Determinación de variación en la resistencia a la compresión de la pasta de cemento tipo 1 mediante la adición de 25% de zeolita tipo 1 y curado al aire

Abstract

La presente tesis se llevó a cabo para la determinación de la variación en la resistencia a la compresión de la pasta de cemento tipo 1 mediante la adición de 25% de zeolita tipo 1 y con un curado al aire. El objetivo de este trabajo es determinar el porcentaje de variación en la resistencia a la compresión de la pasta de cemento tipo 1 curado al ambiente cuando se le adiciona un 25% de zeolita tipo 1, a través de la simulación matemática de la relación esfuerzo deformación y datos experimentales. La hipótesis central es “la resistencia a la compresión de la pasta de cemento tipo 1 curado al ambiente aumentará con la adición de x% de zeolita tipo 1 con respecto a un control”. Para cumplir los objetivos propuestos se aplicó la siguiente metodología: • Identificar las propiedades del cemento tipo I • Diseño del experimento • Experimentación • Análisis de los resultados • Modelización y validación de Resultados El material utilizado fue una pasta de cemento, compuesto por cemento tipo 1, x% de zeolita y Agua. El primer paso de la metodología que se aplicó es la identificación de las propiedades del Cemento Tipo 1 en especial la propiedad mecánica de resistencia a la compresión. Para el diseño del experimento se consideraron las distintas variables a ser controladas como la granulometría de la zeolita, la relación agua-cemento, el método y tiempo de curado y las dimensiones de las probetas. Las mismas que consistieron en cubos de 50mm de arista y se realizaron tres réplicas para cada ensayo de ruptura. La relación agua/cemento para la mezcla se estableció en 0.3 y se realizó la adición de Zeolita tipo 1 en una relación de 25 y 27.5 en porcentaje de masa; para cada compuesto se realizaron ensayos mecánicos a 7, 14, 21, y 28 y a 4, 11, 18 y 25 días de curado respectivamente. La experimentación se desarrolló siguiendo los estándares apropiados; en el caso de la preparación del material compuesto se usó la norma ASTM C 595–03 mientras que para realizar los ensayos mecánicos se usó la norma ASTM C 109/C 109M-02. La experimentación se realizó en cinco partes: 1) el proceso de molienda, 2) el proceso de mezclado, 3) preparación de los moldes, 4) elaboración de las probetas y 5) el proceso de ruptura de las muestras. Para el análisis de los resultados se usó el Software STATISTICA realizando pruebas de bondad de ajuste, análisis de varianza, pruebas de comparaciones múltiples así determinando los modelos de regresión dentro del rango experimental. Para la modelación de la curva esfuerzo-deformación se implementó un algoritmo en el software Matlab y se analizaron los residuales entre la curva de simulación y los datos experimentales mediante pruebas de bondad de ajuste. Finalmente se determinó un modelo de regresión para interpolar la resistencia a la compresión en función de los días de curado y porcentaje de adición de zeolita. Para lo cual se determinó la variación entre los datos obtenidos por regresión y los datos experimentales seleccionándose el mejor ajuste en los residuales. Como principales conclusiones se pueden mencionar las siguientes: • La máxima resistencia a la compresión se obtuvo con la adición de 25% y 27.5% de Zeolita a los 14 y 11 días de curado respectivamente. • El porcentaje óptimo de adición de Zeolita es del 20% esto es debido a que tuvo una mayor resistencia a la compresión a los 28 días de curado que el control con un 95% de confianza. • Las curvas de simulación del esfuerzo de compresión versus la deformación proporcionan un buen ajuste de los datos experimentales con excepción de la curva con adición de 27.5% de zeolita a los 18 días de curado con un 95% de confianza. • El modelo que se obtuvo por regresión para predecir el esfuerzo último en función del porcentaje de zeolita adicionado y los días de curado, proporciona un buen ajuste de los datos experimentales sólo para adiciones mayores a 7.5% de zeolita y para un curado mayor a cuatro días con un 95% de confianza. Entre las recomendaciones más importantes se pueden resaltar las siguientes: • En la elaboración de las probetas se sugiere evitar el uso excesivo de agente engrasante en los moldes y eliminar las burbujas de aire mediante un apisonado de la mezcla dentro de los compartimentos de acuerdo a la norma. De esta manera se reducirán al máximo las porosidades en los especímenes con lo que se evitará que la resistencia a la compresión disminuya. • Los ensayos de ruptura deben ser realizados en una misma máquina de Compresión, el uso de distintas prensas como en el caso de nuestro experimento pueden variar la exactitud de las lecturas debido a que las máquinas tienen diferentes calibraciones. • Antes de realizar un ensayo de compresión se debe verificar la alineación entre la máquina y las probetas para evitar errores en la toma de las lecturas y más aun cuando existen partes móviles de la máquina que pueden originar precarga.