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Aplicación de Agregado Fotoluminiscente en Soluciones de Concreto

Concreto con Agregado Fotoluminiscente Centro de Investigación y Desarrollo Progreso LATAM CID

Aplicación de Agregado Fotoluminiscente en Soluciones de Concreto

El uso de agregado fotoluminiscente en el concreto es una técnica para dar propiedades decorativas al mismo.

Los agregados fotoluminiscentes están diseñados específicamente para utilizarse en concreto, brindando una fuente de iluminación ecológica, totalmente autónoma y durable.

Puede usarse en caminos peatonales, ciclovías o en pavimentos con bajo tránsito vehicular y de baja velocidad de operación.

Crea ambientes estéticos y con mejor comodidad visual para los usuarios atendiendo ciertas necesidades de señalización.

El agregado fotoluminiscente se aplica superficialmente en las estructuras de concreto en dónde se desee utilizar, para crear un ambiente moderno y original, mejorando la visibilidad de las estructuras durante la noche y en ambientes con poca o nula iluminación, también es utilizado para resaltar ciertas líneas arquitectónicas en las estructuras de concreto. Su uso en ciclovías o caminos peatonales resalta los senderos de una manera amigable con el medio ambiente ya que la fuente de energía que utiliza para emitir la luminiscencia es por medio de la luz solar. Esto puede brindar una iluminación de hasta 10 horas, en ambientes completamente al aire libre y sin iluminación artificial.

La aplicación de este agregado se hace esparciendo manualmente sobre la superficie del elemento de concreto cuando éste se encuentra en estado fresco, en una proporción determinada por metro cuadrado. Posteriormente se incorpora dicho agregado a la mezcla de concreto mediante el uso de herramienta manual dando el acabado a la superficie.  Es importante el uso de un aditivo retardante superficial que sea compatible con los agregados para poder obtener el acabado deseado en la superficie de concreto. Para finalizar se realiza un lavado a presión de la película creada por el aditivo para generar una superficie de agregado expuesto, en la cual están los agregados fotoluminiscentes.

En el Centro de Investigación y Desarrollo de Progreso se han realizado pruebas con mezclas de concreto y agregado fotoluminiscente utilizando dos colores disponibles en el mercado, verde turquesa y azul turquesa. Se le dio un acabado que permitiera la exposición del agregado, para una mayor apreciación.

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Ing. Rene Antonio Vargas Roldán

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Caracterización Reológica de Mezclas de Concreto para Impresión 3D y Normativas

Caracterización Reológica de Mezclas de Concreto para Impresión 3D y Normativas

Un aspecto primordial de la impresión 3D es el material para imprimir y el estudio de las mezclas de concreto para impresión 3D se hace imprescindible para el desarrollo de esta nueva tecnología. Si no se conoce el material para impresión 3D, es poco probable tener éxito en la construcción de un elemento o una vivienda con esta tecnología. Entre todas las propiedades a analizar, destacamos la forma en que se mueve una mezcla, como se desplaza en estado fresco y otras características como el tiempo de endurecimiento. A estas propiedades les denominamos reología de la mezcla.

Para evaluar las propiedades de las mezclas de Impresión 3D, estas se pueden someter a los ensayos convencionales, comúnmente realizados, como: ensayos de consistencia, temperatura, porcentaje de aire, masa unitaria y resistencia a compresión, realizados en base a las Normas Técnicas Guatemaltecas (NTG) de COGUANOR (Comisión Guatemalteca de Normas).

Sin embargo, es muy importante que adicionalmente, se realicen ensayos especiales, como el de resistencia a esfuerzo de corte a través del tiempo, con la finalidad de evaluar la reología de la mezcla. Estos procedimientos se realizan basados en documentos y experiencias obtenidas alrededor del mundo, correspondientes a estudios recientes para caracterizar este tipo de mezclas. Actualmente, no existen normativas específicas para evaluar las características físicas y propiedades mecánicas del material cementante que se utilizará para una impresión 3D.

Conclusión:  Progreso, siendo pionero en la Impresión 3D con concreto en la región, tendrá una participación preponderante en los Comités Técnicos a nivel nacional, regional y mundial, para tratar el tema específico de la caracterización de materiales cementantes para la construcción de edificaciones mediante la manufactura aditiva.

Progreso ha sido invitado a participar en el 1er Taller de Manufactura Avanzada con Concreto en América Latina, en cooperación con el Programa Global de Manufactura Avanzada de ASTM (Sociedad Americana de Ensayos y Materiales por sus siglas en inglés).  Es apenas el primer paso para consolidar el liderazgo que Progreso tiene, también en las normativas para manufactura aditiva.

Referencias.  [1] Maldonado Acevedo, Jorge Miguel: Caracterización Reólogica de Mezclas de Concreto para Impresión 3D. XI – XVII (2023).

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Estudiantes UMG Ingeniería Quetzaltenango ganan competencia en la Convención de ACI en EE.UU.

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Estudiantes UMG Ingeniería Quetzaltenango ganan competencia en la Convención de ACI en EE.UU.

Estudiantes de la facultad de ingeniería de la Universidad Mariano Gálvez de Guatemala -UMG-, Campus Quetzaltenango, obtuvieron el primer lugar en la competencia “FRP Composite Beam” en la que participaron 33 equipos de todo el mundo, durante la Convención de Otoño de la ACI (American Concrete Institute) que se realizó en Boston, EE.UU.

Esta iniciativa es parte del American Concrete Institute -ACI-, y se realiza entre capítulos estudiantiles ACI, dos veces al año en EEUU.  La participación es libre y cada Capítulo Estudiantil ACI que esté activo, tiene derecho a inscribirse y participar de acuerdo a las bases de la competencia.

El capítulo estudiantil ACI de Ingeniería UMG Campos Quetzaltenango, ha competido en oportunidades anteriores con distintas delegaciones y en esta ocasión, el equipo de la UMG Quetzaltenango, fue el único en representar al capítulo ACI Guatemala en la competencia.

Durante la competencia, desarrollada en el Centro de Convenciones de la ciudad de Boston, 33 equipos universitarios provenientes de Estados Unidos, Canadá, México, Ecuador, Perú, Guatemala, Indonesia, Puerto Rico y República Dominicana, demostraron el diseño, la construcción y la prueba de una estructura de concreto reforzada con polímero y con fibra (FRP) para lograr la relación costo-carga más baja.

Nos vemos en Guatemala

Este triunfo representa un logro para el país, para la industria de la construcción, la comunidad estudiantil de ingeniería y arquitectura de las distintas universidades guatemaltecas.  La próxima competencia de capítulos estudiantiles ACI, a nivel nacional, se realizará en el mes de diciembre 2023, en las instalaciones del laboratorio CETEC de Progreso, en La Pedrera, zona 6 de Guatemala, con la competencia de resistencia en cilindros de concreto.  La próxima competencia internacional en las Convenciones ACI, será en el mes de marzo 2024, en la ciudad de Nueva Orleans, en EEUU.

Históricamente, Progreso ha apoyado al Instituto del Cemento y del Concreto de Guatemala -ICCG- y al Capítulo ACI Guatemala, poniendo a disposición el laboratorio CETEC, en donde estudiantes de ingeniería y arquitectura de las diferentes universidades del país realizan pruebas, especialmente de materiales, para participar en diversas actividades y competencias organizadas por las instituciones mencionadas.

El equipo ganador

Los estudiantes de la facultad de ingeniería de la Universidad Mariano Gálvez de Guatemala -UMG-, Campus Quetzaltenango que obtuvieron el primer lugar en la competencia “FRP Composite Beam” son: Ciria Soto, Kevin de León, Gabriel Gramajo, Kevin Sosa, Anthony Jeréz, Sebastían Santay y Dana Vicente, con la asesoría del Profesor Asesor Lester García

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Revista Granito de Arena

Publicación Nov 2023

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Concreto de Ultra Alto Desempeño – UHPC (Ultra High Performance Concrete)

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Concreto de Ultra Alto Desempeño – UHPC (Ultra High Performance Concrete)

Introducción:

El concreto, como material estructural, es el más utilizado en la industria de la construcción.  Las debilidades del concreto, tales como baja resistencia a tensión, baja resistencia a corte y su falta de ductilidad, son características que se pueden mejorar con la incorporación de otros componentes en las mezclas de concreto.

Contenido:

El concreto de ultra alto desempeño o UHPC por sus siglas en inglés, como lo define la Portland Cement Association (PCA), es un material a base de materiales cementicios que tiene una resistencia a la compresión mínima especificada de 120 MPa (17,000 psi).  Este material debe cumplir, además de la resistencia, propiedades específicas de durabilidad, ductilidad y tenacidad.  Generalmente, se incluyen fibras en la mezcla para lograr requisitos específicos.

Este concreto, aunque utiliza algunos de los materiales que se utilizan en los concretos convencionales y de alta resistencia, utiliza materiales adicionales muy distintos y por eso se puede considerar como un concreto especial, diferente a los que estamos acostumbrados a utilizar en los proyectos constructivos día con día. Como este tipo de concreto utiliza una cantidad considerable de finos, hace que la matriz del material endurecido sea muy densa y prácticamente impenetrable. Además, se pueden lograr acabados superficiales muy precisos, para proyectos de alto valor arquitectónico y otros usos no convencionales que puede tener el concreto. Como normalmente este material se combina con fibras, estas aportan para obtener resistencias a flexión muy altas, de alrededor de 50 MPa (7,200 psi), lo que en realidad lo convierte en un material con un comportamiento y desempeño muy distinto a lo que conocemos de los concretos de uso común o los de alta resistencia, como la capacidad de deformarse, siendo mucho menos frágiles que estos últimos.

Conclusión:

La mayor ventaja que provee la alta resistencia, el alto desempeño y el ultra alto desempeño del concreto es la posibilidad de reducir las dimensiones de los elementos estructurales, especialmente columnas, para edificios de todo tipo, especialmente los de mediana y gran altura.  Esto hace que la estructura sea menos pesada en general, utilice menos materiales en el concreto y menor cantidad de moldes.  Esta reducción de tamaños y peso también contribuye con los preceptos de la construcción sostenible.  Así que, la primera aplicación evidente para los concretos de alta resistencia, alto desempeño y ultra alto desempeño, es la utilización de estos en edificios, especialmente los de mayor altura o que estén sujetos a altas cargas, porque aportan no solo a la reducción de costos y sino a la reducción de la huella de carbono durante la construcción.

Referencias:

1. ACI (American Concrete Institute):
     a. ACI Committee 239 on Ultra-High Performance Concrete
     b. ACI Committee 363 on High-Strength Concrete

2. PCA (Portland Cement Association)

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Plinio Estuardo Herrera

Investigación y Desarrollo
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Concreto pigmentado con residuos plásticos

Concreto pigmentado con residuos plásticos

La OCDE define a los residuos como aquellas materias generadas en las actividades de producción y consumo que no han alcanzado un valor económico en el contexto en el que son producidas. Hay criterios para su clasificación que van desde su origen, efecto contaminante, volumen producido, estado físico y grado de valorización. Como es sabido, hay estrategias para el manejo de los residuos que buscan ser más sostenibles con el medio ambiente; la estrategia 4R que comprende la reducción, reutilización, el reciclado y la recuperación.

Para el tratamiento de los diferentes tipos de residuos hay una diversidad de técnicas, este proceso es fundamental en la economía circular para dar una segunda vida a los residuos, reduciendo la contaminación y extracción de materia prima del entorno.

Hablando de valorización de los residuos, algunas experiencias que se han tenido en el CID/CETEC son: uso de neumáticos fuera de uso como agregados, agregados reciclados y el uso de plástico, las cantidades o proporciones son evaluadas para garantizar un buen desempeño del concreto en su estado fresco y endurecido; al mismo tiempo, combinándolo con pigmentos se alcanza finalmente un concreto pigmentado. Todas estas actividades van alineadas a la promoción de la construcción sostenible.

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Ariel Osorio

Asesor Técnico
Investigación y Desarrollo Concreto

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Experiencias en Impresión 3D de Concreto en Guatemala

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Experiencias en Impresión 3D de Concreto en Guatemala

La tecnología de manufactura aditiva, o impresión 3D, utilizando materiales cementantes como principal insumo de impresión para construir elementos urbanos o soluciones habitacionales, ha cobrado relevancia en los últimos años. Para Progreso, incursionar en tecnologías o sistemas innovadores y disruptivos no es nada nuevo. Históricamente Progreso se ha distinguido por ser pionera en impulsar tecnologías en la región en diferentes campos. Por más de 120 años, ha aplicado tecnologías de punta en la producción de cemento, cal, concreto, agregados y otros materiales, en general, en soluciones para la industria de la construcción. Por esto mismo, a partir del año 2022, Progreso decidió adquirir una impresora de las dimensiones necesarias para poder imprimir un módulo de vivienda mínimo.

En relación a la impresora 3D de Progreso, es del tipo denominado “Gantry”, de la marca danesa COBOD y es la primera de esta marca operando en Latinoamérica. En general, permite construir objetos de pequeña y gran escala, con la capacidad y el potencial de construir geometrías especiales que no se logran con la colocación convencional de concreto utilizando moldes o formaletas. El área de impresión es de 7.04 m x 7.07 m x 5.62 m con capacidad de colocación hasta 3.6 m³/h; imprimiendo capas de 50 mm x 20 mm, no obstante, puede cambiar dependiente la boquilla que se utilice.

Con relación al material, se utiliza una “tinta” especial, básicamente un concreto de características ideales que permite la colocación de capas horizontales sobrepuestas, de tal manera que se construyen los objetos progresivamente, garantizando, además, buena adherencia e integridad en la construcción del elemento impreso, evitando que las capas colapsen o se deformen.

Dependiendo de la aplicación y el elemento o estructura que se esté imprimiendo, la dosificación puede variar para lograr la geometría deseada, siendo esta parte un requerimiento fundamental del proceso de manufactura. El procedimiento de optimización de la tinta es dinámico y no es extraño que con el tiempo se modifique, esto por la posible inclusión de otros materiales disponibles localmente que pueden ser de bajo costo u otras características congruentes con la construcción sostenible, como reducir la masa unitaria del material, lo que permitiría un manejo más fácil de los elementos de impresión, todo esto congruente con la visión de Progreso de dar pasos firmes hacia la Construcción Sostenible. Algunos de los factores importantes, relacionados a parámetros físicos y reológicos que se han considerado en el diseño de la mezcla son: tiempo de fraguado, consistencia, manejabilidad, tiempo del ciclo en el que se completa una capa, esfuerzo de corte y viscosidad, entre otros. Lo anterior, para lograr que la tinta pueda ser bombeada y que mantenga la forma con poca o nula deformación durante el proceso de extrusión.

Algunas ventajas asociadas al uso de este equipo de impresión, es que este tipo de tecnologías nos permite trabajar con mayor seguridad, generando menos ruido y menos desperdicios, contribuyendo con esto también a la Construcción Sostenible, que como se ha mencionado, es uno de los imperativos de Progreso. Además, su eficiencia es notable, ya que requiere de tres a cuatro personas para colocar 2 toneladas métricas por hora de material, dependiendo de las condiciones de impresión.

Conclusión:

Aunque Progreso ha avanzado en varios aspectos en el ámbito de la impresión 3D, debemos reconocer que esto apenas comienza y que hay mucho camino por delante. Esta solución constructiva está en pleno desarrollo, es una investigación en proceso, que, por supuesto pretende ser competitiva, pero es algo que no se logrará por arte de magia, y como todo lo que tiene que ver con el mundo de la construcción, es un tema que requiere planificación, esfuerzo y, ciertamente, cambiar varios de los paradigmas existentes en la construcción tradicional, para dar paso a la automatización y la industrialización.

¿La tecnología de impresión 3D vino para quedarse? La respuesta puede o no ser sencilla, pero esta pregunta no se puede responder hoy, se responderá a través del tiempo. En cualquier caso, para Progreso, es emocionante y retador lo que viene por delante en este fascinante mundo de la construcción con impresión 3D.

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Ariel Osorio

Asesor Técnico. - Investigación y Desarrollo Concreto

Manuel Ovalle

Analista de Diseño

Plinio Estuardo Herrera

Gerente de Investigación y Desarrollo

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Diseño y desarrollo de productos a base de Cemento

Diseño y desarrollo de productos a base de Cemento

Lámpara con mortero de alta resistencia.

En la industria del cemento y concreto existe un área de oportunidad excepcional para la experimentación, ampliando las posibilidades de aplicación del material, tanto para la industria de la construcción como para el diseño y desarrollo de productos.

Mortero Liviano.

Desde hace ya algunos años, esta colaboración se ha convertido en una realidad donde los estudiantes universitarios han podido converger y desenvolverse en proyectos reales, tangibilizando sus resultados tanto en proyectos conceptuales y de investigación como en productos probados en el mercado.

Además, estas colaboraciones, aparte de aportar nuevas perspectivas a proyectos de impacto de la iniciativa privada también les brindan a los estudiantes una plataforma desde la cual puedan visibilizar sus talentos individuales ampliando el mercado del diseño y brindándoles a ellos mismos oportunidades de desarrollo profesional.

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Laboratorio CETEC
Cementos Progreso, S.A.

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Tixotropía en el Concreto

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Determinación de las propiedades reológicas del concreto.

Tixotropía en el Concreto

Determinación de las propiedades reológicas del concreto.

Objetivo de la publicación:

La caracterización de la manejabilidad del concreto es complicada por el hecho de que es un material complejo con propiedades dependientes del tiempo y de un amplio rango de tamaño de partículas (1).  De allí es donde el estudio de la reología del concreto en estado fresco proporciona información que ayuda a entender mejor el comportamiento de manera objetiva, establece parámetros de control y aplicaciones para obtener entre otras aplicaciones, buenas prácticas de colocación.

Hallazgos

Según Kolawole y otros (2), la reología es el estudio del flujo de fluidos y la tixotropía es un fenómeno reológico que surge de la respuesta microestructural dependiente del tiempo de un fluido debido al corte o al reposo.  Siguiendo lo que mencionan los mismos autores, Kolawole y otros (2), para un concreto en reposo, la tixotropía es el incremento del esfuerzo de fluencia y la viscosidad con el tiempo; dando como resultado que necesitaría más esfuerzo para ponerlo en movimiento nuevamente.  Cuando el concreto está en reposo, las partículas de cemento floculan e hidratan para formar la estructura gel y enlaces entre partículas causando cambios en la miscroestructura.

Narrativa:

En ese sentido, vale la pena resaltar que la tixotropía del concreto presenta dos fenómenos que dependen de la aplicación que se intenta estudiar: la formación de la estructura interna que es la floculación/coagulación/estructuración; y cuando se rompe defloculación/decoagulación/destrucción (2).  Altas viscosidades reducen la manejabilidad del concreto mientras que, al tener valores bajos, los riesgos de segregación se incrementan (3).  Altos niveles de tixotropía pueden ayudar a reducir la segregación y la distribución de presiones en los encofrados (4).

Resultados:

De esta manera, resulta interesante comprender el comportamiento tixotrópico del concreto; merece la pena resaltar que las propiedades reológicas y tixotrópicas del concreto en estado fresco pueden ser afectados por el diseño de mezcla, como el contenido y naturaleza de los finos, los aditivos superplastificantes, las fibras, tamaño y forma de partículas y condiciones de mezclado.

Referencias:

  • Eric P. Koehler and David W. Fowler., “Development of a Portable Rheometer for Fresh Portland Cement Concrete”, International Center for Aggregates Research,The University of Texas at Austin, Texas 2004
  • John Temitope Kolawole, Riaan Combrinck, William Peter Boshoff, “Measuring the thixotropy of conventional concrete: The influence of viscosity modifying agent, superplasticiser and water”, Construction and Building Materials 225 (2019) 853-867.
  • H. Khayat, A. Yahia, M. Sayed, Effect of supplementary cementitious materials on rheological properties, bleeding, and strength of structural grout, ACI Mater. J. 105 (6) (2008) 585-593
  • Roussel, A thixotropy model for fresh fluid concreters: Theory, validation and aplications, Cem. Concr. Res. 36 (10) (2006) 1797-1806.

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Ing. Ariel Osorio

Asesor Técnico I+D Concreto
Cementos Progreso, S.A.

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