Evaluación de resistencia a compresión, tracción indirecta y módulo de elasticidad del hormigón de alta resistencia con la utilización de microsílice o humo de sílice
Date
2025
Authors
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Publisher
Ingeniería Civil y Mecánica. Carrera Ingeniería Civil
Abstract
Silica fume emerges as a viable alternative to enhance the mechanical properties of concrete. In this context, the present study evaluates the effect of silica fume on the compressive strength, indirect tensile strength, and the theoretical calculation of the modulus of elasticity of 450 kg/cm² concrete. The methodology was divided into three phases: the first involved the characterization of fine and coarse aggregates according to standardized technical norms; the second included the concrete mix design following the ACI 211.4R method, using three silica fume replacement ratios of cement: 3%, 8%, and 12%; finally, the third phase comprised the evaluation of mechanical properties through compressive and indirect tensile strength tests, as well as the theoretical calculation of the modulus of elasticity according to ACI-based formulas.
Through an analysis of variance (ANOVA), it was determined with 95% confidence that there is a statistically significant difference between the control concrete and the one modified with 3% silica fume. This percentage led to an increase of 26.1% in compressive strength and 28.15% in indirect tensile strength. Likewise, the theoretical calculation of the modulus of elasticity showed that adding 3% silica fume as a partial cement replacement improves the material's stiffness. According to the applied formulas, the increases were 3.41% (based on authors such as Mostofinejad and Nozhati), 12.28% (ACI 318), and 9.33% (ACI 363), all in comparison to the control concrete. These results confirm that silica fume, when used in moderate proportions, contributes to improved elastic behavior of concrete, which is particularly relevant in structures requiring high deformation capacity under controlled loading conditions.
In conclusion, the results suggest that the controlled use of silica fume can represent a significant improvement in the quality of concrete used in buildings and infrastructure, promoting greater durability and strength within the context of Ecuadorian construction
Description
La microsílice surge como una alternativa viable para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón. En este contexto, la presente investigación evalúa el efecto del humo de sílice en la resistencia a compresión, tracción indirecta y en el cálculo teórico del módulo de elasticidad del hormigón de 450 kg/cm². La metodología aplicada se dividió en tres fases: la primera consistió en la caracterización de los agregados finos y gruesos conforme a normas técnicas estandarizadas; la segunda incluyó la dosificación de mezclas de hormigón siguiendo el procedimiento de la norma ACI 211.4R, empleando tres porcentajes de microsílice como reemplazo parcial del cemento: 3 %, 8 % y 12 %; finalmente, la tercera fase comprendió la evaluación de las propiedades mecánicas del hormigón mediante ensayos de compresión y tracción indirecta, así como el cálculo teórico del módulo de elasticidad conforme a las fórmulas propuestas por el ACI.
Mediante un análisis de varianza (ANOVA), se determinó con un 95 % de confianza que existe una diferencia estadísticamente significativa entre el hormigón patrón y el modificado con 3 % de microsílice. Este porcentaje generó un incremento del 26,1 % en la resistencia a compresión, del 28,15 % en la tracción indirecta. Así mismo el cálculo teórico del módulo de elasticidad del hormigón mostró que la adición de un 3 % de microsílice como reemplazo parcial del cemento mejora la rigidez del material. Según las fórmulas aplicadas, los incrementos fueron del 3.41 % (según Autores como Mostofinejad y Nozhati), 12.28 % (ACI 318) y 9.33 % (ACI 363), todos en comparación con el hormigón patrón. Estos valores confirman que la microsílice, en proporciones moderadas, contribuye a un mejor comportamiento elástico del hormigón, siendo especialmente relevante en estructuras que requieren alta capacidad de deformación bajo carga controlada
En conclusión, los resultados sugieren que el uso controlado de microsílice puede representar una mejora significativa en la calidad del hormigón empleado en edificaciones e infraestructuras, promoviendo mayor durabilidad y resistencia dentro del contexto de la construcción ecuatoriana
Keywords
HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA, MICROSÍLICE, MÓDULO DE ELASTICIDAD, RESISTENCIA A COMPRESIÓN, TRACCIÓN INDIRECTA