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CONCRETO CELULAR COMO ALTERNATIVA PARA
ELEMENTOS DE TABIQUERÍA EN SISTEMAS A
PORTICADOS
Díaz Alarcón, P.S 1 Fecha de recepción: 02 de febrero de 2024 RESUMEN En la actualidad encontráramos una gama de materiales que se utilizan en la albañilería, los cuales se caracterizan principalmente por su resistencia a la compresión y su baja resistencia a la flexión. Por ello, el presente trabajo tiene como objetivo general evaluar las ventajas y propiedades del concreto celular para ser utilizado como tabiquería en la construcción de viviendas unifamiliares y edificios. Siendo un estudio cualitativo debido a que recopilará distintas bases de datos como ELSEVIER, ACI y entre otros para evaluar distintos procedimientos basado en la medición de datos ya existentes. Este articulo es una revisión bibliográfica de los componentes del concreto celular y sus propiedades. Palabras clave: Concreto celular, Sistemas a porticados, Componentes y Propiedades del concreto
CELLULAR CONCRETE AS AN ALTERNATIVE FOR
PARTITION ELEMENTS IN FRAMED SYSTEMS
ABSTRACT
Currently we find a range of materials used in masonry, which are mainly characterized by their resistance to compression and their low resistance to bending. Therefore, the general objective of this work is to evaluate the advantages and properties of cellular concrete to be used as partition walls in the construction of single-family homes and buildings. Being a qualitative study because it will compile different databases such as ELSEVIER, ACI and among others to evaluate different procedures based on the measurement of already existing data. This article is a bibliographic review of the components of cellular concrete and their properties. Keywords: Cellular concrete, Framed systems, Components and Properties of (^1) Estudiante de la Carrera de Ingeniería Civil, Universidad de la Pedro Ruíz Gallo de Chiclayo
concrete
1. INTRODUCCIÓN La constante evolución en los procesos constructivos que se dan día a día en nuestro país hace que el ser humano busque nuevos métodos constructivos, y a la vez el uso de nuevos materiales que mejoren no solo la calidad de las construcciones sino algo muy importante, el aspecto social en la forma de cómo vive los seres humanos cual toda investigación esta direccionada, sobre todo relacionado a cubrir las necesidades enlazadas con el confort y por consiguiente la calidad de vivir del ser humanos, por ello se ha dado paso a nuevos descubrimientos en materiales novedosos e innovadores dispuesto para tal fin. El concreto celular es uno de los materiales más usados en la industria de la construcción a pesar que tiene una alta densidad debido a la causa de la carga muerta en las edificaciones hechas por este tipo de material, siendo un elevado costo de la obra (Balakrishna, 2014). Este tipo de material también conocido como concreto aireado o ligero celular, que se encuentra compuesto por la mezcla de cemento Portland, agua, agente espumante, aire comprimido y fibras polipropileno (Litebuilt, 2014). Así, American Concrete Institute, (2014) lo define como concreto ligero celular como aquel en el que todo o parte del agregado grueso es sustituido por burbujas de gas o aire. Este es preparado mediante agentes espumantes con la finalidad de generar vacíos. Donde las pequeñas celdas de aire no se comunican entre sí. Su peso volumétrico oscila entre los 400 kg / m^3 a 1800 kg / m^3 generalmente depende del uso que se emplee (Orteaga & Izquierdo, 2017). Según American Concrete Institute (ACI) considera dos tipos de concreto celular: el concreto de baja densidad que es el que no excede de los 115 lb/ft (1850 kg / m^3 ) teniendo una resistencia que supera los 2500 ps. Por otro lado, el concreto liviano con una baja densidad inferior a 50 lb/ft3 (800 kg / m^3 ). Este material fue patentado en 1923, a pesar de eso sigue evolucionando y expandiéndose. De hecho, reducir la densidad de la pasta en el concreto culera implica diversos métodos: espuma preformada, mezcla mecánica y reacción química (Sierra et al., 2023).
cerrado que forman a la adición de un agente espumante, estos, son sintéticos, a base de proteínas, detergentes, resinas de pegamento, proteínas hidrolizadas, jabón de resina y saponina (Dhir & Henderson, 1999). Los mas frecuentes son los sintéticos y los que están a base de proteínas. Los ticones son aquellos que producen una mayor expansión y por consiguiente menor densidad (M. R. Jones & McCarthy, 2005). Sin embargo, el flujo se ve afectado significativamente por el tiempo de mezcla. Como se informó, cuanto mayor sea el tiempo de mezclado, mayor será el aire arrastrado, aunque un mezclado prolongado puede causar la pérdida de aire arrastrado al hacer caer el contenido de aire (Othuman Mydin & Wang, 2011). Además, es probable que las mezclas químicas reductoras de agua causen inestabilidad en la espuma y, posteriormente, no se utilicen habitualmente. La estabilidad de los agentes espumantes debe confirmarse según las normas ASTM 869 - 91 y ASTM 2.3.Agua y plastificantes Es un requisito el empleo de agua para los concretos para el empleo de constituyentes y del uso de aditivos. El contenido de este se rige por la uniformidad, consistencia y estabilidad de la mezcla deseada (Kunhanandan Nambiar & Ramamurthy, 2008). El autor informo que si hay un bajo contenido de agua hace que la mezcla se vuelva rígido y las burbujas se rompan durante la mezcla, lo que resultado un aumento de la densidad. Por ello, se sugiere que el rango de relación aguacemento sea entre 0,4 a 1,25 en un rango del 6,5% al 14% de la densidad objetiva (Ramamurthy et al., 2009). Además, la calidad del agua fusionada cuenta en la producción de concreto espumado. La infección orgánica puede tener un efecto negativo sobre el uso de la calidad de un agente espumoso a base de proteínas, lo que afectaría la formación de la mezcla de hormigón celular especificada por la Asociación Británica del Cemento (T. D. Jones, 2003). Sin embargo, si se puede emplear agua no potable para utilizarse cuando el concreto celular gana un 90% de resistencia durante 7 a 28 días, similar a las muestras hechas con agua de un suministro municipal. Además, Valore (Valore & Jr, 1954) informó que siempre que se aumentaba la proporción agua/cemento, también se debía aumentar la proporción de arena. También señaló que la adición de la cantidad adecuada de agua en una mezcla debía visualizarse por
consistencia y no por una proporción agua/cemento predeterminado. La mezcla de hormigón de diseño fresco. La relación óptima agua/cemento debe limitarse entre 0,5 y 0,6, como sugiere la Asociación Británica del Cemento(Sierra et al., 2023). Los plastificantes se utilizan significativamente para mejorar la trabajabilidad y estabilizar la compatibilidad del concreto celular (Tikalsky et al., 2004). Se definen prácticamente como reductores de agua utilizados para aumentar el rendimiento del concreto celular fresco facilitando su movilidad y plasticidad; sin embargo, no se observaron efectos significativos sobre la segregación del concreto [47,48]. Uno de los plastificantes más populares en el concreto celular es fluorosurfactante (FS1). 2.4.Fibras Las fibras mas utilizado en el concreto celular son las fibras sintéticas o naturales, como: vidrio resistente a los alaclis, kenaf, acero, fibra de palma aceitera y fibra de polipropileno (Akil et al., 2011).
. La fracción volumétrica de estos tipos de fibras oscila entre los 0,25% y 0,4% del volumen total de los componentes del diseño de la mezcla. Las fibras de acero también se utilizaron para reforzar el concreto celular, aunque el uso de fibras de acero no se sugiere en la literatura debido a su gran peso Proporción de la mezcla de concreto celular (Roubík et al., 2022). En la práctica, no existen métodos de proporción de mezcla específicos para obtener las propiedades específicas del concreto celular. Sin embargo, se utilizan algunos métodos de prueba y error para diseñar la mezcla adecuada, como el contenido neto de agua, el contenido de espuma por porcentaje y el contenido de aglutinante (Short, 2009). 3. RESULTADOS 3.1.Propiedades frescas La mezcla de concreto celular tiene un reología fluida y autocompactante (M. R. Jones & McCarthy, 2005). Por lo tanto, se deben tener en cuenta diferentes parámetros como la consistencia, la estabilidad y la compatibilidad. Estos parámetros están influenciados principalmente por la proporción de agua a cemento, materiales suplementarios y tipo de agente de espuma agregado. a) Consistencia y reología Son las primeras evaluaciones del concreto celular fresco; Por lo general, se miden mediante un cono de flujo y la prueba de pantano de flujo para investigar el rendimiento de la mezcla (Kearsley & Wainwright, 2001). El
a) Resistencia a la comprensión Estudios sobre la resistencia a la compresión, la densidad y los componentes del diseño de la mezcla del concreto espumado. La relación entre la resistencia a la compresión y la densidad es directa, lo que significa que una disminución en la densidad tiene un impacto negativo y significativo en la resistencia a la compresión (Othuman Mydin & Wang, 2011). En investigaciones previas, se ha observado que las densidades variaron entre 280 y 1800 kg/m³, lo que resultó en cambios notables en la resistencia a la compresión. Varios parámetros, como la cantidad de agente espumante, la relación agua-cemento, el tipo de partículas de arena, el método de curado, la proporción de cemento-arena y las características de los ingredientes adicionales y su distribución, influyen en la resistencia a la compresión (Tikalsky et al., 2004). El volumen o densidad de un agente es uno de los principales factores que controla la resistencia a la compresión de la mezcla, ya que afecta la cantidad de huecos de aire presentes en el concreto celular endurecido. b) Elasticidad El módulo de elasticidad del concreto celular está relacionado con su densidad. De acuerdo con una revisión de estudios previos, se ha observado que cuando las densidades secas del hormigón celular varían entre 500 y 1600 kg/m³, el módulo de elasticidad oscila entre 1,0 y 12 kN/m², respectivamente. Se ha señalado que el valor E del hormigón celular es aproximadamente cuatro veces menor que el del hormigón normal. No obstante, se ha sugerido que esta reducción puede ser compensada mediante la adición de fibras de polipropileno a la mezcla, con los aumentos más significativos reportados en una tasa del 0,50% (por volumen de mezcla) y una densidad de 1400 kg/m³, según lo indicado por Jones y McCarthy (T. D. Jones, 2003). Estas fibras de polipropileno (en una proporción del 0,50% por volumen de mezcla) se consideran flexibles y se utilizan en aplicaciones de concreto celular debido a su ligereza, que no afecta la uniformidad de las burbujas. Además, Jones y McCarthy señalaron que el módulo elástico depende del tipo y contenido del agregado. CONCLUSIONES Basándose en la revisión realizada, se ha observado que la mayoría de las investigaciones se han centrado en evaluar las propiedades del concreto celular en lugar de examinar detalladamente las características de la
espuma en sí misma o cómo influye en la resistencia de la matriz del concreto celular. Es crucial considerar el mecanismo de estabilización de la espuma en el concreto para asegurar una geometría uniforme y procesos de endurecimiento consistentes. Aunque la densidad deseada y la resistencia necesaria dependen de varios factores como los métodos de dosificación, las pautas de prueba y los métodos de error, no existen métodos estándar disponibles para determinar con precisión la proporción de mezcla de materiales para el concreto espumado. La producción estable del concreto celular depende de múltiples factores, como el tipo de agente espumante, el método de preparación para garantizar una distribución uniforme de las burbujas, la precisión del cálculo del diseño de la mezcla y la producción en sí. Para mejorar el rendimiento tanto en estado fresco como endurecido, se recomienda reducir el volumen de espuma, utilizando reemplazos parciales del cemento y agregados livianos para reducir el calor de hidratación. La resistencia a la compresión es fundamental para el diseño de densidad deseable, especialmente para aplicaciones estructurales, mientras que la durabilidad es esencial para resistir ambientes agresivos, lo que puede lograrse mediante la selección adecuada de agentes espumantes.
