Aplicacion del diseño de experimentros en la

Departamento de Ingeniería Civil - Facultad de Ingeniería Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

Tesis de Maestría en Tecnología y Construcciones de Hormigón

Aplicacion del Diseño de Experimentros en la Formulacion de Cementos Compuestos

Tesista: Gustavo Menéndez Director E.F. Irassar Coodirector: V.L. Bonavetti

Abril de 2006

A Pierina, por el tiempo queno le he dedicado durante la realización de esta Tesis. A mis padres, por todo. A mis directores, Viviana y Fabián, por el conocimiento y la amistad.

Gustavo Menéndez - Tesis de Maestría

iii

Contenido
Agradecimientos, vii Introducción, 1 Capítulo 1:
Estado del Conocimiento sobre Sistemas Cementíceos Ternarios, 3
1. Evolución de los materiales cementantes, 3 2. Las adiciones minerales ysu utilización en cementos binarios, 6 3. Normalización de cementos binarios, 8 4. Acción de las adiciones minerales, 8 4.1. Escoria granulada de alto horno, 9 4.2. Puzolanas naturales, 10 4.3. Ceniza volante, 10 4.4. Humo de sílice, 11 4.5. Filler calcáreo, 12 5. Tendencia actual en la producción del cemento portland, 13 6. Normalización de cementos ternarios o multicomponentes, 13 7. Loscementos ternarios más conocidos, 14 7.1. Sistema cemento portland + escoria granulada de alto horno + ceniza volante, 14 7.2. Sistema cemento portland + escoria granulada de alto horno o ceniza volante + humo de sílice, 15 8. Acción conjunta de las adiciones, 16 9. Procesos de producción, 17 10. El cemento multicomponente: necesidad de emplear herramientas para su estudio, 19 11. La exploración delsistema cemento portland + material calcáreo + escoria granulada, 20 12. Referencias, 22

Capítulo 2:
Métodos de Diseño de Experimentos, 25
1. Introducción, 25 2. Clasificación de los diseños de experimentos, 27 3. Selección de un diseño de experimentos, 28 4. Diseños de experimentos, 29

Gustavo Menéndez - Tesis de Maestría

iv

4.1. Diseño completamente aleatorio (1 factor), 29 4.2.Diseño por bloque aleatorio, 29 4.3. Otros diseños comparativos, 30 4.4. Diseño factorial completo (2k), 31 4.5. Bloqueo de un diseño factorial completo, 33 4.6. Diseño factorial fraccionario (2k-p), 34 4.7. Diseño Plackett-Burman, 36 4.8. Diseño Central Compuesto, 36 4.9. Diseño Box – Behnken, 38 4.10. Bloqueo de superficies de respuesta, 39 4.11. Reducción del número de variables o factores, 40 5.Diseño de mezclas, 40 5.1. Diseño de mezcla Simplex, 40 5.2. Diseño de mezcla por vértices extremos, 42 6. Respuestas múltiples, 44 6.1. Función objetivo, 44 7. Sumario, 46 8. Referencias, 47

Capítulo 3:
Explorando el Sistema Cemento - Filler Calcáreo - Escoria Granulada de Alto Horno, 48
1. Introducción, 48 2. Materiales, 49 2.1. Cemento, 49 2.2. Filler calcáreo, 50 2.3. Escoria granulada dealto horno, 50 2.4. Agregado fino, 51 2.5. Agua, 51 3. Procedimiento de ensayo, 51 3.1. Resistencia a compresión, 51 3.2. Agua no evaporable, 51 3.3. Absorción de agua, 51 4. Elección del diseño de experimentos, 51 5. Efecto sobre la resistencia, 53 6. Efectos sobre la hidratación, 56 7. Efectos sobre la absorción, 58 8. Discusión de los valores óptimos, 60 9. Empleo de las curvas de isorrespuestascomo herramienta de selección, 61 10. Conclusiones, 62 11. Referencias, 62

Gustavo Menéndez - Tesis de Maestría

v

Capítulo 4:
Efecto de los Cementos Ternarios sobre la Hidratación y las Propiedades Resistentes del Hormigón, 63
1. Introducción, 63 2. Materiales, 64 2.1. Cemento, 64 2.2. Escoria granulada de alto horno, 66 2.3. Agregado fino, 66 2.4. Agregado grueso, 66 2.5. Agua, 66 3.Dosificaciones, 66 4. Procedimiento de ensayo, 66 4.1. Estado fresco, 66 4.2. Resistencia a compresión, 67 4.3. Módulo de rotura, 67 4.4 Agua no evaporable, 67 5. Diseño de mezcla, 67 6. Propiedades del estado fresco, 70 7. Efecto sobre la resistencia , 71 7.1 Resistencia a compresión, 71 7.2. Módulo de rotura, 74 8. Efectos sobre la hidratación, 76 9. Conclusiones, 77 10. Referencias, 78...