. 109

Según el autor “Jun & Jeong” la síntesis de dos copolímeros de policarboxilato estructura mente modificados con injertos de cadenas laterales cortas toma como muestra el aditivo sintetizado AP25 mostro un mejor comportamiento que el concreto patrón sin aditivos dando un Slump Flow de 16.5 con una dosificación optima de 0.25% para una relación a/c de 0.28 como se muestra en la Tabla 25 y Figura 11. Sin embargo, el autor afirma que a pesar que estos aditivos sintetizados presentan numerosas cadenas de injerto de cadena lateral no aumenta la fluidez de la mezcla debido a la corta longitud de estas mismas. Según el autor “Huang & Yang” la síntesis de superplastificantes hiperramificados mediante el método de redox in situ tuvo como muestra PCE-1 que obtuvo un Slump Flow de 25.8 cm para para una dosificación de 0.145% a una relación a/c de 0.29 por encima del de la muestra PCE-4 denominada por el autor como muestra patrón. Sim embargo se requieren dosis más alta de aditivo hiperramificado para alcanzar mejores resultados que el aditivo convencional. Por lo antes mencionado se rechaza la hipótesis nula (H0) y se acepta la hipótesis alterna (H2) ya que se demuestra según las observaciones que al determinar el porcentaje óptimo de los aditivos superplastificantes basados en copolímeros se mejora el asentamiento en el concreto de alta resistencia.

110

5.2.3. La influencia de la relación a/c en concretos de alta resistencia incorporando aditivos superplastificantes basado en copolímeros.

Para determinar la influencia de la relación a/c en los concretos de alta resistencia donde se incorpora aditivos superplastificantes basados en copolímeros fue necesario la recopilación de los ensayos antes mencionados. • Hipótesis auxiliar: H0: Al determinar la relación a/c en concretos de alta resistencia incorporando aditivos superplastificantes basados en copolímeros no mejora la resistencia a la compresión. H3: Al determinar la relación a/c en concretos de alta resistencia incorporando aditivos superplastificantes basados en copolímeros si mejora la resistencia a la compresión. • Observación: Según los autores: “Ibragimov & Fediu”, se pudo constatar que el uso de aditivo superplastificante Remicrete SP60 en las muestras por composición 5 y 6 muestran una resistencia a la compresión de 57.55 MPa y 65.72 MPa a los 28 días de ensayo con una dosificación de 1% y relación agua cemento de 0.30 para ambas composiciones, siendo superior a la muestra de composición 1 que obtuvo una resistencia a la compresión de 40.53MPa a los 28 días de ensayo con una relación agua cemento de 0.42 como se muestra en la Tabla 40 y Figura 26. Según los autores: “Erzengin & Kaya”, pudieron constatar que el uso de aditivo superplastificante de policarboxilato a base de eter metacrilico con varias densidades de cadena lateral y longitud de cadena lateral tiene una mejora en la resistencia. La muestra PC950-1-15 alcanza una resistencia de 60MPa para una dosificación de 0.30% en peso de cemento para una relación a/c de 0.29. Erzengin & Kaya también explica que el motivo de la mejora es la baja densidad de las cadenas lateral lo que ocasiona una considerable reducción de agua por ende mejorando la resistencia a la compresión sobre los aditivos convencionales.

111

Según los autores: “Antoni & Kusuma”, se afirma que el uso de aditivos SP definitivamente tiene un impacto positivo en el aumento a la resistencia a la compresión del concreto. Para el tipo de superplastificante BA con una relación a/c de 0.25 alcanza una resistencia de 82MPa con una dosificación de aditivo en un rango de 0.5% a 0.9%. También resalta una mayor resistencia a la compresión para una relación a/c 0.25 en un rango de dosificaciones de 0.3% a 1% en comparación a muestras tomadas con relaciones a/c de 0.30 y 0.35. Según los autores: “Negim & Bekbayeva”, pudieron constatar que el uso de aditivos superplastificantes a base de alcohol vinílico y acrilato (2-EHA) aumentan la resistencia a la compresión de la mezcla de concreto. La muestra M1 obtuvo un 40% más que la muestra M0 (concreto patrón) obteniendo 78.7MPa para una relación a/c de 0.27. También se logra demostrar que la muestra M1 para una relación a/c de 0.27 obtiene mayor resistencia que las muestras M2 y M3 con relaciones a/c 0.28 y 0.29. Según los autores: “Xun, Wu, Leng, Li, & Xin”, se afirman que el uso de aditivos superplastificantes a base de ácido de policarboxilico funcional aumenta las propiedades fisico-mecanicas del concreto. Como se muestra el tipo de superplastificante “Z” mejora la estructura de poros del hormigón y compacta la estructura del concreto, mejorando así la resistencia a la compresión logrando 79MPa a los 28 días de ensayo con una relación a/c de 0.27. Los aditivos H y J debido a las cadenas cortas y grupos de eter que favorecen en la hidratación de cemento, pero no obteniendo los mismos resultados a compresión tanto inicialmente como finalmente siendo superados por el aditivo Z. Según los autores: “Raymond, Januarti, & Triwulan”, se afirma que la adición de aditivo superplastificante basado en eter de policarboxilato aumenta la resistencia a la compresión del concreto de alta resistencia. Para una relación a/c de 0.27 se obtuvo una resistencia de 56.34MPa para una muestra con codificación R1 con una dosificación de 1% en peso de

112

cemento. Se agregaron adiciones minerales en un rango recomendable de 40% para humo de sílice y 10% de polvo de vidrio. Según los autores: “Xiang, Gao, & Shi “, afirma que los aditivos superplastificantes sintetizados en forma de peine mejoran las propiedades del concreto de alta resistencia. Para esto se toma la muestra PCE-2 obtuvo una resistencia a la compresión de 85MPa para los 28 días ensayados con una relación a/c de 0.30. Para la obtención de esta resistencia fue necesario de adiciones minerales como es la escoria. Para la muestra patrón que utiliza aditivo superplastificante sintetizado y cemento sin adiciones se obtuvo 73MPa siendo una resistencia considerable y demostrando el aumento de la resistencia gracias a esta adición mineral. Por lo antes mencionado se rechaza la hipótesis nula (H0) y se acepta la hipótesis alterna (H3) ya que se demuestra al determinar la relación a/c en concretos de alta resistencia incorporando aditivos superplastificantes basados en copolímeros si mejora la resistencia a la compresión.

5.3. Discusión 1. Según los resultados de los autores “Miao & Ran”, “Zhang, Kong, Gao, & Wang”, “Winnefeld & Becker” y “Benaicha, Hafidi Alaoui, Jalbaud, & Burtschell” se pudo contrastar la ya aceptada hipótesis 1, la cual indica que al determinar el aditivo superplastificante basado en copolímero se mejora las propiedades del concreto de alta resistencia. Los resultados para los determinados autores muestran que para aditivos superplastificantes PCE de alto rendimiento nos da un Slump Flow promedio de 30 cm en un rango de 0.20% a 0.26% de dosificación. Para la resistencia a la compresión de obtuvieron resultados de hasta 73.50MPa para una relación a/c de 0.45. 2. Según los resultados de asentamiento de los artículos que tienen como autores “Miao & Ran” y “Zhang, Kong, Gao, & Wang” se pudo constatar la ya aceptada hipótesis 1, la cual indica que a encontrar la dosificación optima del aditivo superplastificante basado en copolímeros mejora el asentamiento en el concreto de alta resistencia. Los resultados para el primer autor nos dan un asentamiento promedio de 21.5 cm utilizando un aditivo superplastificante de copolímero 113

anfótero con estructura tipo peine en un rango de dosificación 0.30% a 40%. Para “Zhang, Kong, Gao, & Wang” nos da un asentamiento promedio de 30cm utilizando un aditivo superplastificante PCE de alto rendimiento en una dosificación en un rango de 0.20 a 0.26%. Como se describe anteriormente las dosificaciones utilizadas por los autores antes mencionados están en el rango óptimo de dosificación de aditivos como lo muestra en la Figura 11. 3. Según los resultados de resistencia a la compresión de los artículos que tienen como autores a “Winnefeld & Becker” y “Benaicha, Hafidi Alaoui, Jalbaud, & Burtschell” se pudo constatar la ya aceptada hipótesis 2, la cual indica que los aditivos superplastificantes basados en copolímeros mejoran la resistencia a la compresión en concretos de alta resistencia obteniendo resultados de 54.60MPa y 73.50MPa respectivamente a pesar de la naturaleza del aditivo superplastificante utilizado. Sin embargo, la relación a/c utilizadas por los autores fueron de 0.37 y 0.45 respectivamente. A pesar de no estar en el rango recomendado de relaciones a/c de 0.25 a 0.30 como se muestra en la Figura 26.

114

CONCLUSIONES

1. El uso de aditivo superplastificante auto sintetizado de estructura molecular de “múltiples brazos” tuvo un Slump Flow de 32.5cm para una dosis de 0.3% y encuentra entre el rango de 0.25% a 0.40. El aditivo superplastificante sintetizado en forma de peine con codificación PCE-2 tuvo una resistencia a la compresión de 85MPa ensayado a los 28 días con una relación a/c de 0.30 y adiciones minerales. Para la muestra con codificación PC-3 se obtuvo una resistencia a la compresión de 73MPa ensayado a los 28 días a una relación a/c 0.30 pero sin adiciones minerales, El valor promedio de resistencia a la compresión sin adiciones minerales fue de 61MPa con una relación a/c de 0.25 a 0.30. 2. El uso de aditivo superplastificante auto sintetizado de estructura molecular denominado “múltiples brazos” tuvo un Slump Flow de 32.5cm para una dosis de 0.3% en comparación a un aditivo superplastificante convencional que a una dosis de 0.4% obtuvo Slump Flow de 27.5cm. La dosificación se encuentra entre el rango de 0.25% a 0.40% el rango optimo encontrado para la aplicación de estos aditivos superplastificantes como se muestra en la Figura 11. 3. El uso del aditivo superplastificante sintetizado en forma de peine con codificación PCE-2 obtuvo una resistencia a la compresión de 85MPa ensayado a los 28 días con una relación a/c de 0.30 y adiciones minerales Como se muestra en la. Para la muestra con codificación PC-3 se obtuvo una resistencia a la compresión de 73MPa ensayado a los 28 días a igual relación a/c 0.30 pero sin adiciones minerales. El valor promedio de resistencia a la compresión de los datos recopilados fue de 61MPa actuando en un rango de relación a/c de 0.25 a 0.30 lográndose los picos más altos de resistencia como se muestra en la Figura 26. 4. El uso de aditivos superplastificantes basados en copolímeros se encuentra en constante desarrollo y siendo los más representativos en el mercado nacional los aditivos superplastificantes de TIPO A, F, G con una composición química basada en policarboxilatos modificados en soluciones acuosas (como se muestra en la investigación). La gama Sika Visco Flow es un claro ejemplo de estos aditivos. Así como Sika podemos encontrar productos similares en fabricantes como Z Aditivos y CHEMA.

115

RECOMENDACIONES

1. Para tener un buen asentamiento y por ende una buena trabajabilidad se recomienda no exceder la dosis optima de 0.40%, puesto que exceder la dosis, no aumenta en gran medida el asentamiento de la muestra y puede llegar a afectar la trabajabilidad de la muestra en periodos determinados. 2. Para tener una considerable resistencia a la compresión se recomienda guardar una baja relación a/c en un rango de 0.25 a 0.30 con una dosis optima de aditivo superplastificante. Es necesario una reconocer la estructura molecular de los aditivos como longitud de cadena principal, lateral y densidad de las mismas debido que ciertos superplastificantes al tener longitudes más largas de cadena lateral y baja densidad en las mismas tienden a disminuir la resistencia a los 28 días de ensayado. 3. Es necesario tener en cuenta la estructura molecular del aditivo superplastificante. Como se expuso en la presente investigación la variación de peso molecular, densidad molecular y longitud de cadena central y/o lateral influyen las propiedades del concreto. Debido a estas variables, el estudio de estos aditivos superplastificantes es amplio por lo cual se puede continuar y explorar las los beneficios que ofrece al concreto.

116

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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ANEXOS

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ANEXO 1 - MATRIZ DE CONSISTENCIA

Fuente: Elaboración Propia 127

ANEXO 2 MATRIZ – M1 REFERENCIAS - RESUMENES - SUBTEMAS

Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia 129

Fuente: Elaboración Propia 130

Fuente: Elaboración Propia 131

Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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ANEXO 3 -MATRIZ – M2 SUBTEMAS – JUSTIFICACIÓN – OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Fuente: Elaboración Propia

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ANEXO 4 -MATRIZ M3 IDENTIFICACIÓN DE SUBTEMAS EN ARTÍCULOS SELECCIONADOS

Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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Fuente: Elaboración Propia

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