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UNIVERSIDAD
PRIVADA SAN JUAN BAUTISTA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TEMA:
CONCRETO POLIMERICOS
ASIGNATURA:
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
DOCENTE:
ALBA CRISTINA VIDES BERDUGO
INTEGRANTES:
• DEL RIO VILCAPUMA ALEXIS FRANCISCO
• MIRANDA LEÓN CLAUDIA NICOLL
• SANCHEZ HINOSTROZA HELIO JERRY
• SARAVIA SARAVIA JESUS ALEJANDRO
• VILLEGAS YALLE LESLIE ANITA
• SEBASTIAN SARAVIA JENNIFER MELISSA
TURNO:
NOCHE
CICLO:
V
CHINCHA – ICA
INDICE
1. Objetivos
1.1. Objetivo General
1.2. Objetivo Especifico
2. Marco Teórico
3. Conclusiones
4. Referencias Bibliográficas
Propiedades del concreto polimérico
- Alta resistencia mecánica
- Curva carga-deformación similar a la de hormigones convencionales
- Elevada dureza, es decir resistencia a ser rayado
- Gran rapidez de endurecimiento
- Baja absorción de humedad.
- Alta resistencia química a ácidos, álcalis y otros elementos corrosivos
- Buena resistencia a rayos UV, no se decoloran
- Bajo peso específico
- Resistente al impacto
Las características del hormigón polimérico resultante dependerán directamente de la fase
continua que es la resina y su parte dispersa, que es el árido como se indica en el artículo
La múltiple Identidad del Hormigón. Es importante controlar esta relación para poder
fabricar un material especial para cada necesidad en el destino que se lo desea emplear.
Sus propiedades se deben a que la resina es termoestable lo que quiere decir es que este
material no sufre cambios por la variación de temperatura a la que se puede ver expuesto,
esta característica le transmite al concreto resultante un excelente comportamiento ante
situaciones adversas como acciones de hielo y deshielo. En la actualidad el concreto
polimérico se emplea en el área de la construcción para la elaboración de pisos industriales,
mesones para baños y cocinas, saunas, tanques para almacenamiento de agua , tubería para
aguas industriales, fosas colectoras, secciones estructurales en la industria minera,
esculturas, ductos y elementos prefabricados ; igualmente se usa en aplicaciones eléctricas
tales como: aisladores para transmisión de alta tensión, soporte para aislamiento de bujes,
núcleos sólidos para aislamiento, entre otras. La gran cohesión de la resina con los
agregados es el motivo por el cual este relativamente nuevo material es utilizado como
recubrimiento de sistemas que necesitan aislamiento y también en reparaciones donde el
concreto hecho con cemento portland ha sido dañado por agentes agresivos como agua,
gasolina, aceite hidráulico, sosa cáustica, ácidos, sales, entre otros. El concreto polimérico
carece de metodologías que estandaricen su diseño y producción. Asegura que para el
cálculo de elementos estructurales aún no existe un código establecido, pero se obtienen
buenos resultados utilizando los códigos para hormigón convencional una vez adaptado el
diagrama de carga-deformación, de acuerdo a las propiedades del material diseñado.
Las propiedades finales del concreto polimérico dependen del tipo y concentración de
resina polimérica, de los agregados minerales, así como de los agentes de curado. Dentro
de las matrices poliméricas utilizadas para la elaboración del concreto polimérico, se
encuentran diferentes tipos de resinas: poliéster, acrílicas, epóxicas, furánicas, entre otras.
Mientras que en el caso de los agregados minerales, es recomendable que con estos el
concreto presente bajo volumen y peso, y de preferencia menor volumen de vacíos. Dentro
los agregados finos y gruesos que se han utilizado se encuentran: cenizas volátiles, arena
de río, arena sílice, arena o grava triturada, así como de otro tipo como CaCO3, bentonita,
barita (BaSO4). La sílice (SiO2 ) es el segundo elemento más abundante en la corteza
terrestre después del oxígeno; se encuentra en la naturaleza en formas muy diversas de
cuarzo y es el principal constituyente de la arena. La arena sílice tiene aplicaciones en
diferentes industrias como la electrónica, de la fundición, de la construcción, entre otras.
Con la adición de arena sílice al concreto se puede lograr poca permeabilidad, mejor
resistencia a la tensión, flexión y compresión, así como mejor resistencia química y al
congelamiento. Se recomienda que los minerales que se agreguen al concreto polimérico
estén secos y libres de suciedad con el fin de lograr mejor adherencia con la resina.
Adicionalmente, las propiedades del concreto polimérico pueden ser modificadas con la
incorporación de materiales de refuerzo (como fibras o partículas). Existen numerosos
trabajos de concreto hidráulico reforzado con fibras (naturales o sintéticas), pero muy poca
información del reforzamiento con fibras orgánicas e inorgánicas en concreto polimérico.
Por ejemplo, se ha incrementado la resistencia a la fractura de concreto polimérico cuando
se añade fibra de vidrio y se varían las condiciones de curado y grado de compactación.
nylon que dada su estructura y forma de elaboración (fibrilado) poseen características que han contribuido al mejoramiento en propiedades mecánicas de los concretos hidráulicos [2]. Sin embargo, muy poco se sabe de su influencia en concreto polimérico. A pesar de las cualidades de estas fibras, los reforzamientos tienen valores límite, por lo que se han empleado diferentes metodologías para modificar sus propiedades fisicoquímicas y estructurales, consistentes principalmente en tratamientos térmicos o químicos que consumen demasiado tiempo y generan residuos difíciles de tratar. Por otro lado, para lograr elevada resistencia mecánica en los concretos poliméricos, son necesarias ciertas consideraciones de poscurado. En general, se requiere someter al concreto a cierta temperatura por tiempos prolongados, para alcanzar los máximos rendimientos de resistencia. Una alternativa propuesta para aumentar la resistencia a la compresión de los concretos poliméricos, es hacer uso de energía ionizante (radiación gamma), mediante la cual se puede modificar las propiedades estructurales de las fibras sintéticas y posteriormente incorporarlas a las mezclas de resina poliéster y agregados minerales (arena sílice o carbonato de calcio). O bien, irradiar directamente el concreto polimérico ya con las fibras poliméricas incluidas [3]. Es bien conocido que este tipo de radiación provoca tres tipos de modificación en los polímeros: degradación (scission), entrecruzamiento (crosslinking) e injerto (grafting), los cuales pueden ser controlados mediante una adecuada dosis de radiación [4]. Sin duda, lograr descifrar y entender el comportamiento de los parámetros que dan lugar al mejoramiento de la resistencia mecánica de este tipo de concretos representa todo un reto; aparte de los beneficios que ofrecen estos materiales como mejor apariencia estética que la del concreto hidráulico, entre otros. Aunado a las necesidades de innovación de la industria de la construcción en términos de la búsqueda de nuevos materiales. Los resultados obtenidos en el Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Materiales Avanzados (lidma), de la Facultad de Química de la uaem, confirman que los concretos poliméricos que son irradiados directamente tienen valores de resistencia a la compresión mayores que los concretos elaborados con fibras previamente irradiadas, diferencia que se aprecia notablemente para dosis altas de radiación (100 kGy). Dicho efecto está presente para los valores de deformación y de módulo de elasticidad. Una de las técnicas que han ayudado a entender el fenómeno del mejoramiento por radiación gamma en los concretos poliméricos es la Microscopia Electrónica de Barrido (sem), la cual ha mostrado que las fibras poliméricas sintéticas (polipropileno, nylon, poliéster) sufren mayores cambios superficiales al aumentar la dosis de irradiación, manifestándose en diversas formas: aparición temprana de hendiduras que finalmente llevan a la formación de pequeñas partículas aparentemente esféricas en la superficie de la fibra (figura 1) [3], o bien, aparición y evolución de grietas (figura 2). La aplicación de radiación gamma a dosis bajas (menores a 50 kGy) permite mayor entrecruzamiento en la resina poliéster, lo cual se manifiesta en la aparición inicial de hendiduras y surcos en la superficie; y a dosis mayores (150 kGy) este proceso continúa, pero con un direccionamiento de algunas zonas de la resina polimérica que se manifiesta por la aparición de zonas rugosas en la superficie (figura 3 y 4) [5].
Otra de las técnicas es el Análisis Termogravimétrico (tga) con el que se ha encontrado que la temperatura de descomposición (T10) de las fibras de polipropileno a dosis menores de 100 kGy es menor respecto al de las fibras sin irradiar. Esto permite argumentar que las fibras son sensibles a la radiación gamma, por lo que sus cadenas poliméricas sufren rompimiento proporcionalmente mayor, manifestándose también en la disminución de la T10, pero al irradiarlas con dosis mayores (a 150 kGy) las fibras se vuelven más estables térmicamente. Para el caso de la resina poliéster, su temperatura de descomposición inicialmente aumenta 3°C para dosis menores a 100 kGy, y para dosis a 150 kGy, la T10 disminuye 4 °C respecto a la resina sin irradiar. Esto muestra una adecuada estabilidad térmica de la resina. Sin duda, la información resultante de los trabajos de investigación llevados a cabo en el Laboratorio (lidma) ha permitido sentar las bases para futuras investigaciones en esta área fundamental de desarrollo Universidad-Sociedad.
esta investigación una de ellas es el aspecto económico, ya que la zona de investigación no es alejada y no es complicada de llegar, pero también presenta problemáticas que se nombraron y que se asemeja en diferentes zonas de nuestro país, para así poder aplicarlo en diferentes puntos que presente las mismas problemáticas. Se concluye que el comportamiento estructural de una vivienda de concreto polimérico es más viable que en la vivienda de albañilería confinada, ya que en los resultados obtenido se puede observar una diferencia considerable en lo criterios para el dimensionamiento ya que en todos los indicadores que se analizó, la vivienda de concreto polimérico presento una menor carga de servicio, y un menor esfuerzo en la cortante basal y un desplazamiento menor, que una vivienda de albañilería confinada, como también en las propiedades mecánicas ya que en la resistencia a la compresión y flexión el concreto polimérico presenta una mayor resistencia que un concreto convencional utilizado en la albañilería confinada. Con respecto a las propiedades mecánicas, con los resultados obtenido en la comparación del concreto polimérico y otro de albañilería confinada, se concluye que el concreto polimérico presenta una mayor resistencia a la compresión que uno de concreto convencional, como también para la resistencia a la flexión que presenta el mismo resulta, por lo cual se puede indicar que las propiedades mecánicas del concreto polimérico es más viable que el concreto convencional. - Con respecto a las características de suelo, con lo resultados obtenido en la microzonificación geotécnica y con la discusión que se realizó se puede concluir que las características de suelo si influye en los elementos estructurales de una vivienda concreto polimérico y otra de albañilería confinada, ya que el tipo de suelo y la capacidad portante nos indicara que tipo de perfil de suelo se utilizara para la realización del coeficiente de la cortante basa y la cortante basal máxima. - Con respecto a los criterios del dimensionamiento, con los resultados obtenidos se puedo realizar la comparación entre las dos viviendas, y por lo cual se concluyó que en los criterios de dimensionamiento en una vivienda de concreto polimérico es más viable que unos de albañilería confinada, ya que los indicadores que se determinó se pudieron observar que la vivienda de concreto polimérico tiene una menor carga de servicio, cortante basal y desplazamiento. Se recomienda utilizar el concreto polimérico con 11% de resina poliéster ya que se alcanzará a una mayor resistencia a la compresión y flexión, por lo cual va garantizar un mejor comportamiento estructural en las viviendas unifamiliares que una de albañilería confinada. Se recomienda considerar la dosificación y el catalizador para la realización de la mezcla de concreto polimérico, ya que la dosificación que se aplique va garantizar la resistencia a la compresión y flexión del concreto polimérico, ya que se produce un cambio brusco de resistencia a la compresión y flexión cuando se adiciona poco y mucho resina poliéster, por el otro lado se recomienda utilizar un catalizador que realizar el aceleramiento de secado del concreto polimérico y para que alcance su mayor resistencia. Se recomienda realizar los cálculos de las cargas de servicio y cortante basal en un Excel y elaborados por uno mismo, para realizar la comparación con los resultados que nos indique el SAP2000 y así dar mayor garantía con los datos obtenidos.
Se recomienda realizar un estudio de suelo al momento de elaborar la modelación y diseño de la vivienda, ya que el tipo de suelo como la capacidad portante nos indicara los factores que se requieren para el cálculo de la cortante basal y los desplazamientos obtenidos en el software SAP2000. Se recomienda diseñar la vivienda de manera simétrica y con mayor cantidad de muros, ya que la estabilidad de la vivienda dependerá de las placas de concreto polimérico. Se recomiendo realizar planos de arquitectura y estructura ya que nos guiara para los cálculos de las cargas de servicio y para la modelación en el software SAP2000, ya que el software requiere de las secciones y dimensiones de cada elemento estructural.
La radiación gamma se ha utilizado en PCs para mejorar la compatibilidad entre la matriz polimérica y los agregados por medio de modificaciones estructurales y superficiales de los componentes. En el presente estudio se investigó el efecto de la energía ionizante (radiación gamma) sobre las propiedades de compresión y deformación mecánica de materiales reforzados elaborados con resina poliéster insaturado, mármol y fibras de polipropileno. Módulo de elasticidad estático. Considerando a todos los concretos poliméricos, se obtuvieron los máximos valores del módulo de Young cuando se adicionó 0,1% de fibra de PP e irradiando con 250 kGy (para cualquier combinación de tamaños de partícula). Para concretos con un solo tamaño de partícula los mayores valores se alcanzan con mármol Malla 14 e irradiando con 250 kGy. Estos valores son 27% mayores en relación a concretos sin fibra.
Si se combinan dos tamaños de partículas, los máximos valores del módulo elástico se alcanzan mezclando mármol Malla 25 y Malla 14 (para concretos con 0,1% de fibra) y aplicando una dosis de 250 kGy. Para los concretos con tres tamaños de partícula, de acuerdo a la, se observa un ligero aumento en los mayores valores del módulo de Young (no mayor al 8%) para concretos con 0,1 y 0,2% de fibras, respecto al concreto sin fibra; pero una disminución para concretos con 0,3% de fibra de PP. Respecto al efecto de la energía ionizante, se observa un comportamiento característico: al irradiar con 250 kGy el módulo elástico presenta los mayores valores, siendo el más alto el del concreto elaborado con 0,1% de fibra de PP.
Al someter las fibras de polipropileno a radiación gamma se incrementa su cristalinidad lo cual mejora sus propiedades mecánicas. Al relacionar los valores en el cambio de intensidad de las fibras irradiadas con los resultados de las pruebas mecánicas, se observa que dichos cambios concuerdan con los valores máximos de resistencia a la compresión de los concretos poliméricos. Es decir, a 250 kGy de radiación gamma, se obtiene la mayor resistencia a la compresión por lo que se incrementan los módulos de elasticidad.
3. Conclusiones CONCLUSIONES Con base en las pruebas mecánicas se estableció que: a) el tamaño de partícula y la concentración de los agregados minerales influyen en las propiedades mecánicas de los concretos poliméricos debido al grado de compactación, además de su adherencia a la matriz polimérica; b) En términos generales, los módulos de Young aumentan al incrementar la dosis de radiación gamma hasta 250 kGy debido a un mayor grado de polimerización de la resina y al entrecruzamiento de las cadenas poliméricas; lo que genera concretos más rígidos; c) Al adicionar fibras de polipropileno en relación adecuada con la resina, los concretos poliméricos presentan incrementos notables en la resistencia a la compresión y por consecuencia los módulos elásticos son mayores debido a que las fibras proporcionan soporte al concreto por su distribución homogénea; d) El uso de radiación gamma como tratamiento de post–curado de concretos poliméricos es una alternativa adecuada para mejorar su comportamiento mecánico.
