Influencia del reemplazo parcial del cemento por microsílice en diferentes porcentajes sobre la trabajabilidad, la resistencia y la viabilidad económica del concreto.

Abstract

La presente investigación estudia el reemplazo parcial del cemento Portland por microsílice en la optimización del desempeño del concreto, pensando en la necesidad de mejorar sus propiedades mecánicas sin alterar significativamente su trabajabilidad, ni generar costos excesivos. Mediante un estudio experimental bajo las Normas Técnicas Colombianas se realizó la caracterización de los materiales iniciando con el análisis granulométrico, masa unitaria de los agregados, y densidad de agregados y cemento con la finalidad de diseñar un patrón de mezcla, el cual se modificó con porcentajes de reemplazo de 5 %, 9 % y 12 % de cemento por microsílice. Posteriormente se evaluaron las mezclas de concreto en su comportamiento en estado fresco y endurecido con pruebas de asentamiento y resistencia a la compresión a diferentes edades, para finalizar se relacionaron los resultados obtenidos con un análisis económico de viabilidad de las mezclas. Los resultados demuestran que la incorporación de microsílice reduce progresivamente la trabajabilidad del concreto debido a su alta finura, por otra parte, manifiesta un incremento significativo de la resistencia a la compresión a edades avanzadas, destacándose la mezcla con 12 % de reemplazo con mejor desempeño mecánico. Si bien el uso de microsílice incrementa el costo de producción de concreto, los beneficios mecánicos que ofrece la posicionan como una alternativa viable para concretos de alto desempeño mecánico.

This study examines the partial replacement of Portland cement with microsilica to optimize concrete performance, with a focus on improving its mechanical properties without significantly altering its workability or incurring excessive costs. Through an experimental study conducted in accordance with Colombian Technical Standards, the materials were characterized, beginning with granulometric analysis, unit weight of aggregates, and density of aggregates and cement, with the aim of designing a mix design, which was modified with replacement percentages of 5%, 9%, and 12% of cement with microsilica. Subsequently, the concrete mixtures were evaluated for their behavior in the fresh and hardened states, with slump and compressive strength tests at different ages. Finally, the results obtained were correlated with an economic feasibility analysis of the mixtures. The results demonstrate that the incorporation of microsilica progressively reduces the workability of the concrete due to its high fineness; on the other hand, it shows a significant increase in compressive strength at advanced ages, with the mixture with 12% replacement exhibiting the best mechanical performance. Although the use of microsilica increases the production cost of concrete, the mechanical benefits it offers position it as a viable alternative for high-performance concrete.