¿Qué son los materiales compuestos?

Los materiales compuestos son materiales de ingeniería, combinaciones de materiales diversos como resinas epoxi, poliester, acrilicas, poliuretanicas, con materiales de refuerzo tales como fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras aramidicas, etc.

Sus propiedades son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes, por lo que dan por resultante materiales de características excepcionales, muy utilizados en la industria espacial, aeronáutica, química, náutica, etc.

Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra fuerte: fibra de vidrio, cuarzo o fibra de carbono que proporciona al material su fuerza a tracción, mientras que otro componente (llamado matriz) que suele ser una resina como epóxica o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión. También, a menos que la matriz elegida sea especialmente flexible, evita el pandeo de las fibras por compresión. Algunos compuestos utilizan un agregado en lugar o en adición a las fibras.

De esta forma la matriz tiene un carácter continuo, mientras que el agente reforzante tiene un carácter discontinuo.

Las partes constitutivas de los materiales compuestos son:

Fibras de refuerzo: Pueden ser de vidrio, de carbono, o aramidicas y estar tejidas o no.
Las tejidas tienen el aspecto de una tela tipo de arpillera, en cambio las no tejidas son mantas con infinidad de hilos cortados en diferentes direcciones y aglomeradas con un ligante para que no se deshaga dicha manta.

Resinas: Las de un uso mas generalizado son las poliester y epoxi, esta ultima tiene condiciones mecánicas extraordinarias.

Acelerador: Este elemento sirve para modificar la velocidad de reacción en las resinas poliester. El de uso más común es Octoato de Cobalto, es un liquido de color azul intenso.

Catalizador: Este producto es el encargado de la polimerización (curado) de la resina, el más usual es Peróxido de Metil Etil Cetona, es un liquido incoloro y no debe ponerse en contacto con el acelerador de cobalto ya que genera una reacción exotérmica.

Gelcoat: Esta es la vista externa del plástico reforzado. Se trata de una resina poliester especialmente formulada para resistir las condiciones atmosféricas. El gelcoat tiene una muy alta resistencia a la abrasión y confiere brillo y color a la pieza fabricada.

Diluyente: Su función es disminuir la viscosidad de la resina o del gelcoat. El mas difundido se llama Monómero de Estireno, y, a diferencia de lo que generalmente uno conoce por un diluyente, este se polimeriza junto a la resina o el gelcoat, o sea, no se evapora como un solvente.

SUIN S.A. suministra las resinas poliéster puras, preaceleradas o preaceleradas y tixotrópicas, dependiendo de la necesidad de sus clientes.

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RESUMEN

El uso de concreto lanzado (concreto rociado y gunita) se ha incrementado en las últimas décadas, particularmente en aplicaciones en túneles, estabilización de peñascos o escollos, trabajo de reparación y como un método de construcción alternativo. El concreto lanzado facilita la construcción en áreas difíciles donde no es posible el colado en el lugar, o para la creación de elementos estructurales y bóvedas.

Concreto lanzado; proceso en seco para soporte de túnel en condiciones de base suave.

Conforme se ha incrementado el uso del concreto lanzado, lo han hecho también las demandas en la calidad y desempeño del concreto para aspersión: mejor cohesión, menos rebote y polveo, más rápida aplicación y endurecimiento, mayor resistencia y durabilidad en ambientes hostiles.

La micro sílice o vapor de sílice es un aditivo recomendado para aplicaciones de concreto lanzado en la mayoría de países alrededor del mundo. La adición de micro sílice Elkem mejora muchas propiedades del concreto lanzado; resistencia, cohesión, impermeabilidad y reduce la cantidad de rebote y polveo.

El proceso de concreto lanzado

Hay dos métodos principales de aplicación: el “húmedo” y el “seco”. En el proceso húmedo, el concreto plástico premezclado se bombea a la boquilla y se impulsa mediante aire comprimido. En el proceso seco, un concreto seco o semi-seco se sopla con aire comprimido a la boquilla donde se mezcla con agua a presión y se rocía.

Ambos métodos tienen ventajas para distintas aplicaciones. En las principales, el proceso húmedo se emplea para operaciones más grandes y el seco para las pequeñas, como recurso de trabajo de diseño aunque no es un segmento definitivo.

Ventajas con micro sílice Elkem

Micro sílice Elkem incrementa la adherencia del concreto fresco, mejora el enlace del concreto lanzado a la superficie y reduce la caída del material rociado fresco. Incrementar la adherencia reduce también la cantidad de polvo creado por la acción de rociado y reduce el volumen de material que rebota de la superficie rociada. Este material es inútil una vez ”rebotado” y puede llegar a ser tanto como un 40% para el concreto lanzado ordinario.

La adición de micro sílice Elkem, puede reducir este volumen hasta menos del 5%.

Otras ventajas son:

Mejor bombeo del concreto lanzado húmedo, menor dosis de acelerador, espesor aumentado de las capas de concreto lanzado y bajo rebote debido al polveo reducido, condiciones mejoradas de trabajo y producción más eficiente.

Se obtienen mejoras posteriores en el concreto endurecido:

Mejores resistencias a la tensión, flexión y compresión; mejor adherencia – a la superficie y a la estructura; permeabilidad reducida; mejor resistencia química y al congelamiento.

Las pruebas han demostrado que se pueden obtener resistencias a la compresión superiores a 100 Mpa empleando micro sílice Elkem en proceso de concreto lanzado en “húmedo” y que se puede lograr resistencia en etapa temprana de 1 Mpa, a solo 2 horas empleando aceleradores. Debido a la adherencia mejorada de la micro sílice concreto lanzado, es posible emplear menores dosis de aceleradores para lograr estos resultados. Como se puede observar en la Figura 1, las altas dosis de aceleradores normalmente empleadas para este propósito reducen la resistencia final del concreto lanzado.

En general se recomienda una dosis de entre 8 y 12% de micro sílice Elkem, dependiendo del

tipo de concreto lanzado requerido para un proyecto específico. Pueden ser necesarias dosis más altas para aplicaciones especiales o muy altas resistencias. Al igual que con todos los concretos, es necesario un curado adecuado para obtener el potencial completo del material.

Figura 1 Desarrollo de resistencia de concreto lanzado con acelerador

Fibras

Ahora es común adicionar fibras de acero a los concretos lanzados con el fin de incrementar las propiedades de flexión o tensión en lugar de emplear reforzamiento con malla.

El uso de micro sílice Elkem en concreto lanzado con fibra de acero, tiene varias ventajas:

mayor facilidad de mezclado de las fibras en el concreto fresco, reducción de los problemas de bombeo, reducción del rebote de las fibras y enlace fibra/concreto muy mejorado.

Gunitas

Gunita se refiere específicamente a un mortero rociado; más que a un concreto. Esta forma de rociar se emplea a menudo para trabajo de reparación y operaciones pequeñas. En la mayoría de aplicaciones la gunita , o mortero, es un material formulado seco embolsado el cual se mezcla con agua al usarse. Estos materiales están disponibles con un amplio rango de propiedades, tales como: ligereza, aplicado rápido, cuerpo, polímero modificado y resistencia al agua, etc. La mayoría de materiales gunita formulados, contienen micro sílice con objeto de mejorar las propiedades plásticas – flujo, bombeo, adhesión y cohesión – y las propiedades de endurecido – resistencia, impermeabilidad y durabilidad.

Referencias

• Opsahi, O.A.: “A study of Wet-Process Shotcreting Method-Volume 1” Report BML 85.101, The Norwegian Institute of Technology 1985.
• Kompen R., Opsahl, O.A.: “Wet-Process with Styeel-Fibers and Sílica Fume-State of the Art in Norway”, published 1986.
• Kompen R.:”Stálfiberarmert Sproytebetong”, Journal of Nordic Concrete Research, Vol. 1-1987.
• Norwegian ConcreteAssociation: “Sprayed Concrete for Rock Support-Technical Specification and Guidelines”, Publication No. 7, 1999.

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El uso de la micro sílice Elkem en el concreto Lanzado

El uso de concreto lanzado (concreto rociado y gunita) se ha incrementado en las últimas décadas, particularmente en aplicaciones en túneles, estabilización de peñascos o escollos, trabajo de reparación y como un método de construcción alternativo. El concreto lanzado facilita la construcción en áreas difíciles donde no es posible el colado en el lugar, o para la creación de elementos estructurales y bóvedas.

Conforme se ha incrementado el uso del concreto lanzado, lo han hecho también las demandas en la calidad y desempeño del concreto para aspersión: mejor cohesión, menos rebote y polveo, más rápida aplicación y endurecimiento, mayor resistencia y durabilidad en ambientes hostiles.

La micro sílice o vapor de sílice es un aditivo recomendado para aplicaciones de concreto lanzado en la mayoría de países alrededor del mundo.

El proceso de concreto lanzado

Hay dos métodos principales de aplicación: el “húmedo” y el “seco”. En el proceso húmedo, el concreto plástico premezclado se bombea a la boquilla y se impulsa mediante aire comprimido. En el proceso seco, un concreto seco o semi-seco se sopla con aire comprimido a la boquilla donde se mezcla con agua a presión y se rocía.

Ambos  métodos  tienen ventajas para distintas aplicaciones. En las principales, el proceso húmedo se emplea para operaciones más grandes y el seco para las pequeñas, como recurso de trabajo de diseño aunque no es un segmento definitivo.

La adición de micro sílice Elkem mejora muchas propiedades del concreto lanzado; resistencia, cohesión, impermeabilidad y reduce la cantidad de rebote y polveo.

Ventajas con micro sílice Elkem

Micro sílice Elkem incrementa la adherencia del concreto fresco, mejora el enlace del concreto lanzado a la superficie y reduce la caída del material rociado fresco. Incrementar la adherencia reduce también la cantidad de polvo creado por la acción de rociado y reduce el volumen de material que rebota de la superficie rociada. Este material es inútil una vez ”rebotado” y puede llegar a ser tanto como un 40% para el concreto lanzado ordinario. La adición de micro sílice Elkem, puede reducir este volumen hasta menos del 5%.

Otras ventajas son:

Figura 1 Desarrollo de resistencia de concreto lanzado  con acelerador

En general se recomienda una dosis de entre 8 y 12% de micro sílice Elkem, dependiendo del tipo  de concreto lanzado requerido para un proyecto específico. Pueden ser necesarias dosis más altas para aplicaciones especiales o muy altas resistencias. Al igual que con todos los concretos, es necesario un curado adecuado para obtener el potencial completo del material.

Fibras en los concretos lanzados

Ahora es común adicionar fibras de acero a los concretos lanzados con el fin de incrementar las propiedades de flexión o tensión en lugar de emplear reforzamiento con malla.

El  uso  de  micro sílice Elkem en concreto lanzado con fibra de acero, tiene varias ventajas:

Gunitas

Gunita se refiere específicamente  a un mortero rociado; más que a un concreto. Esta forma de rociar se emplea a menudo para trabajo de reparación y operaciones pequeñas. En la mayoría de las aplicaciones de la gunita, o mortero, es un material formulado seco embolsado el cual se mezcla con agua al usarse. Estos materiales están disponibles con un amplio rango de propiedades, tales como: ligereza, aplicado rápido, cuerpo, polímero modificado y resistencia al agua, etc. La mayoría de materiales gunita formulados, contienen micro sílice con objeto de mejorar las propiedades plásticas (flujo, bombeo, adhesión y cohesión) y las propiedades de endurecido (resistencia, impermeabilidad y durabilidad).

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