Influencia de nanopartículas de Dióxido de Manganeso en las propiedades físicas y mecánicas del concreto en Lima Metropolitana

Abstract

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo determinar la influencia de las nanopartículas de Dióxido de Manganeso anódico (NDMA) en las propiedades físicas y mecánicas del concreto para las relaciones agua – cemento (a/c): 0.40, 0,45 y 0,50, mediante el reemplazo parcial del 0 %, 5 % y 10 % del cemento Portland tipo I por NDMA en la mezcla de concreto. El tipo de investigación es experimental, la cual adopta como base los ensayos especificados en las normas ASTM y NTP. Como primer paso, se caracterizaron todos los materiales componentes del concreto, para el caso de las NDMA, se visualizó que, dosificándolas en diferentes porcentajes con respecto del peso del cemento (PC) en presencia de agua, el PH de la mezcla mantiene su rango de alcalinidad. Mediante el método de Bolomey se realizaron 9 diseños de mezcla. Seguidamente, se realizaron ensayos para determinar el asentamiento, peso unitario en estado fresco, y temperatura, luego se fabricaron muestras cilíndricas y prismáticas de concreto y se curaron conforme a la NTP 339.033. Finalmente, se realizaron ensayos para determinar la resistencia a la compresión a edades de 7, 14, 28 y 56 días de curado, la resistencia a la tracción, flexión y el módulo de elasticidad a 28 días de curado y ensayos de porosidad a los 28 y 56 días. Se realizó el análisis de los resultados y se concluyó que las NDMA influyeron de manera positiva en las propiedades del concreto con relación a/c = 0,40 y 10 % de NDMA, respecto al concreto patrón, en los siguientes ensayos: asentamiento, con un incremento del 30 %, porosidad, con una mejora del 2 % a 56 días, resistencia a la compresión, con un incremento del 11 % a 56 días, resistencia a la tracción, la cual aumentó un 29 % y resistencia a la flexión, la cual aumentó un 22 % para la edad de 28 días. Finalmente, se analizó la factibilidad económica de producir concreto con reemplazo parcial de cemento por NDMA, concluyendo su viabilidad mediante la comparación del costo y de la resistencia a la compresión, existiendo un ahorro de S/ 57,62 por cada 1 m3 de mezcla de concreto.

The objective of this research work is to determine the influence of anodic Manganese Dioxide nanoparticles (AMDN) on the physical and mechanical properties of concrete for the water – cement (w/c) ratios: 0,40, 0,45 and 0,50, through the partial replacement of 0 %, 5 % and 10 % of Type I Portland cement with AMDN in the concrete mix. The type of research is experimental, which is based on the tests specified in the ASTM and NTP standards. As a first step, all the component materials of the concrete were characterized. In the case of AMDN, it was seen that, dosing them in different percentages with respect to the weight of cement (WC) in the presence of water, the pH of the mixture maintains its range. of alkalinity. Using the Bolomey method, 9 mixture designs were carried out. Next, tests were carried out to determine the settlement, unit weight in the fresh state, and temperature, then cylindrical and prismatic concrete samples were manufactured and cured in accordance with NTP 339,033. Finally, tests were carried out to determine the compressive strength at ages of 7, 14, 28 and 56 days of curing, tensile strength, bending and modulus of elasticity at 28 days of curing and porosity tests at 28 and 56 days. The analysis of the results was carried out and it was concluded that the AMDN positively influenced the properties of the concrete with a w/c ratio = 0,40 and 10 % of AMDN, with respect to the standard concrete, in the following tests: slump, with an increase 30 %, porosity, with an improvement of 2 % at 56 days, compressive strength, with an increase of 11 % at 56 days, tensile strength, which increased by 29 % and flexural strength, which increased by 22 % by the age of 28 days. Finally, the economic feasibility of producing concrete with partial replacement of cement with AMDN was analyzed, concluding its viability by comparing the cost and compression resistance, with a saving of S/ 57,62 for every 1 m3 of concrete mix.