Bienvenidos

Ing. Amando Padilla RamirezIng Gilberto Galindo CastroIng. Luis Miguel MorelosGilberto Contreras

M t i l t lMateriales compuestos en la construcción

Concretos PoliméricosConcretos Poliméricos

Concretos PoliméricosConcretos Poliméricos

• El concreto polimérico es un material compuesto conmaterial compuesto con propiedades tales que le permiten ser usado enpermiten ser usado en muchos casos como un sustituto de los concretos Portland normales.

Que es el Concreto Polimérico?Es una mezcla de: 

Resinas poliméricas (poliéster, acrílicas, epóxicas, furánicas)

Cargas minerales ( arenas, cuarzos, carbonatos, sílicas)

Fibra de vidrio

Que permite un rápido curado y alta resistencia mecánica mínima absorciónresistencia mecánica, mínima absorción de agua

ConcretoConcreto Polimérico

Resina Refuerzos AditivosCargas

Resina(Catalizador,

acelerador, etc.)

Refuerzos(Fibra de Vidrio,

Varilla, etc.)

Aditivos(Pigmentos,

humectantes, etc.)

(Arena Silca, Marmolina,

Carbonate de Calcio)

Si ilit d t P tl dSimilitud con concreto PortlandConcreto Polimérico• Resina

Concreto Portland• Cemento

• Cargas (arena,talco, carbonato de calcio)

• Arenas y gravas

• Catalizador• Fibras

• Agua• Refuerzos (varillas)Refuerzos (varillas)

• VentajasVentajas – Alta resistencia mecánica– Alta resistencia al rayadoAlta resistencia al rayado– Alta resistencia al agua– Alta resistencia química– Alta resistencia química– Alta resistencia a UVImpermeable– Impermeable

Soporte para equipos eléctricosSoporte para equipos eléctricos

• Bajo peso especifico• Alta resistencia mecánica. Resistencia a la flexión y tensión son y

superiores a la del concreto

• Alta resistencia química a ácidos, álcalis y otros elementos corrosivos

• Baja absorción de humedad. Menos 1% (ASTM D‐570) 

• Resistente al impacto. (ASTM D‐2444)

• Estable bajo condiciones de congelación

Comparación con concreto normalComparación con concreto normal

Característica Concreto de Concreto Cemento Polimérico

Peso Volumétrico Kg/m3 2200-2400 1500-2400gResistencia. Compresión Kg/cm2 51-611 509-1528Resistencia Tensión Kg/cm2 11-74 153-560Resistencia. Tensión Kg/cm 11-74 153-560Módulo elástico x106 Kg/cm2 0.05-0.40 0.10-0.45R i t i l C t K / 2 8 4 9 1 45 6 49 2Resistencia al Corte Kg/cm2 8.4-9.1 45.6-49.2Resistencia. Ciclos C l i t /d l i t

750/25 1600/0Congelamiento/descongelamiento (Ciclos / % perdida peso)

Aplicacionesp• Construcción y yvivienda

• Industria química• Industria química• Procesamiento de alimentos

• Ingeniería minera y• Ingeniería minera y civil

DuctosDuctos

dDrenado

A li iAplicaciones T b í i d• Tubería por vaciado vertical y vibrado  entre dos moldesdos moldes.

• Que son empleadas para el manejo de aguasel manejo de aguas agresivas (aguas negras, desechos químicos)desechos químicos)

D t t bDuctos y tubos

Puede ser usado para fabricar o reparar tuberías

Las tuberías de concreto, se vacían verticalmente dentro de moldes metálicos  usando vibración para la póptima compactación de acuerdo a los estándares de vaciados de concreto hidráulico.

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

Tuberías rígidas resistentes a al corrosión li t d t t d jampliamente usadas en estructuras de manejo 

de aguas de desecho 

Las tuberías son económicamente viables por su bajo mantenimientoviables por su bajo mantenimiento en la industria del manejo de aguas industriales y de desecho, fosos l t i t t lcolectores,  secciones estructurales y 

en la Industria minera

Resistencia a solventes y Químicos

Concreto Polimérico

Cemento PortlandPolimérico

Agua Ok PermeableGasolina Ok PermeableGasolina Ok PermeableAceite Hidráulico Ok PermeableSosa cáustica) Ok CorroeSosa cáus ca) Ok CorroeÁcidos Ok CorroeSales terreas Ok CorroeO Co oe

Aplicaciones EléctricasAplicaciones Eléctricasasilantes de bajo y alto voltaje

Pisos industrialessos dust a es

• Losetas para pisoPi i d i l• Pisos industriales– Automotrices– Estampado– Químicos– Electromecánicos

• Sistemas de reparación rápidos

Reparaciones

Cámara atacada por sulfatosRetiro de concreto dañado

Aplicación de concreto polimérico Paredes reparadas

R iAntes      

Reparaciones

DespuésRelleno de juntas

Después

Montajes de estructuras

Reparación de grietas

Reparaciones

Tiempo de curado de 1 hora dependiendo del temperatura del ambiente y de las superficiestemperatura  del ambiente y de las superficies

Otras aplicacionesOt as ap cac o es• Partes resistentes a la 

corrosión• Soportes de postes• Soportes para Cabinas 

eléctricas• Soportes para señalizaciones 

de tránsito

ConstrucciónConstrucción

FachadasAlfeizar de ventanasAlfeizar de ventanas

/ Wall claddings

Industria sanitaria

Cocinas y tarjasCoc as y ta jas

Soportes de maquinariaSopo tes de aqu a a

Otras aplicacionesaplicaciones

Escultura del gorila plateado en g pconcreto polimérico para el 

Zoológico londinense.

Donde usar el Concreto PoliméricoDonde usar el Concreto Polimérico

• Debido a un costo mayor que el cemento• Debido a un costo mayor que el cemento Portland, los concretos poliméricos deben ser 

d l li i l l lusados solo en aplicaciones en los cuales los altos costos sean justificados por:– Propiedades superiores, mecánicas químicas– Menor costo de mano de obraMenor costo de mano de obra– Menor requerimiento de energía durante el proceso y manejoproceso y manejo. 

Debido a sus propiedades el concreto polimérico 

• Producción de productos prefabricados para sistemas de drenado

p p ptiene múltiples aplicaciones en nuestros días:

• Producción de productos prefabricados para sistemas de drenado y alcantarillado en puentes

• Producción de canales, conductos de desagüe, registros delProducción de canales, conductos de desagüe, registros del drenaje y de tanques industriales,

• Producción de tanques industriales para electrólisis de materiales q pno ferrosos

• Producción de producción de los registros y canales de drenado de aguas residuales industriales agresivas, y tanques de almacenaje para sustancias corrosivas, e.g. los ácidos, bases.

• Recubrimientos de alta resistencia química en ductos, cámaras, etc.

V i bl d F l ió d lVariables de Formulación de los Concretos PoliméricosConcretos Poliméricos

Ti t id dTipo y contenido de:Resina (poliéster, epóxica)Resina (poliéster, epóxica)Cargas (arenas, talcos, etc.)Refuerzos (fibras de vidrio, carbón)CatalizadorCatalizador 

Importancia de la resina

• La resina, funciona como aglutinante o matriz, d b ddebe de:– mojar y adherir las cargas, j y g– proteger al concreto del medio ambiente, evitando la absorción de agua yevitando la absorción de agua y 

– ser capaz de transferir la carga a los agregados.

Tipos de resina en los Concretos PoliméricosPoliméricos

Tipos de resinas más usualesConcreto

Tipos de resinas más usualesPoliéster

Epoxi

FuranoEpóxica Acrílica (PMMA)

PMMA

Poliéster

( )Furánicas

0 50 100 150 200 250

Resistencia a la Compresión MPa

Características de las Resinas másCaracterísticas de las Resinas más comunes 

Resina CaracterísticasPoliéster isoftálica Resistencia a sistemasPoliéster isoftálica Resistencia a sistemas

corrosivos. Poliéster Ortoftálica Uso generales buenasPoliéster Ortoftálica Uso generales, buenas

propiedades mecánicasMezclas con DCPD Baja viscosidad mayorMezclas con DCPD Baja viscosidad mayor

capacidad de carga Epóxica Alta resistencia mecánica y a la p y

corrosión

Características de las resinas poliéster en losCaracterísticas de las resinas poliéster en los concretos poliméricos

Resina Características Aplicaciones

Poliéster Relativamente fuerte, buena adhesión a otros

Debido a su bajo costo, ampliamente

materiales, buena resistencia química y al

l i

, pusado en paneles para edificios públicos

i l icongelamiento, pero alto encogimiento en el proceso

y comerciales, pisos, tubería, escaleras, y otras aplicaciones deproceso. otras aplicaciones de vaciado.

Características de las resinasCa acte st cas de as es as

•Las resinas son formuladas tomando en•Las resinas son formuladas tomando en cuenta las necesidades del usuario final.

•Son resilentes, promovidas, no tixotrópicas, formuladas para usarse con varias cargas en laformuladas para usarse con varias cargas en la fabricación de concreto polimérico y productos similaressimilares.

Selección de resinasSelección de resinas

R lt i t t l l i d d• Resulta importante no solo las propiedades mecánicas y químicas de la resina, 

Sino también laSino también la viscosidad y capacidad decapacidad de incorporación de cargascargas.

• Resina Ortoftalica:A596‐07

• Resina Ortoftalica Modificada A834‐PP‐08A08A

• MI21BG Resina isoftálica

Resina Ortoftálica A596‐07Resina Ortoftálica A596‐07

• Alta aceptación de carga.• Tiempos de gelado y curado apropiados para tener altos 

índices de productividadíndices de productividad.• Buen desarrollo de dureza• Buena resistencia al impacto• Buena resistencia al impacto• Exotermia controlada que permite evitar estrellamientos en 

procesos de alta productividad.p p• En ciclos normales de producción generalmente no requieren 

post‐curado.

Resina Ortoftálica A596‐07

• El compuesto polimérico fabricado presenta buena p p presistencia al intemperismo.

• Baja absorción de agua.j g• Resistencia química moderada en ambientes alcalinos o ácidos.

• En ambientes donde los requerimientos de resistencia a la corrosión son elevados se sugiere contactar al grepresentante de ventas para solicitar asistencia técnica.

Selección de cargasSelección de cargas

L i d f i• La carga tiene dos efectos importantes, – Uno en la resistencia mecánica y – El otro en la cantidad de resina requerida debido a la absorción de resina por parte de la carga.la absorción de resina por parte de la carga. 

Mi t l b ió á• Mientras menor sea la absorción, menor será la cantidad de resina requerida y el costo será menor. 

A834 PP 08A O M difi dA834‐PP‐08A Orto Modificada, 

Presenta las mismas características que la A‐596‐07 con las siguientes variantes: 

Las resinas Orto‐Modificadas generalmente son mas        económicaseco ó cas

Menor viscosidad con alto contenido de sólidos. 

Color ámbar, mas obscuro que una Ortoftalica.

A834‐PP‐08A Orto Modificada

• Las resinas Orto Modificadas por su composición química tienden a atacar los desmoldantes y pegarsequímica tienden a atacar los desmoldantes y pegarse a los moldes de PRFV, por lo cual es recomendable usarla en moldes de caucho de silicón (RTV)usarla en moldes de caucho de silicón (RTV).

• Si se usa en Moldes de PRFV se recomienda primero realizar una serie de pruebas con su desmoldanterealizar una serie de pruebas con su desmoldante, antes de iniciar producción.

Consumo de Resina Poliéster en el Concreto PoliméricoConcreto Polimérico

• El nivel de resina en una formulación típica• El nivel de resina en una formulación típica varia entre 12% y 18%.

• Estos niveles pueden subir o bajar según lo eficiente de la compactación de los agregados p g go la fluidez requerida.

Tipos de Cargas de los concretos poliméricosp g p

d á d l• Además de arenas, se emplean :Gravas, carbonatos, talcos, silicas, granito, cuarzo, cerámicas, microesferas de vidrio, y cargas 

tálimetálicas.• Generalmente, los materiales sólidos 

b b t d dno absorbentes pueden ser usados en como cargas

Selección de las CargasSelección de las Cargas

l l ó d d b d lEn la selección de una carga,  se debe considerar las siguientes características

•Bajo costo, disponibilidad 

ilid d d j d dh ió•Facilidad de mojado                 Buena adhesión

•Baja abrasividadBaja abrasividad

•Baja absorción de aceite Alta Resistencia química

•Baja absorción de humedad    Alta estabilidad térmica

Efecto del tipo de Carga  en las Propiedades de Concretos poliméricosPropiedades de Concretos poliméricos

Variables:Tipo de cargaTipo de cargaTamaño y distribución de partículaGrado de compactación (factor deGrado de compactación (factor de empaquetamiento

Selección de cargasSelección de cargas

• El factor de empaquetamiento está involucrado también con el cantidad de resinainvolucrado también con el cantidad de resina ya que esta deberá de llenar los huecos entre las partículaslas partículas. 

• Por lo que mientras mayor sea el factor de empaquetamiento, menor será la cantidad de resina.

Factor de empaquetamientoFactor de empaquetamiento

En un sistema de un solo tamaño de partículas , el volumende partículas , el volumen ocupado por las esferas es del 60 al 64% del volumen deal 64% del volumen de empaquetamiento

l l d d d 40%Por lo que alrededor de un40% corresponde a huecos entre las

í lpartículas

Factor de empaquetamiento

La forma de incrementar el factor de empaqueta-miento es empleando al menos psistemas binarios de partículas. p

Si se emplean sistemas terciarios o c aternarios elterciarios o cuaternarios el factor de empaquetamien-to se incrementase incrementa.

Factor de empaquetamiento

Obviamente, si el tamaño de la partícula fina es más pequeña, la densidad de empaquetamiento se i tincrementa.

Factor de empaquetamientoFactor de empaquetamiento

Densidad de empaquetamiento teórico y experimental para sistemas mono, bi, ter y cuaternariospara sistemas mono, bi, ter y cuaternarios

C M ll Diá R l F X1 X2 X3 X4 C l l d E i t lComposición Densidad de empaque %

Compo-

nente

Malla Diáme-tro

Rel Diáme-

tros

Fracc en Vol

de

X1 X2 X3 X4 Calculado Experimental

huecos1 0.5050 316 45.3 1.000 60.5 582 14 0.0610 38 37.5 0.726 0.274 85.9 803 60 0.0110 7 37.5 0.647 0.244 0.109 94.2 89.24 400 0.0016 1 42.5 0.607 0.230 0.102 0.061 97.5 95.1

BeneficiosBeneficios

• El incrementar el factor de empaquetamiento a permitido reducir la cantidad de resina, en el concreto.

Mezcla típica de agregadosMezcla típica de agregados

Diámetro medio mm

Composición %

Arena Malla 6 1.67 32%

Polvo de mármol grueso 1.19 a 0.83 38%

Arena malla 30 0.58 19%

Carbonato de calcio malla 0 043 11%Carbonato de calcio malla 325

0.043 11%

Resistencia a la compresión de concretos li é i (k / 2)poliméricos (kg/cm2)

Ventajas de los concretos poliméricos

•Debido a los componentes naturales es un materialDebido a los componentes naturales es un material favorable al medio ambiente, los desechos pueden ser usados nuevamente en el proceso de producción,usados nuevamente en el proceso de producción, •Buena adherencia a los materiales de la construcción (acero, concreto tradicional), •Buena capacidad de amortiguar las vibraciones, debido a la resina  contenida  en el material, •Posibilidad para obtener superficies muy lisas que garantizan muchos usos prácticos, 

Ventajas de los concretos poliméricos

•Posibilidad para diseñar acabados y colores  específicos.os b dad pa a d se a acabados y co o es espec cos•Alta durabilidad  del color y alta  resistencia a la radiación UV), •Resistencia a cambios climáticos  y factores atmosféricos  •Tiempos de instalación cortos  •Fácil de perforar, l y cortar con sierras de  diamante Al i i l b ió ( bl i )•Alta resistencia a la abrasión (comparable con granito).

Costos y tiempos dde proceso

Composición del costo del concreto poliméricoComposición del costo del concreto polimérico

Ventajas y desventajas del Concreto 

• Los tiempos de procesos del concreto polimérico son

Polimérico

• Los tiempos de procesos del concreto polimérico son cortos. – Generalmente de 8 a a 10 veces menores  que los del concreto Portland.

• Los costos son generalmente mayores, aunque en algunos casos bajo las mismas condiciones de g jresistencia mecánica pueden ser menores que los del cemento Portland.

Tiempo de Proceso (tapa de registro)p ( p g )

Operación Concreto Polimérico Concreto Portland

Minutos Horas Minutos Horas

Preparación molde 15 0.25 15 0.25

Mezclado 15 0 25 15 0 25Mezclado 15 0.25 15 0.25

Desmolde 40 0.67 120 2.0

Curado 70 1.17 2880 48.0

Total 140 2.33 3030 50.5

Costo unitario (mismo espesor de tapa)Costo unitario (mismo espesor de tapa)

Concreto polimérico

Concreto Portland

4187 1100Costo primo 4187 1100

Proceso 100 100Proceso 100 100

Indirectos 35 35

Mano de obra 33 707

Total 4355 1942

Costo unitario (misma resistencia mecánica)( )

C t C tConcreto polimérico

Concreto Portland

C 2094 1100Costo primo 2094 1100

Proceso 100 100Proceso

Indirectos 35 35

Mano de obra 32.7 707.0

2261 1942Total 2261 1942

Porque usar Concreto Polimérico

• Costo efectivo. Largo tiempo de vida y bajo costo de i imantenimiento

• Reduce costos de instalación. No requiere de equipos especiales

• Por su alta resistencia química • Por su baja permeabilidad

ProcesosProcesos

• Batch (mecánico o manual)Batch (mecánico o manual)• Continuo 

ProcesoProceso

El proceso de mezclado no difiere sustancialmente del proceso de mezclado del concreto Portland.p

• Pesar componentes• Vaciar la resina, • Mezclar con la resina las cargas iniciando por la mas fina 

hasta la mas gruesahasta la mas gruesa• Finalmente mezclar el catalizador y• Vaciar y compactar (vibrar) y esperar curadoVaciar y compactar (vibrar) y esperar curado

Agregar las mallas intermedias.., Agitar

Resina

,Después las mas

grandes

g

Adicionar Pigmentos y Agitarg y

aditivosg

AgitarAgregar la malla

mas fina.

Vaciar a molde (s)

AgitarAgregar Catalizador

ProcesosProcesos

• Por lote• Por lote– De concreto– Tanque de mezclado– Olla de mezclado con brazo esclavo

• Vaciado Continuo• Vaciado Continuo– Equipos de dosificación 

icontinuaDe 5 a 300 kg/min.

Concretos Poliméricos LigerosConcretos Poliméricos LigerosUso de micro esferas deUso de micro esferas de cristal de boro silicato

Carga LigerasCarga Ligeras 

• Tipos de microesferas• Propiedades de micro esferas• Ventajas y limitacionesVentajas y limitaciones• Aplicaciones

Mas fuertes más ligerasMas fuertes más ligeras

Efecto en el peso específico2.5

Grano gruesoMicroesfera

2

o

Micro esfera

1.5

so es

pecífico

0 5

1

Pes

0

0.5

0

52% 62%

% en vol de carga

Efecto de las micro esferas en propiedades mecánicas

Efecto de micro esfera en concreto polimérico

Efecto de micro esfera en concreto polimérico

Gracias!!Gracias!!