Evaluación físico-mecánica y por criterios de durabilidad de matrices cementicias con sustituciones orgánicas

Abstract

This study is an investigation on the use of pozzolans of organic and / or natural origin, as partial substitutes for Portland Cement (CP). Pozzolans are materials that when added to the concrete / mortar tend to fill the pores, densifying the matrix and increasing durability. The use of Opuntia white cactus fiber or nopal fiber (FN) and starch (maize starch, MZ) as substitutes for the total mass of Portland cement in the preparation of mortars, aims to improve the physical - mechanical properties, reduce the amount of cement used and prevent the action of mechanisms that deteriorate the concrete in extreme environments in its majority. The two organic materials, FN and MZ, are of commercial origin specifically processed by the manufacturer and brought to the laboratory under optimum storage conditions. The mortars were elaborated in four different geometric shapes: cubic, prismatic, cylindrical and "peanut" shape (briquette); with sand taken from the bank of materials called "Joyitas", located at km 28 of Morelia - Quiroga road near of the access to the town of San Bernabe in Michoacan. Three mixtures of mortar were designed according to ASTM-C-109/2002, with a water / cement ratio = 0.68 and incorporating a superplasticizer additive to achieve optimum workability of the mixture. This mixtures were: control mortar (cement-sand-water), two mixtures with partial replacement of cement portland by nopal fiber (FN): 0.5 and 1.5% respectively and a mixture of 2% of starch with 0.5% of nopal fiber (MZ 2% - FN 0.5%). Specimens were tested at the age of 120, 150, 180 and 300 days; and subjected to non-destructive tests: density, specific gravity, electrical resistivity, ultrasonic pulse velocity and resonance frequency; Destructive tests: simple compression, direct tension, bending, indirect tension and adhesion stress.

El presente estudio es una investigación sobre el uso de puzolanas de origen orgánico y/o natural, como sustitutos parciales del Cemento Portland (CP). Las puzolanas son materiales que al ser agregados al concreto/mortero tienden a llenar los poros, densificando la matriz e incrementando la durabilidad. El empleo de fibra de cactus Opuntia blanca o fibra de nopal (FN) y el almidón (fécula de maíz, MZ) como sustitutos de la masa total de cemento Portland en la elaboración de morteros, tiene como objetivo mejorar las propiedades físico – mecánicas, reducir la cantidad de cemento empleado y prevenir la acción de mecanismos que deterioran al concreto en ambientes extremos en su mayoría. Los dos materiales orgánicos, FN y MZ, son de origen comercial procesados de manera específica por el fabricante y llevados al laboratorio en condiciones óptimas de almacenaje. Los morteros fueron elaborados en cuatro distintas formas: cúbica, prismática, cilíndrica y en forma de “cacahuate” (briqueta); con arena extraída del banco de materiales llamado “Joyitas”, ubicado en el kilómetro 28 de la carretera Morelia - Quiroga en el acceso a la localidad de San Bernabé en Michoacán. Se diseñaron 3 mezclas de mortero, de acuerdo a la norma ASTM-C-109/2002, con una relación agua/cemento = 0.68 e incorporando un aditivo superplastificante para alcanzar de manera óptima la trabajabilidad de la mezcla; siendo un mortero control (cemento-arena-agua), dos mezclas con sustitución parcial de cemento portland por de fibra de nopal (FN): 0.5 y 1.5% respectivamente y una mezcla de 2% de almidón con 0.5% de fibra de nopal (MZ 2% - FN 0.5%). Los especímenes fueron ensayados a edades de 120, 150, 180 y 300 días; y sometidos a pruebas no destructivas: densidad, gravedad específica, resistividad eléctrica, velocidad de pulso ultrasónico y frecuencia de resonancia; pruebas destructivas: compresión simple, tensión directa, flexión, tensión indirecta y tensión por adherencia.