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Uso del dióxido de carbono para el curado de concreto como
alternativa del curado tradicional para una resistencia f´c=210
kg/cm2 – Huancavelica
Use of carbon dioxide for curing concrete as an alternative to traditional curing for a resistance f´c=210 kg/cm2
- Huancavelica
•
Recibido: 29 de noviembre del 2023 / Aceptado: 17 de mayo del 2024.
RESUMEN
El propósito de este trabajo es determinar la influencia del método de curado con dióxido de carbono (CO2)
en estado gaseoso, en la resistencia a la compresión del concreto para un diseño F’c =210 Kg/cm2. La
investigación es de naturaleza aplicada de nivel explicativo y diseño experimental, además se utilizó los
estándares de las siguientes Normas (NTP y ASTM), con una muestra de 32 probetas (16 muestras curadas con
el método tradicional H2O y 16 muestras experimentales curadas con CO2, en estado gaseoso). Además, para
la comprobación de las hipótesis se utilizaron el DCA y la prueba T student, además se aplicó el test de
normalidad de Shapiro Wilk. Para el concreto curado con el método tradicional, la resistencia promedio fue de
93 kg/cm² a los 7 días, 141.27 kg/cm² a los 14 días, 170.05 kg/cm² a los 21 días, y 211.07 kg/cm² a los 28 días.
Con el curado con CO2, la resistencia fue de 146.4 kg/cm² a los 7 días, 195.39 kg/cm² a los 14 días, 216.04
kg/cm² a los 21 días, y 221.07 kg/cm² a los 28 días. Por tanto, se concluye que el método de curado con CO2
si influye significativamente en la resistencia a la compresión del concreto f’c=210 kg/cm2, ya que se obtuvo
la resistencia requerida en menor tiempo, respecto al concreto patrón con curado tradicional que obtuvo su
resistencia requerida a los 28 días.
Palabras claves: Curado, Dióxido de carbono, Concreto, Resistencia a compresión.
ABSTRACT
The purpose of this work is to determine the influence of the carbon dioxide (CO2) gaseous curing method on
the compressive strength of concrete for a design f'c =210 Kg/cm2. The research is of an applied nature of
explanatory level and experimental design, in addition, the standards of the following Norms (NTP and ASTM)
were used, with a sample of 32 specimens (16 samples cured with the traditional H2O method and 16
experimental samples cured with CO2, in gaseous state). In addition, the DCA and the T student test were used
to test the hypotheses, and the Shapiro Wilk normality test was applied. For concrete cured with the traditional
method, the average strength was 93 kg/cm² at 7 days, 141.27 kg/cm² at 14 days, 170.05 kg/cm² at 21 days,
and 211.07 kg/cm² at 28 days. With CO2 curing, the resistance was 146.4 kg/cm² at 7 days, 195.39 kg/cm² at
14 days, 216.04 kg/cm² at 21 days, and 221.07 kg/cm² at 28 days. Therefore, it is concluded that the CO2
curing method does have a significant influence on the compressive strength of the concrete f'c=210 kg/cm2,
since the required strength was obtained in less time, with respect to the standard concrete with traditional
curing, which obtained its required strength at 28 days.
Keywords: Curing, Carbon dioxide, Concrete, Compressive strength.
Revista de Investigación Científica Siglo XXI (2024)
https://doi.org/10.54943/rcsxxi.v4i1.498
Vol. 4, Núm. 1, pp. 01 - 08
ARTÍCULO ORIGINAL
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1. INTRODUCCIÓN
El concreto, es un material de construcción a base
de una combinación de cementos, agregados
(arena y grava), agua y aditivos. Esta mezcla se
utiliza ampliamente en el ámbito de la construcción
debido a su resistencia, durabilidad, trabajabilidad
en estado fresco y versatilidad (Mehta y Monteiro,
2014).
La relevancia del concreto en el ámbito de la
construcción radica en sus propiedades y
características, que lo convierten en un material
versátil y confiable. Es un material firme al fuego
y además es muy económico, por lo que lo
transforma en el material más usado y valorado en
el área de la construcción. Se adapta muy bien a los
diferentes tipos de climas y es resistente al
congelamiento y al agua, lo que lo hace ideal para
su uso en pavimentos, presas, canales, etc. (De la
Fuente y Castro, 2019).
El diseño de mezcla del concreto es el proceso para
determinar las proporciones adecuadas de los
materiales constituyentes, como cemento, agua,
agregados y aditivos, para lograr las propiedades
deseadas del concreto en términos de resistencia,
durabilidad, trabajabilidad y otros requisitos
específicos de la aplicación. Es un paso crucial en
la producción de concreto de alta calidad y
garantiza que el material cumpla con los estándares
y especificaciones establecidos. (Huanca, 2006)
Existen diversas causas físicas y químicas por las
cuales el concreto puede no alcanzar su máxima
resistencia. Algunas de estas causas incluyen
problemas en el proceso de curado, deficiencias en
el diseño de mezcla, calidad de los materiales
aplicados y condiciones ambientales
desfavorables.
El curado del concreto es un proceso crucial para
asegurar el desarrollo adecuado de su
caracterización físicas y químicas, al igual que para
lograr la máxima resistencia y durabilidad del
material. El curado consiste en mantener el
concreto húmedo y protegido durante un periodo
de tiempo determinado después de su colocación y
endurecimiento inicial. Este proceso permite una
hidratación adecuada del cemento y la formación
de una estructura interna densa y resistente.
La importancia del cuidado del agua en el Perú
radica en la insuficiencia de los recursos hídricos y
la falta de preservar este recurso vital para
garantizar el desarrollo sostenible y la protección
de la población. El Perú es un país que enfrenta
desafíos relacionados con la disposición y la
calidad del agua debido a factores como las
alteraciones climáticas, como también la
contaminación y la gestión inadecuada de los
recursos hídricos.
Existen varios métodos de curado del concreto
alternativos al curado convencional con agua.
Estos métodos buscan proporcionar condiciones
suficientes de humedad y temperatura para
favorecer la hidratación del cemento y el desarrollo
de las propiedades deseadas del concreto. Algunos
de los métodos alternativos incluyen el curado
químico, el curado con membranas, el curado con
compuestos poliméricos y el curado térmico.
En noviembre del 2022 la carga con lo que accede
el agua a los domicilios de la ciudad de
Huancavelica bajo e inclusive, el servicio de agua
potable se terminó cortando en las edificaciones de
más de tres plantas y en las viviendas que están en
las zonas altas y medias de la ciudad. De acuerdo
al dato que gestiona la Empresa Municipal de Agua
Potable y Alcantarillado (EMAPA) Huancavelica,
lo antes señalado se debió a la falta de lluvia que se
presentó en ese mes, lo que afecto a los
manantiales del recurso hídrico que suministra a
las plantas que proporcionan el servicio de agua de
consuno a la ciudad, esta situación continuo
durante al menos 15 días más, y se estima que esta
situación se agrave poco a poco con el pasar de los
años a consecuencia de la alteración climática y al
agente contaminante ambiental, por lo que es
importante el uso adecuado y responsable de este
recurso hídrico de vital importancia para la
población y por ende es imperativo para el ámbito
de la construcción reducir al máximo el uso del
agua y encontrar otros métodos en la preparación y
mantenimiento del concreto.
2. MATERIAL Y MÉTODOS
El ámbito de estudio abarcó la ciudad de
Huancavelica y se realizó en Laboratorio de
Tecnología del Concreto de la Escuela Profesional
de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de
Huancavelica (UNH). El análisis y obtención de
datos para la investigación, se realizó el año 2023
con el objetivo de medir las distintas resistencias a
compresión con los dos métodos, curado
tradicional (curado con agua) y dióxido de carbono
(CO2) en estado gaseoso.
Fernando Javier Espinoza Daniel
fernando.espinoza.daniel@gmail.com
1 Bachiller en Ingeniería Civil en la Universidad
Nacional de Huancavelica, Huancavelica,
Perú.
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La investigación es de naturaleza aplicada, nivel
explicativo y de diseño experimental, además se
utilizó los estándares de las siguientes Normas
(NTP y ASTM). Para la investigación se empleó la
población de 32 probetas de concreto cilíndricos de
diámetro de 10 centímetros y una altura de 20
centímetros, y se desarrolló un comparativo entre
las resistencias del curado tradicional con agua en
laboratorio de tecnología del concreto y curado con
dióxido de carbono (CO2) en estado gaseoso, para
descubrir cuanto influye en la resistencia del
concreto F’c= 210 Kg/cm2.
Para comparar los datos se utilizó ANOVA
(Análisis de Varianza) de un factor, DCA (Diseño
Completamente Aleatorio), la prueba Shapiro-
Wilk para determinar la normalidad de los grupos
involucrados en el proceso y la prueba estadística
de T student. Intervalo de confianza para la media
con un nivel de significancia del 5 %.
3. RESULTADOS
GRANULOMETRIA DEL AGREGADO
GRUESO
Los ensayos granulométricos se realizaron en el
Laboratorio con una muestra de 3625 gramos de
árido grueso cumpliendo con las especificaciones
técnicas en cuanto a la proporción de muestra para
dicho ensayo, en donde el tamaño máximo nominal
(TMN) del árido grueso es 3/4”. La curva
granulométrica del árido grueso como se observa
en la figura 1 cumple con los indicativos en la NTP
400.037 respecto al límite granulométrico mínimo
y límite granulométrico máximo del árido grueso,
porque el porcentaje que pasa del árido grueso está
entre los límites granulométricos.
GRANULOMETRIA DEL AGREGADO
FINO
Los ensayos granulométricos se realizaron en el
laboratorio con una muestra de 3925 gramos de
árido fino cumpliendo con las especificaciones
técnicas en cuanto a la proporción de muestra para
dicho ensayo, en donde el Tamaño Máximo
Nominal (TMN) del árido grueso es 3/4”.La curva
granulométrica del árido fino como se aprecia en la
figura 2 cumple con (NTP 400.037, 2018) respecto
al límite granulométrico mínimo y límite
granulométrico máximo del árido fino, porque la
proporción que pasa del árido fino está entre los
límites granulométricos.
PROPIEDADES DEL AGREGADO GRUESO
El peso unitario suelto (PUS), el peso unitario
compacto (PUC), el peso específico sumergido y
absorción y determinación del contenido de
humedad del agregado grueso se efectuaron en el
Laboratorio de tecnología del concreto de la
Figura 1. Curva granulométrica del agregado grueso.
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Escuela profesional de Ingeniería Civil de la
Universidad Nacional de Huancavelica según los
lineamientos NTP de la Norma Técnica Peruana.
400.017. En resumen, se obtuvieron los resultados
del cuadro 1.
PROPIEDADES DEL AGREGADO FINO
El peso unitario suelto (PUS), el peso unitario
compacto (PUC), el peso específico sumergido y
absorción y determinación del contenido de
humedad del agregado fino se efectuaron en el
Laboratorio de tecnología del concreto de la
Escuela profesional de Ingeniería Civil de la
Universidad Nacional de Huancavelica según los
lineamientos NTP de la Norma Técnica Peruana.
400.017. En resumen, se obtuvieron los resultados
del cuadro 1.
DISEÑO DE MEZCLA
Una vez caracterizados los áridos gruesos y finos,
se lleva a cabo el diseño de mezcla para especificar
la cantidad de material que se utilizará para u
concreto de resistencia de f′c = 210 kg/cm2 por el
método del ACI. Se siguió el siguiente proceso:
• Datos generales para el diseño de mezcla:
f´c = 210 kg/cm2, Cemento portland tipo
1, ϒcem = 3110 kg/m3, ϒagua = 1000
kg/m3.
• Obtenemos el tamaño máximo nominal
del agregado grueso, que para esta
investigación fue de ¾”.
• Dado que los datos de prueba estadísticos
no están disponibles, el valor de
resistencia promedio requerido se
determina utilizando el cuadro 2.
• Para esta prueba, se seleccionó un
asentamiento de 1 pulgada a 4 pulgadas
de acuerdo con la norma.
• El contenido de aire capturado del árido
grueso de un TMN de 3/4 de pulgada es
del 2 %.
Figura 2. Curva granulométrica del agregado fino.
Tabla 1
Propiedades físicas de los agregados.
Características
Und
Agregado fino
Agregado grueso
1
Peso unitario suelto
Kg/m3
1592.926
1352.218
2
Peso unitario compactado
Kg/m3
1774.281
1425.659
3
Peso específico de masa
Kg/m3
2.181
2.413
4
Absorción
%
6.564
2.489
5
Contenido de humedad
%
5.721
2.144
6
Módulo de fineza
-
2.69
6.92
7
TMN
Pulg
-
3/4
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Tabla 2
Resistencia promedio requerida. (ACI 211).
Resistencia a compresión
especificada f´c (kg/)
Resistencia promedio
requerida f´c (kg/)
• Para un (TMN) de 3/4 pulgadas del árido
grueso y un asentamiento de 1 a 4
pulgadas la cantidad aproximada de agua
o líquido será de 205 lt/m³.
• Interpolamos la relación de f’cr sin aire
para determinar la relación agua/cemento
(a/c = 0.558).
• Calculamos el contenido de cemento
dividiendo el volumen de agua con la
relación agua/cemento, obteniendo 8.64
bol/m3.
• Se calculo la cantidad de agregado grueso
y fino según las tablas y formulas
proporcionadas por el ACI, obteniendo
899.591 kg/m3 y 619.004 kg/m3
respectivamente.
• Realizamos la corrección por humedad de
agregados y aporte de agua obteniendo
los siguientes resultados de diseño de
mezcla.
DOSIFICACION EN PESO (kg)
Cemento
A Fino
A Grueso
Agua
1
1.78
2.50
24.63
DOSIFICACION EN VOLUMEN (m3)
Cemento
A Fino
A Grueso
Agua
1
1.58
2.71
24.63
ENSAYO DE ASENTAMIENTO Y
ELABORACION DE PROBETAS
Para el proceso del mezclado se hace uso de una
mezcladora electrónica de concreto en buenas
condiciones de utilidad, con la cual cuenta el
Laboratorio de Tecnología del Concreto de la
Universidad Nacional de Huancavelica. Una vez
que se ingresaron la totalidad de los materiales se
dejó mezclar durante un tiempo de 5 minutos.
Se realizo la prueba del cono de Abrams, para
comprobar la consistencia, proporcionándonos un
asentamiento de 3 pulgadas, como se muestra en la
imagen N° 1, con este slump se procede al cargado
de los moldes cilíndricos.
Para este estudio de exploración se utilizaron
moldes cilíndricos de 10cm X 20cm, y el llenado
de los moldes cilíndricos, la mezcla se compacta
en tres capas, usando un badilejo y una pala
pequeña, después de la primera capa de mezcla, se
hace la compactación con una varilla lisa, a través
de varias penetraciones, luego se golpeó en los
costados con un martillo de goma, este paso se hizo
para eliminar las burbujas de aire en el concreto.
Figura 3. Ensayo de asentamiento.
CURADO DE PROBETAS POR EL METODO
TRADICIONAL
La (ASTM C-192), recomienda la preparación y
tratado de muestras de concreto en el laboratorio,
requiere que las muestras se sumerjan en agua o
también en un ambiente con una humedad relativa
del 95% y una temperatura más baja de 23 ± 2°C.
Las muestras se sumergieron en un tanque de
curado a una temperatura entre 20 °C y 28 °C y se
curaron en el tanque de curado durante 7, 14, 21 y
28 días, una vez finalizado los días de curado se
retira las muestras para realizar las pruebas de
ensayo.
Figura 4. Curado de probetas con agua en tanque
temperado.
CURADO DE PROBETAS CON DIOXIDO
DE CARBONO
Para poder realizar el curado con dióxido de
carbono de las probetas, se procedió a elaborar una
cámara de dimensiones 60 cm x 60 cm x 50 cm.
Por otro lado, la cámara tiene que conservar una
temperatura de 25°C +/- 5°C, por lo que se instaló
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un termostato y focos calentadores. Para poder
controlar la cantidad de gas utilizado se utilizó un
manómetro.
Una vez colocadas las probetas dentro de la cámara
de curado se procedió a sellarlas para evitar fugas
de CO2, todo esto con la finalidad de curar las
probetas de concreto por un periodo de 7, 14, 21 y
28 días.
Figura 5. Curado de concreto con dióxido de
carbono.
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA
COMPRESION
Las pruebas de resistencia a compresión del
concreto se realizaron según los criterios de las
normas técnicas (NTP 339.034 y ASTM C399).
En el grafico N° 1, se muestra el resultado del
ensayo de resistencia a la compresión de las
probetas curadas por el método tradicional a
diferentes edades. Además, podemos apreciar que
el concreto alcanza su resistencia de diseño a los
28 días.
En el grafico N° 2, se muestra el resultado del
ensayo de resistencia a la compresión de las
probetas curadas con dióxido de carbono a
diferentes edades. Además, podemos apreciar que
el concreto al usar este método alcanza su
resistencia de diseño en un promedio de 18 días
como podemos observar en el grafico N° 4.
4. DISCUSIÓN
A la edad de 7, 14, 21 y 28 días se obtuvo una
resistencia a compresión mayor por el método de
curado con dióxido de carbono respecto al método
de curado tradicional con agua, como se observa
en el grafico N° 3; lo cual, llega a coincidir con la
investigación de Raissa Leticia Rojas Franco
(2021), “Proceso de curado con dióxido de carbono
(co2) en losas de hormigón armado”, ya que en sus
conclusiones señala que es factible incluir al
di´oxido de carbono como agente en la ayuda al
curado del concreto.
En contraste con la investigación “Caracterización
física de un hormigón geopolimérico curado por
co2.” Sarah María López Velásquez (2019), La
resistencia a la compresión de todas las probetas, a
una edad de 40 días, tiende a estabilizarse
independientemente del método de curado
implementado, entre ellos el método de curado con
dióxido de carbono.
El método de curado con dióxido de carbono se
puede usar para madurar en menor tiempo el
concreto para la obtención de la resistencia
requerida de un concreto; en comparación con el
método de curado tradicional que alcanza su
resistencia optima a los 28 días de curado. Por otra
parte, se puede considerar un método ecológico ya
que reduce el desperdicio y contaminación del
agua; además, que le da un uso al dióxido de
carbono.
0
50
100
150
200
250
7 días 14 días 21 días 28 días
93
141.27 170.05
211.07
RESISTENCIA A LA
COMPRESION KG/CM2
DIAS DE CURADO
Figura 6: Variación de la resistencia a la compresión del concreto respecto
a los días de curado con el método tradicional (Agua).
7 | P á g i n a
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
7 días 14 días 21 días 28 días
146.40
195.39 216.04 221.07
RESISTENCIA A LA
COMPRESION KG/CM2
DIAS DE CURADO
Curado con H2O
Curado con CO2
0
50
100
150
200
250
7 días 14 días 21 días 28 días
RESISTENCIA A LA
COMPRESION KG/CM2
DIAS DE CURADO
Curado con H2O Curado con CO2
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
0 7 14 21 28
RESISTENCIA A LA COMPRESION
(kg/cm2)
DIAS DE CURADO
Figura 7. Variación de la resistencia a la compresión del concreto respecto a los
días de curado con dióxido de carbono (Co2).
Figura N° 8. Resistencia a la compresión para ambos métodos de curado.
Figura N° 9. Comparación de la maduración del concreto con ambos métodos de
curado.
8 | P á g i n a
La visión de la presente investigación es que el uso
del Dióxido de carbono se pueda dar a gran escala
principalmente en la elaboración de concretos
prefabricado, y que la fuente de CO2 se obtenga de
los residuos de emisión de gases producto de la
elaboración del cemento a través del proceso de
captura y secuestro del carbono.
5. AGRADECIMIENTOS
Al programa presupuestal 066-2023-II, por el
financiamiento para la realización del presente
trabajo de investigación organizado por el
vicerrectorado de Investigación de la Universidad
Nacional de Huancavelica.
6. REFERENCIA
ASTM C-192. “Preparación y curado de mezclas
de concreto en laboratorio.”.
Huanca, S. L. (2006). Diseño de mezclas de
concreto. Universidad Nacional del
Altiplano, Facultad de Ingeniería Civil,
Perú.
López, S. M. (2019). Caracterización física de un
hormigón geopolimérico curado por co2.
Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. (2014). Concreto.
Microestrutura, propriedades de
materiales, 2.
NTP 339.034. (2015). “HORMIGÓN
(CONCRETO). Método de ensayo
normalizado para la determinación de la
resistencia a la compresión del concreto
en muestras cilíndricas.”.
NTP 400.017. (2011). “AGREGADOS. Método de
ensayo normalizado para determinar la
masa por unidad de volumen densidad
("Peso Unitario") los vacíos en los
agregados.”.
NTP 400.037. (2018). “Agregados para concreto.
Requisitos.”.
Rojas, R. L. (2021). Componente químico del agua
en la resistencia del concreto arma
Técnica didáctica en el proceso
experimental de curado con dióxido de
carbono (co2) en losas de hormigón
armado [Tesis de título, Universidad
Laica Vicente Rocafuerte de Guayaquil].
Repositorio institucional.
Torres, A. (2004). Curso básico de tecnología del
concreto para ingenieros civiles. Lima,
Perú: Universidad Nacional de
Ingenieria.
