Reologia en Materiales cementantes

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FUNDAMENTOS DE REOLOGÍA DE MATERIALES CEMENTANTES

FRANCISCO JOSÉ CERVANTES ARROYO

ASESOR: DR. JOSE MANUEL MENDOZA RANGEL

DR. OMAR FARID OJERAS FARIAS

1. INDICE DE CONTENIDO                                                PAG

1.        INDICE DE CONTENIDO                                                           2

2.        OBJETIVO GENERAL Y OBJETIVOS ESPECIFICOS                           3
3.        METODOLOGÍA POR EMPLEAR                                                   4

4.        CRONOGRAMAS DE ACTIVIDADES                                           5

5.        INTRODUCCIÓN                                                                   6

6.        PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA                                           7

7.        JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO                                                   7

7.1.        

2. Objetivo general

Analizar los elementos clave para el estudio de la reología en materiales cementantes mediante una revisión y discusión de literatura científica con el fin de identificar su aplicabilidad e importancia en la ingeniería civil.

2.1. Objetivos específicos

• Describir los fundamentos básicos de la reología y su relación con los materiales cementantes en estado fresco.
• Identificar los modelos que describen el comportamiento reológico de un material cementante.
• Analizar los procedimientos de medición de propiedades reológicas en pastas, morteros y concretos.

3. Metodología del protocolo.

3.1.         Objetivo 1. Describir los fundamentos básicos de la reología y su relación con los materiales cementantes en estado fresco.

3.1.1.         En base a fuentes de información confiables se hizo un análisis de lectura a diferentes artículos de investigación que hablarán de la reología, permitiendo plantear un punto de partida de lectura para que el lector pueda ver los fundamentos básicos de la reología de una manera clara y ordenada, encaminado hacía materiales cementantes.

3.1.2.         Se Hablo de los antecedentes y generalidades de la reología.

3.1.3.         Se describió y se citó ejemplos de la reología en los diferentes campos de la ingeniería civil, para que el lector pueda ver la importancia de conocer la reología en esta área de la ingeniería y ver los alcances que tiene.

3.1.4.        Se describió la viscosidad, conociendo su definición, fórmulas y unidades.

3.1.5.        Se describió el experimento del comportamiento de un fluido al fluir, como manera introductoria al concepto de viscosidad, dando con 3 ecuaciones importantes como lo son esfuerzo de corte, velocidad de deformación y viscosidad.

3.1.6.        De acuerdo con el experimento anterior se clasifico la viscosidad en 3 tipos: Viscosidad Dinámica, Viscosidad Aparente y Viscosidad Cinemática.

3.1.7.        Se diferenciaron los tipos de viscosidad, conociendo la curva de fluidez para cada tipo de viscosidad, esto nos permitió hacer una clasificación de los fluidos de acuerdo con su comportamiento en la curva.

3.1.8.        Se describieron las variables que influyen en la viscosidad como principales tenemos la velocidad de deformación, la temperatura y la presión.

3.1.9.        Se clasificaron los fluidos, de acuerdo con lo dicho en el punto 4.1.7. haciendo un esquema conciso de los tipos de fluidos existentes en reología.

3.1.10.        Se definió cada tipo de fluido y los modelos que mejor los describen.

3.1.11.        Se describieron los principales modelos reológicos y sus características.

3.1.12. Se Habló de la relación que existe de los modelos reológicos y el concreto en estado fresco, concreto autocompactable, cemento portland, pastas y morteros.

3.2.        Objetivo 2. Identificar los modelos que describen el comportamiento reológico de un material cementante.

3.2.1.        Conocer que es un fluido Tixotrópico.

3.2.2.        Conocer el comportamiento Tixotrópico de los materiales cementantes

3.2.3.         Conocer el comportamiento reológico de los sistemas de cemento Portland.

3..2.4.        Conocer los factores que afectan a la reología de los sistemas de cemento Portland.

3.2.5.        Conocer el comportamiento reológico en pastas de cemento.

3.2.6.        Conocer el Comportamiento reológico en morteros de cemento.

3.2.7.        Conocer el comportamiento reológico del concreto en estado fresco.

3.2.8.        Conocer los factores que afectan a la reología de los concretos en estado fresco.

3.2.9.        Conocer el comportamiento reológico de concretos autocompactables.

3.2.10.        Conocer los factores que afectan a la reología en concretos autocompactables.

3.3.        Objetivo 3. Analizar los procedimientos de medición de propiedades reológicas en pastas, morteros y concretos.

3.3.1.        Conocer los métodos empíricos que nos permiten determinar la fluidez o trabajabilidad de un sistema cementante como son: flow table test (diámetro de torta o spread), cono de Abrams, cono de Marsh, caja en L, etc.

3.3.2.        Conocer los métodos instrumentales (viscosímetros y reómetros) que nos permitan determinar parámetros físicos como son la viscosidad y el esfuerzo umbral de cizalla.

3.3.3.        Conocer el procedimiento de medición en pastas de cemento.

3.3.4.        Conocer el procedimiento de medición en morteros de cemento.

3.3.5.        Conocer el procedimiento de medición en concretos en estado fresco.

4. Introducción.

El concreto es el material de construcción más empleado en el mundo, siendo el cemento Portland su principal conglomerante. En las últimas décadas se han producido avances muy importantes en el campo de la tecnología del concreto. Uno de esos avances es la introducción de la Reología para el estudio del concreto en estado fresco y materiales cementantes. El conocimiento de sus propiedades reológicas es necesario para la industria de construcción dado que el concreto es colocado en su estado fluido. El ACI menciona que algunas de las propiedades que son “críticas para una aplicación” son: trabajabilidad, compactación, estabilidad, consistencia, etc. Existen métodos empíricos que nos permiten determinar estas propiedades como la fluidez o trabajabilidad como lo son: Flow table test (diámetro de torta o spread), cono de Abrams, cono de Marsh, caja en L, etc. Estos ensayos tienen ventajas evidentes como su bajo coste o la posibilidad de hacerlos a pie de obra. Sin embargo, hay unas claras desventajas ya que son muy sensibles al operario y son ensayos de un solo resultado, lo que puede conducir a conclusiones erróneas. Por tanto, son necesarios métodos instrumentales (viscosímetros y reómetros) que nos permitan determinar parámetros físicos como son la viscosidad y el esfuerzo umbral de cizalla. Los viscosímetros o reómetros se basan en análisis multi-punto y por ello son más precisos que los métodos empíricos.

Desde la década de 1970, el estudio de la reología de los sistemas de cemento Portland ha avanzado considerablemente gracias a la utilización de dichos métodos instrumentales. Los estudios realizados han concluido que, en general, la reología de pastas, morteros y concretos de cemento Portland se ajusta al modelo reológico de Bingham. Además, muchas investigaciones se han centrado en estudiar los numerosos factores que influyen en el comportamiento reológico de los materiales cementantes. La manera de mejorar y modificar la trabajabilidad y la reología de los materiales cementantes es incorporar aditivos, fundamentalmente aditivos plastificantes, superplastificantes y modificadores de viscosidad, durante la fase de amasado. Debido a la utilización de estos aditivos se han desarrollado concretos Portland de muy altas prestaciones (resistentes y ultrarresistentes), así como concreto autocompactantes, proporcionando grandes ventajas técnicas y económicas (ahorro de agua y cemento, fundamentalmente), y contribuyendo al desarrollo sostenible del sector de la construcción. En los últimos años se ha avanzado notablemente en el conocimiento reológico del concreto en estado fresco. Además, gracias al estudio de la reología de los concretos autocompactables, se ha podido caracterizar la capacidad de paso y la resistencia a la segregación de dichos concretos, al mismo tiempo se han podido optimizar mezclas.

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