Estudio y simulación del comportamiento del cemento portland tipo I, con la adición de 15% de zeolita ecuatoriana mediante el curado al aire

Abstract

El presente trabajo se basa en el análisis y modelación mediante métodos numéricos del comportamiento de una pasta de cemento, compuesto por cemento Portland tipo I y zeolita de la comuna de Manglaralto de la provincia ecuatoriana de Santa Elena. La pasta de cemento compuesto estuvo expuesta a un proceso de curado al aire. Las variables analizadas fueron: las independientes, el porcentaje de zeolita y el tiempo de curado; siendo la función de respuesta, la resistencia máxima a la compresión de un cubo de pasta de cemento compuesto. Este trabajo se realizó debido a la necesidad de buscar nuevos aditivos naturales que puedan suplir a las cenizas volcánicas como aditivos puzolánicos en el cemento Portland Tipo I, además de las tendencias que existen a nivel mundial para la investigación en ciencias e ingeniería de materiales. El presente estudio tiene por objetivo científico-tecnológico, implementar un modelo por medio de métodos numéricos de modo que se pueda describir el comportamiento de una pasta de cemento compuesto con 15% de zeolita y sometida a un proceso de curado al aire; además de comprobar los efectos que causa la adición de aditivos puzolánicos como la zeolita en las propiedades mecánicas de un material de construcción como lo es el cemento compuesto. La metodología en que se basó el desarrollo de esta tesis consta de dos partes; la primera, el trabajo de campo, el cual consistió en la recolección de la zeolita de un yacimiento en la comuna de Manglaralto de la provincia ecuatoriana de Santa Elena mediante un método de muestreo; la segunda parte es el trabajo de Laboratorio, el cual consistió en seguir el procedimiento descrito en esta tesis para la preparación de las probetas y la recolección de datos, en este caso estos datos fueron la resistencia a la compresión para lo cual se uso la máquina de ensayos de compresión del laboratorio de suelos, rocas y materiales de la FICT (Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra de la ESPOL). Además mediante la computadora se realizó la simulación computacional del comportamiento del concreto. La adición de la zeolita se la realizó en un porcentaje de 15% con respecto al peso del cubo de pasta de cemento, el cual se lo diseño utilizando como referencia la norma ASTM C 109/C 109M-02 con algunas variaciones, como por ejemplo, que en lugar de morteros se utilizó pasta de cemento compuesto en cubos de 50mm de arista compuestos por cemento tipo I, agua y el 15% de zeolita. Los datos empíricos que se obtuvieron del laboratorio fueron la resistencia a la compresión de las muestras de cemento compuesto, las cuales fueron curadas al aire y se tomaron tres medidas del esfuerzo de compresión cada 7, 14, 21 y 28 días respectivamente, estos datos permitieron la modelación por computadora con lo que se obtuvo un mejor ajuste entre los datos modelados en la computadora y el comportamiento real del cemento compuesto, también se analizó por medio de métodos estadísticos la influencia de la zeolita y del curado al aire en la pasta de cemento compuesto cuando a la pasta de cemento compuesto se le agrega 5, 10, 15, 20 y 25% de zeolita y se los comparó con un patrón de cemento Portland Tipo I (0% de zeolita y expuesto al curado al aire). Además, se realizó lo descrito en el párrafo anterior para porcentajes intermedios de zeolita (7.5, 12.5, 17.5, 22.5 y 27.5% de zeolita) y tiempos de curado intermedios empezando desde el cuarto día en intervalos de siete días hasta llegar al día veinte y cinco, estos datos sirvieron para validar lo realizado con los otros porcentajes. Una vez que se realizó el análisis de la influencia del curado al aire y la adición de zeolita en una pasta de cemento compuesto se concluyó que el curado al aire no afecta en la resistencia a la compresión de la pasta de cemento compuesto con 15% de zeolita, y que al agregarle zeolita del yacimiento mencionado en uno de los párrafos anteriores la resistencia a la compresión disminuye y que entre más zeolita se le agregue disminuye aún más esta resistencia. Además en el presente estudio se implementó un modelo computacional en matlab el cual permitió simular el comportamiento de una pasta de cemento compuesto.