ARTICULO

aglutinante. El concreto es un material que para
RESUMEN
endurecer sólo necesita agua durante el mezclado,
Las
puzolanas
son
materiales
naturales
o
artificiales que contienen sílice y/o alúmina. No
son cementosas en sí, pero cuando son molidos
es por eso que también puede ser utilizado bajo el
agua.
finamente y mezcladas con cal, la mezcla fraguará
Ceniza-volante: Son los residuos sólidos que se
y
en
obtienen por precipitación electrostática o por
presencia de agua, como el cemento. Las
captación mecánica de los polvos que acompañan
puzolanas pueden reemplazar de 15 a 40% del
a los gases de combustión de los quemadores de
cemento portland sin reducir significativamente la
centrales termoeléctricas alimentadas por carbones
resistencia del concreto. Con el objetivo de definir
pulverizados. Se utilizan como adiciones para
si al implementar un concreto a base de una
hormigón.
endurecerá
a
temperaturas
normales
puzolana natural es más resistente y económico
que un concreto tradicional. . La mayoría de
materiales
puzolanicos
descritos
aquí
son
subproductos de procesos industriales o agrícolas,
que son producidos en grandes cantidades,
Diseño: es la expresión de una idea que soluciona
de forma innovadora un problema concreto y sirve
de guía para llevarlo a la práctica, es decir, para
construirlo y evaluarlo.
constituyendo un problema de desperdicio, si
Cemento: Material de construcción compuesto de
permanecen sin utilizar. Incluso si no hubiera
una sustancia en polvo que, mezclada con agua u
otros beneficios, sólo este aspecto justificaría un
otra sustancia, forma una pasta blanda que se
incremento del empleo de estos materiales.
endurece en contacto con el agua o el aire; se
Comparado con la producción y empleo del
emplea para tapar o rellenar huecos y como
cemento portland, estos materiales contribuyen a
componente aglutinante en bloques de hormigón y
ahorrar costos y energías, ayudan a reducir la
en argamasas.
contaminación ambiental y, en la mayoría de los
casos, mejoran la calidad del producto final.
PALABRAS CLAVES:
Puzolanas: son materiales silíceos o aluminosilíceos a partir de los cuales se producía
históricamente el cemento, desde la antigüedad
romana hasta la invención del cemento Portland
en el siglo XIX. Hoy en día el cemento puzolánico
se considera un ecomaterial.
Concreto: El concreto es una mezcla de materiales
como la arena, grava y gravilla (también llamados
agregados),
y
cemento,
que
sirve
como
INTRODUCCIÓN:
recurso servirá como un reemplazante de cierta
cantidad de cemento, pero variará la resistencia y
durabilidad del concreto, en cuanto a beneficios
En la industria del cemento, se ven obligados a ir
innovando, en la fabricación y composición de
este, dependiendo de la necesidad que se genera
frente a diversos factores, y dependiendo de la
aplicación que tiene el cemento hoy en día, se
requiere la elaboración de productos con distintas
características, con necesidades de resistencia,
mayores.
La crisis energética y los problemas ecológicos
reviven el tema y eso de los aglomerantes álcalipuzolana, lo cual se convirtió en alternativa para
las diferentes
construcciones en
países
en
desarrollo.
calor, costos, entre otras. Para esto se genera la
elaboración de sustancias, ya sean naturales o
sintéticas que le generan al cemento Portland las
propiedades químicas requeridas, los llamados
2. DISEÑO METODOLÓGICO
aditivos.
La investigación inicialmente juntó información
Uno de estos aditivos son las puzolanas, estas son
recopilada de estudios basados en la elaboración
conocidas como adiciones activas formando los
del concreto a partir de puzolanas naturales y
llamados cementos mezclados. Las puzolanas se
artificiales concibiendo el ahorro energético en los
combinan con compuestos alcalinos, formando los
materiales de construcción.
aglomerantes álcali-puzolana. La reacción que se
genera, modifica las propiedades del cemento,
Al llevar a cabo esta investigación se establecen
cómo
la
distintos materiales y procesos en la elaboración
resistencia
de concreto los cuales se refieren ciertamente en
mecánica a envejecimiento, entre otras cosas. Por
este caso a incorporar en dichas mezclas de
lo tanto, conlleva a un beneficio económico al
materiales Artificiales como lo son el resultado
disminuir el consumo de cemento Portland para
de diversos procesos industriales y agrícolas,
obtener una mayor resistencia mecánica, ahorro de
generalmente como subproductos y materiales
energía y produciendo menores emisiones de CO2
naturales esencialmente son cenizas volcánicas de
a la atmósfera.
actividades volcánicas geológicamente recientes.
Está investigación, se elabora frente a la
De acuerdo con la metodología de la investigación
problemática que vemos hoy en día, cómo lo es la
Daniel s. Behar ribero, la investigación a
gran
desarrollar es:
la
durabilidad,
impermeabilidad,
aumento
contaminación
aumento
de
la
ambiental,
de
por
ende
implementamos el aprovechamiento de ciertos
Por el tipo de investigación a usar:
recursos naturales y artificiales como lo son las
puzolanas, que molidas y combinadas con otros
productos, genera una pasta aglutinante. Este
Investigación documental:
Este tipo de investigación es la que se realiza,
Siendo estos estudios de cálculos y ensayos
como su nombre lo indica, apoyándose en fuentes
establecidos en la NSR10, en el titulo C,
de carácter documental, esto es, en documentos de
igualmente de acuerdo con las normas técnicas
cualquier
esta
colombianas, NTC (3493 Y 3823), promulgadas
investigación
por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y
bibliográfica, la hemerográfica y la archivística; la
Certificación ICONTEC, así mismo a falta de
primera se basa en la consulta de libros, la
ellas deben seguirse las normas de la Sociedad
segunda en introducción a la metodología de la
Americana para Ensayos y Materiales (ASTM).
especie.
investigación
Como
subtipos
encontramos
la
de
investigación 21 artículos o ensayos de revistas y
periódicos y la tercera en documentos que se
encuentran en los archivos, como cartas, oficios,
circulares, expedientes, etcétera.
MATERIALES Y MÉTODO EXPERIMENTAL
La investigación fue cuantitativa de carácter no
experimental, del tipo comparativo, en el cual se
tienen las variables porcentaje de puzolana
artificial y resistencia del concreto.
Técnicas de recolección de información
Las técnicas de recolección de información
utilizadas para desarrollar la investigación en
estudio, se realiza mediante uso de fuentes
documentadas, Normas técnicas en su título C,
las normas técnicas que este considere para esta
investigación, y fuentes secundarias como el uso
del internet, revistas científicas y tesis de
investigación.
El
ámbito
de
estudio
son
los
concretos
convencionales elaborados en la ciudad de Puno,
la cual se ubica a una altitud de 3820 msnm
Latitud 15° 49’ 40´´ Sur y Longitud 70° 00’ 44´´
Oeste. La precipitación promedio anual es menor
de 700mm, temperatura variable con oscilaciones
entre una máxima de 19.2°C y una mínima de 2.7°C, con una temperatura media de 8.8°C, según
el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología
Análisis de la información
- SENAMHI – Puno.
Al recolectar la información Según estudio se
Se han elaborado 60 especímenes de prueba (3 por
pueden identificar la caracterización de los
categoría) para concreto normal según el método
diferentes tipos de puzolanas que conviven para la
ACI, al 0.0% de ceniza, 2.5%, 5.0% 10.0% y
elaboración del concreto observando estudios ya
15.0% del peso del cemento para roturas a los 7,
realizados en ensayos de laboratorios.
14, 28 y 90 días, en una prensa ELE Modelo ADR
Dichos
ensayos
consisten
en
evaluar
las
propiedades físicas y mecánicas de los concretos
diseñados reemplazando el cemento tradicional
por puzolanas artificiales y naturales.
1500.
El cemento usado es del tipo IP puzolánico con
peso específico de 3.15gr/cm3. El agua utilizada es
potable y los agregados fueron obtenidos de la
cantera de Cutimbo, ubicada a 24Km., de la
ciudad de Puno.
Las características de los agregados son las que se
combustión de antracitas y carbones bituminosos
muestran en la tabla 1. Para la determinación de la
y cuya suma de óxidos ácidos es mayor del 70%
resistencia del concreto se realizaron probetas
(Santaella V., 2001). Una muestra de 4 kg de
cilíndricas, de 30cm de altura y diámetros de
ceniza
15cm. Las probetas permanecieron en el molde de
termoeléctrica de Ilo 21, sometida a análisis
20 a 24 horas, después fueron curados bajo agua
químicos arrojó los siguientes resultados:
volante,
extraído
de
la
central
hasta el momento del ensayo a temperatura
ambiente controlada media de 9°C.
Algunos
componentes
importantes
de
la
caracterización química de la ceniza volante son el
contenido de sulfatos, humedad y pérdida por
calcinación.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
La ceniza volante se considera puzolana cuyo
En esta etapa del artículo se realiza un análisis y
índice de actividad puzolánica es de 129%
comparación de los resultados obtenidos en los
superior
norma,
procesos realizados para la elaboración del
procedimiento de la ASTM C311-04. Estos
concreto a partir de puzolanas naturales con el
desechos de la combustión son sometidos a
propósito de determinar el rendimiento energético
molienda hasta obtener la ceniza volante a un
y resistencia emitiendo conclusiones que definen
tamaño
la capacidad del concreto diseñado.
a
lo
medio
establecido
de
partícula
por
de
la
23,9
µm
(granulómetro por difracción laser), que es similar
al tamaño del cemento. La adición al concreto de
El diseño de mezclas fue realizado para un
estos suplementos finos permite mejorar sus
concreto de f´c=210kg/cm2, asentamiento de 3.0"-
propiedades reológicas y mecánicas (Silva &
4.5"
Delvasto, 2014). Además, el empleo de estas
determinación de la proporción en peso del
adiciones minerales muy finas disminuye la
diseño, mostró los siguientes resultados: Cemento
segregación
386.26/386.26=1,
Agregado
Fino
básicamente producto del efecto de un mayor
629.12/386.26=1.63,
Agregado
Grueso:
empaquetamiento (Liu, 2010) es por ello que para
1051.18/386.26=2.72, Agua 215.72/386.26=0.56.
el presente estudio se evaluó también la porosidad
Por tanto, la proporción en peso del diseño de la
del concreto. La ceniza volante usada es del tipo
mezcla de concreto es la mostrada en la tabla 3.
y
exudación
del
concreto,
F, producidas normalmente a partir de la
y
relación
agua
cemento
0.56.
La
Los resultados de la resistencia promedio a la
compresión del concreto a los 7, 14, 28 y 90 días
se presentan en la tabla 4, con los respectivos %
La resistencia del concreto en función al
de ceniza volante adicionados a la mezcla de
porcentaje de ceniza volante y según el número de
concreto como sustituto parcial del cemento.
días transcurridos aumenta hasta un punto
máximo y disminuye a medida que este contenido
de ceniza volante aumenta, tal como se ilustra en
la figura 2. El porcentaje óptimo está dentro del
rango aproximado del 3% al 6% de contenido de
ceniza, siendo un valor medio el más óptimo.
De la tabla 4 se observa que valores máximos de
resistencias a compresión simple del concreto, a
los 7, 14, 28 y 90 días, son alcanzadas para un
contenido de ceniza volante del 5%. Contenidos
de ceniza volante mayor al 10% reduce la
resistencia del concreto, inclusive por debajo del
permitido, en cambio valores por debajo del 7,5%
de ceniza volante mantienen la resistencia a
De la figura 3 se observa que la resistencia del
compresión simple del concreto en un rango
concreto
permitido. Por otro lado también se puede
Alcanza una resistencia considerable hasta los 28
observar que no hay diferencia significativa de la
días a partir del cual la pendiente de la curva
resistencia a los 90 días respecto de los 28.
tiende a ser más horizontal. También se observa
aumenta
según
días
transcurridos.
que entre el 0% y 5% de ceniza volante no hay
Entre las ventajas que podemos encontrar en las
mucha diferencia a los 90 días.
puzolanas, una de ellas es que puede reemplazar
de un 15% a un 40% de cemento utilizado en una
Respecto a la porosidad del concreto endurecido,
mezcla, lo que puede generar una reducción en los
ésta se ha evaluado por medida de intrusión de
costos pero no reduce la resistencia y la
mercurio y es como se observa en la figura 4
durabilidad del concreto.
respecto a la muestra patrón y los porcentajes de
Otras de las ventajas que encontramos con este
ceniza volante.
material puzolanico molido, lo podemos tomar
como parte del cemento utilizado, ahorro de
energía, además de la gran disminución de la
contaminación ambiental, lo que es generado en el
caso de las puzolanas artificiales, los procesos
agrícolas e industriales.
Otra ventaja es que este tipo de cemento posee
muy buenas recuperaciones de resistencias a
diferencias de otros, este aumenta más allá de los
28 días, llega a tener un límite de 90 y 120 días.
Estos cementos gozan de un bajo calor de
De la figura 4 se puede apreciar una disminución
de la porosidad del concreto con el aumento de la
ceniza volante en la dosificación, este varía desde
16.2% al 0% de ceniza volante hasta 12.8% al
15% de ceniza volante.
hidratación por ello son muy recomendados para
grandes volúmenes de hormigonados en masa o
ermado.
CONCLUSIONES
Este tipo de concreto diseñado a base de puzolana
está indicado para todo tipo de obras puesto que
DISCUSIÓN
está diseñado para mejorar las condiciones del
Cómo
podemos observar
en las imágenes
mismo, permite construir estructuras de alta
anteriores y en los análisis recolectados podemos
durabilidad que se adapten a las condiciones del
ver que al incorporar las puzolanas como parte de
suelo agua y ambiente en los cuales están
la cantidad de cemento, vemos una variación de
expuestos
resistencia que aumentas hasta los 28 días y allí se
mantiene en sentido horizontal a medida que
Con respecto a las mezclas con las puzolanas
transcurre los días sin reducir las resistencias
naturales,
teniendo como ventaja también es el ahorro en la
comportamientos:
energía y en los costos de la elaboración de esta
mezcla.
se
presentan
los
siguientes
• La tensión de corte aumenta con el aumento de
la proporción de alúmina reactiva para un
determinado
porcentaje
de
reemplazo
con
cualquier cemento
• La tensión de corte en el momento de detención
del rotor aumenta en las mezclas con ambos
cementos. Sin embargo dicho aumento es más
importante en el caso de las mezclas cemento con
elevado contenido de C3A.
• La tensión de corte disminuyó con el aumento
del porcentaje de reemplazo con la puzolana.
Por otra parte, como la puzolana natural aumento
de la relación Además, las condiciones de
trabajabilidad mejorar y requerimiento de agua
para obtener el mismo aumento de la consistencia
solamente relativamente. Además, con el aumento
de
la
proporción
de
puzolana
natural,
probablemente debido a la evolución de calor es
lento, un notable retraso 20 min a inicial y final
establecer los tiempos y una disminución de dos
tercios de la tasa de expansión de volumen de la
matriz de cemento se observaron. Esta es una
evidencia importante que las puzolanas naturales
pueden hacer una contribución importante a la
durabilidad del hormigón.
REFERENCIAS
http://www.scielo.org.pe/scielo.php?script=sci_art
text&pid=S2313-29572018000200007
http://repositorio.ufpso.edu.co:8080/dspaceufpso/
bitstream/123456789/1227/1/28818.pdf
http://repository.lasalle.edu.co/bitstream/handle/1
0185/15323/T40.07%20M31d.pdf?sequence=1
Canpolat, F., Yilmaz, K., Köse, M., Sümer, M., y
Yurdusev, M. 2003. “El uso de zeolita, cenizas de
fondo de carbón y ceniza fl y como materiales de
sustitución en la producción de cemento.” Cem.
Horm. Res., 2324, 1-5.
Shannag, M. 2000. “High hormigón de resistencia
que contiene puzolana natural y humo de sílice.”
Cem. Horm. Compos., 22, 399-406.
Vu, D., Stroeven, P., y Bui, V. 2001. “Aspectos
resistencia y durabilidad del mortero de cemento
portland calcinado caolín-mezclado y concreto”.
Cem. Horm. Compos., 23, 471-478.
Sabir, B., Wild, S., y Bai, J. 2001. “Metacaolin y
arcillas calcinadas como puzolana para el
hormigón:. Una revisión” Cem. Horm. Compos.,
23, 441- 454.
Alonso, M.M., Palacios, M., Puertas, F.
(2013),"Compatibility between polycarboxylatebased
admixtures
and
blended-cement
pastes", Cement
&
Concrete
Composite
35, pp.151-132.
Criado Sanz, M., Palomo Sánchez, A., Fernández
Jiménez, A. (2006), "Nuevos materiales
cementantes basados en cenizas volantes.
Influencia de los aditivos en las propiedades
reológicas", Monografía 413, Instituto de Ciencias
de la Construcción Eduardo Torroja, Madrid.
Rahhal, V., Talero, R. (2010), "Fast physicschemical and calorimetric characterization of
natural pozzolans and other aspects", Journal of
Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 99, pp.
479-486.
Sant, G., Feraris, C.F., Weiss, J. (2008),
"Rheological properties of cement pastes: A
discussion of structure formation and mechanical
property development", Cement and Concrete
Research 38, pp. 1286-1296.
Talero, R., Pedradas, C., Rahhal, V., (2013),
"Performance of fresh Pórtland cement pastes.
Determination of some specific rheological
parameters", Rheology
New
Concepts,
Applications and Methods, In Tech, Rajkumar
Durauraj, (ISBN 980-953-307-924-5).