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Trabajo de investigación
Resistencia, permeabilidad y microestructura del hormigón 
autocompactante con ceniza de cascarilla de arroz
Divya Chopraa,*, Rafat Siddiquea, Kunalb
aDepartamento de Ingeniería Civil, Universidad Thapar, Patiala, Punjab, India
bDepartamento de Biotecnología, Universidad Thapar, Patiala, Punjab, India
información del artículo
Historial del artículo:
Recibido el 16 de octubre de 2014 
Recibido en forma revisada el 29 de 
noviembre de 2014
Aceptado el 12 de diciembre de 2014 
Publicado en línea el 2 de enero de 2015
Palabras clave:
Hormigón autocompactante Ceniza 
de cáscara de arroz
Fuerza
Permeabilidad
* Autor correspondiente.
Correos electrónicos:divyachopra90@yahoo.co
dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.12.005
1537-5110/©2014 IAGRE. Publicado por Elsevier Ltd. Todo
El hormigón autocompactante (SCC) se caracteriza por su deformabilidad y resistencia a la segregación. 
Fluye por su propio peso manteniendo una composición homogénea. Este estudio presenta el efecto de 
reemplazar el contenido de cemento con ceniza de cáscara de arroz (RHA) como materiales cementicios 
suplementarios (SCM) en SCC y observar el flujo fresco (flujo de asentamiento, V-Funnel, U-box, L-Flow), 
resistencia mecánica (compresión y tracción dividida) y propiedades de durabilidad (porosidad y prueba 
rápida de permeabilidad al cloruro) a 7, 28 y 56 d. Se prepararon probetas de hormigón con 0, 10, 15 y 20% 
de RHA en sustitución del cemento. El reemplazo del 20 % de RHA mostró una trabajabilidad mínima 
especificada. Se observó un aumento de aproximadamente el 25 % de la fuerza a los 7 días, el 33 % a los 28 
días y el 36 % a los 56 días con un contenido de RHA del 15 % de RHA en comparación con la mezcla de 
control. La máxima resistencia a la tracción dividida fue de 3,8 N mm-2a 28 d y 4,0 N mm-2a los 56 d para 15% 
de reemplazo de RHA. La inclusión de RHA como reemplazo parcial del cemento mejoró las propiedades de 
resistencia y durabilidad que se mantuvieron dentro de límites de hasta un 20% de reemplazo. Todas las 
mezclas fueron menos porosas en comparación con la mezcla de control en todas las edades y también 
mostraron una penetración de cloruro de "rango bajo" a "rango muy bajo". El análisis de la microestructura 
(microscopía electrónica de barrido, SEM y difracción de rayos X, XRD) del reemplazo de RHA al 15% mostró 
una formación densa de gel CSH que es la causa principal del aumento de la fuerza.
©2014 IAGRE. Publicado por Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.
1. Introducción
El hormigón autocompactante (HAC) es aquel que se puede colocar 
en forma y puede atravesar obstrucciones por su propio peso y sin 
necesidad de vibraciones. La autocompactación implica el uso de un 
contenido limitado de agregados, una baja relación agua/
aglutinante (w/b) y el uso de superplastificantes (Okamura y Ouchi, 
2003). SCC, debido a su alta fluidez y resistencia a la segregación, se 
puede bombear a una distancia más larga (Bartos, 2000), y es
.in (D. Chopra),siddique_66@
s los derechos reservados.
la resistencia y la durabilidad se pueden mejorar mediante la 
incorporación de materiales cementicios suplementarios (SCM).
Los SCM son rellenos y polvos sin valor cementoso, pero cuando 
finalmente se dividen, reaccionan con el cemento en presencia de 
humedad y forman compuestos que poseen propiedades similares al 
cemento (Detwiller, 1997). Los SCM generalmente reemplazan parte del 
cemento parcialmente e incluyen cenizas volantes (FA), humo de sílice 
(SF), escoria de alto horno granulada molida (GGBS) y ceniza de cáscara 
de arroz (Agarwal y Deepali, 2006; Binici, Huseyin y Mehmet, 2007; 
Chindaprasirt, Kanchanda, Sathonsaowaphak y Cao, 2007).
yahoo.com (R. Siddique),kunal_pau@yahoo.co.in (Kunal). http://
mailto:divyachopra90@yahoo.co.in
mailto:siddique_66@yahoo.com
mailto:kunal_pau@yahoo.co.in
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1016/j.biosystemseng.2014.12.005&domain=pdf
www.elsevier.com/locate/issn/15375110
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http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.12.005
http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.12.005
http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.12.005
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Nomenclatura
abreviaturas
SCC
SCM
RCPT
RHA
SEM
DRX
EDS
CSH
w/b
FA
SF
CO2
SP
OPC
CM
10RHA
15RHA
20RHA
POFA
SCBA
MK
LSP
ITZ
Hormigón autocompactante Materiales 
cementantes complementarios Prueba rápida de 
permeabilidad a los cloruros Ceniza de cascarilla 
de arroz
Microscopio electrónico de barrido 
Difracción de rayos X
Espectroscopia de dispersión de energía 
Hidrato de silicato de calcio
Relación agua/aglomerante 
Cenizas volantes
humo de sílice
Dióxido de carbono
Súper plastificante
Mezcla de control de cemento 
Portland ordinario
10% reemplazo de cemento por ceniza de cascarilla de arroz 15% 
reemplazo de cemento por ceniza de cascarilla de arroz 20% 
reemplazo de cemento por ceniza de cascarilla de arroz Ceniza de 
combustible de aceite de palma
Ceniza de bagazo de caña de 
azúcar Meta-caolín
polvo de piedra caliza
Zona de transición interfacial
Cáscara de arroz, obtenida de molinos de procesamiento de arroz 
cuando se quema adecuadamente a una temperatura inferior a 700
-C genera ceniza de cáscara de arroz (RHA) que contiene sílice 
amorfa reactiva (Chindaprasirt et al., 2007; Khani, Ramezanianpour 
y Ahmadibeni, 2009). El contenido de sílice en RHA es de 
aproximadamente 90% y es más adecuado para usar como 
puzolana para mejorar la microestructura de la zona de transición 
interfacial (ITZ) entre la pasta de cemento y el agregado en SCC.
El uso de RHA en concreto como SCM es una solución ambiental 
sostenible; ahorra energía y recursos naturales al reducir el 
consumo de cemento y CO2generación (Karim, Zain, Jamil, Lai e 
Islam, 2012), y su utilización generalmente mejora las propiedades 
del hormigón de cemento mezclado (Chindaprasirt et al., 2007).
Memon, Shaikh y Akbar (2008) mostró que el flujo de mezclas de 
concreto aumentó con el aumento (3.5mi4,5 %) en cantidad de 
superplastificante (SP), mientras que disminuyó con el aumento de 
la cantidad (0mi10 %) de RHA, y la resistencia a la compresión de 
todas las mezclas con RHA fue comparable a la mezcla de control.
Safiuddin, West y Soudki (2012) encontró que en las mezclas de SCC 
con aire incorporado (relación w/b de 0.3mi0.4), los valores de flujo 
de asentamiento oscilaron entre 665 y 770 mm, lo que indica una 
excelente capacidad de llenado de SCC según EFNARC (2002). El 
tiempo de flujo de asentamiento aumentó con el aumento (0mi100 
%) en contenido de RHA (Sua-iam y Makul, 2013).
Mezclas SCC que contienen RHA (10mi20 %) mostró menor 
resistencia a la compresión hasta los 60 d que las mezclas sin reemplazo, 
pero más allá de los 60 d la resistencia de las mezclas compuestas 
aumenta debido al aumento en la tasa de reacciones puzolánicas de RHA 
en la matriz (Ahmadi, Alidost, Sadrinejad y Nayeri, 2007).Safiuddin, West 
y Soudki (2010)informaron que se obtuvo una excelente resistencia a la 
compresión y una porosidad reducida.
alcanzado en un 15% de RHA que contiene hormigón 
autocompactante de alto rendimiento (SCHPC) con relaciones w/b 
bajas (0,30mi0,50) debido a la capacidad de microllenado y la 
actividad puzolánica de RHA. Conclusiones similares también fueron 
hechas porMemon, Shaikh y Akbar (2010), Chik, Bakar, Johari y Jaya 
(2011), y Rahman, Muntohar, Pakrashi, Nagaratnam y Sujan (2014) 
en una mayor resistencia a la compresión en mezclas de concreto 
con 10, 15 y 20% RHA, respectivamente, debido a una mejor 
trabajabilidad y suficiente autocompactabilidad.
Tambiénse observó una mejora en la resistencia a la 
compresión de las mezclas de HAC que contenían metacaolín (MK) y 
RHA (1:1) medianteKannan y Ganesan (2013). La mejora de la 
resistencia de SCC mezclado con 15 % de RHA fue mayor que la de 
SCC normal, que disminuyó aún más con el aumento del porcentaje 
de RHA después del 20 %.Juma, Sai, Prakash, Haider y Rao (2012) 
observaron que con el aumento (2.5 y 5%) de RHA, las mezclas 
mejoraron la capacidad de paso y llenado, y también aumentaron la 
resistencia a la compresión de los hormigones en todas las edades 
debido a la capacidad de microllenado y la actividad puzolánica de 
RHA que produjo CSH adicional gel y así mejoró la microestructura. 
De lo contrario,Sua-iam y Makul (2013) informaron una disminución 
de la resistencia a la compresión con un aumento en el porcentaje 
de RHA (0mi100 %) que podría mejorarse mediante la adición de 
piedra caliza.
La incorporación de ceniza de cascarilla de arroz cruda (RRHA) con FA, 
polvo de piedra caliza (LSP) y SF como reemplazo parcial del cemento Portland 
ordinario (OPC) individualmente y en mezclas mostró una reducción en los 
valores de resistencia a la compresión en comparación con la mezcla de 
control (44.7 MPa) después de 90 d (Atán y Awang, 2011).Khadiry, Nayak, Aziz, 
Saurav y Pai (2014)observaron una mayor resistencia a los 28 d en las mezclas 
RHA-SCC en comparación con las mezclas de cáscara de polvo de cal (SL)-SCC 
debido a la presencia de sílice en RHA que reacciona mejor con la cal en el 
cemento en comparación con los contenidos de calcita de SL.
La sustitución del cemento (10%) por RHA en el hormigón mostró una 
excelente resistencia (<1000 coulombs tanto a los 28 como a los 91 d) a la 
penetración de iones de cloruro (Zhang y Malhotra, 1996) y disminuyó con el 
aumento del contenido de RHA (0mi20 %) debido a la capacidad de 
microllenado de las partículas de RHA (Ramasamy, 2011). El reemplazo del 
cemento Portland (PC) con 20% de ceniza de corteza de cáscara de arroz 
molida (GRHBA) en SCC exhibió valores de porosidad más bajos en 
comparación con la mezcla de 40% GRHBA (Rukzon y Chindaprasirt, 2014).
Se informó una mayor resistencia en el hormigón RHA en 
comparación con la del hormigón superplastificado de control, pero fue 
marginalmente inferior al 10% del hormigón de humo de sílice 
condensado (CSF) (Mahmud, Majuar, Zain y Hamid, 2005).Kibriya (2006)
encontrado 4miUn 9 % más de resistencia a la compresión del RHA-SCC 
de alta resistencia en comparación con la muestra de control y reportó 
características de durabilidad mejoradas. Valores de resistencia 
aumentados similares en concreto con 20 % de RHA en comparación con 
el control, mezclas de concreto con 10 y 30 % de RHA también fueron 
observados porMuthadi y Kothandaraman (2013).Yamamichi, Qingge, 
Shoya y Sugita (2003)reveló que la resistencia a la compresión del 
concreto aumentó tanto para relaciones w/b normales como bajas, y la 
resistencia al congelamiento y descongelamiento mejoró 
significativamente con el reemplazo de 10 y 20 % de RHA.
Por lo tanto, se ha demostrado que RHA es una excelente puzolana 
que contribuye a una mayor resistencia y mejores características de 
rendimiento. Sin embargo, hasta la fecha se han realizado 
investigaciones limitadas sobre el uso de RHA como sustituto del 
cemento en el hormigón autocompactante. De ahí que el objetivo de
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tabla 1miEnsayos básicos realizados sobre cemento Portland 
ordinario.
Tabla 3miPropiedades físicas de agregados gruesos, agregados 
finos y ceniza de cascarilla de arroz.
Características Valores obtenidos Valores estándar
ES: 8112 (1989)
Característica Grueso
agregados
Multa
agregados
Arroz
ceniza de cáscara
Consistencia normal (%)
Tiempo de fraguado inicial (min) 
Tiempo de fraguado final (min) 
Gravedad específica
28.2
128
192
3.51
mi Tamaño
Gravedad específica
agua total
absorción (%)
Finura
módulo (%)
Color
12,5 mm máx.
2.66
0,56
4,75 mm máx.
2.567
1.914
<45metrometro
mi
mi
30
600
mi
6.83 2.465 mi
mi mi Gris negro
el presente trabajo de investigación tuvo como objetivo determinar la 
idoneidad del uso de Indian RHA como reemplazo parcial del cemento en el 
concreto.
2. material y métodos
2.1. Material
2.1.1. Cemento
El OPC utilizado en el estudio se mezcló con agua y materiales como 
arena y agregados gruesos de varios tamaños para hacer concreto. 
Se usó cemento Grado 43 Ultra Tech para vaciar cubos y cilindros 
para todas las mezclas de concreto. La prueba del cemento se llevó 
a cabo segúnES: 8112 (1989)y los resultados se reportan entabla 1.
Las composiciones químicas del cemento se analizaron mediante 
espectroscopía de dispersión de energía (EDS; INCA x-act, Oxford 
Instrument, Reino Unido) y se muestran enTabla 2. Micrografías SEM en
Tabla 2milímites de composición química de ordinario
Cemento Portland y ceniza de cascarilla de arroz por análisis EDS.
Composición (%) OPC RHA
Dióxido de silicio (SiO2) 
Óxido de aluminio (Al2O3) 
Óxido férrico (Fe2O3) Óxido 
de magnesio (MgO)
Óxido de calcio (CaO)
Óxido de sodio (Na2O) 
Óxido de potasio (K2O) 
Trióxido de azufre (SO3)
21.24
5.98
4.10
0,96
60.78
0.86
2.20
3.98
94.0
1.2
0.37
0,60
2.93
mi
0.50
0.30
Figura 1miImágenes SEM de: a) OPC (Grad
El aumento de 1000 para OPC se muestra enFigura 1a y reveló que 
la forma de las partículas del OPC era irregular.
2.1.2. Agregados finos y gruesos
La arena utilizada para los experimentos fue adquirida localmente y 
conformadaES: 383 (1970). La arena se tamizó primero a través de un 
tamiz de 4,75 mm para eliminar cualquier partícula mayor de 4,75 mm, 
en el presente trabajo se utilizaron agregados gruesos disponibles 
localmente con un tamaño máximo de 10 mm. Las pruebas de 
agregados finos y gruesos se realizaron segúnES: 383 (1970), y los 
resultados se muestran enTabla 3.
2.1.3. Ceniza de cáscara de arroz (RHA)
El RHA utilizado en el estudio se obtuvo del distrito de Mullanpur, 
Ludhiana, India. Las propiedades físicas se muestran en Tabla 3. Las 
propiedades químicas del RHA se detectaron mediante análisis de 
espectroscopia de dispersión de energía (EDS) y se muestran en
Tabla 2. El análisis SEM reveló que la RHA es microporosa e irregular 
(Figura 1b).
2.1.4. Mezcla
Conplast SP430 cumple conES: 9103 (1999)como aditivo reductor de 
agua de alto rango. Conplast SP430 se basa en polímeros de naftaleno 
sulfonados y se suministra como un líquido marrón que se dispersa 
instantáneamente en agua y está especialmente formulado para brindar 
una alta reducción de agua de hasta un 25 % sin pérdida de 
trabajabilidad, gravedad específica de 1,22 a 1,225 a 30-C.
o 43), b) Ceniza de cáscara de arroz.
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Tabla 4miMezcle las proporciones de varias mezclas de SCC.
ID de mezcla Cemento (kg·m-3) RHA (kg·m-3) AHR (%) Arena (kg m-3) CA (kg·m-3) Agua (kg·m-3) w/b SP (kg·m-3) PS (%)
0RHA
10RHA
15RHA
20RHA
550
495
468
440
0
55
83
110
0
10
15
20
910
910
910
910
590
590
590
590
226
226
226
226
0.41
0.41
0.41
0.41
5.5
5.5
5.5
5.5
1
1
1
1
2.2. dosificación de la mezcla
Se realizaron cuatro proporciones de mezcla de concreto. Primero fue la 
mezcla de control (con 0% RHA) y las otras 3 mezclas contenían ceniza de 
cascarilla de arroz con porcentaje variable (10, 15 y 20%) como 
reemplazo parcial del cemento. Los parámetros que se mantienen 
constantes son la cantidad de agregados finos (910 kg m-3), agregados 
gruesos (590 kg m-3), agua (225,5 kg·m-3), contenido de SP (1%), relación 
p/b (0,41). Para cada mezcla se prepararon 24 muestras, que consta de 9 
cubos (150
9 cilindros (300
28 y 56 días; 6 cilindros (200
100 discos de 50 mm para prueba rápida de permeabilidad a cloruros (RCPT) a 
28 d y porosidad a 7 y 28 d. Lasproporciones de la mezcla se muestran en
Tabla 4.
150 150 mm) para resistencia a la compresión y 150 mm) 
para resistencia a la tracción fraccionada curado a 7,
100 mm) se cortaron al tamaño de
2.3. Preparación y fundición de la muestra de ensayo.
Para la colada, se limpió y engrasó correctamente toda la probeta de 
ensayo. Estos se apretaron de forma segura a las dimensiones correctas 
antes de la fundición. La fundición de los especímenes se hizo de 
acuerdo conES: 516 (1959). Después del colado, los especímenes se 
dejaron en moldes de hierro durante las primeras 24 h a temperatura 
ambiente (27±2-C). Posteriormente estos fueron desmoldados y 
colocados en el tanque de agua a temperatura ambiente para su curado. 
Los especímenes fueron ensayados después de 7, 28 y 56 días de curado.
Tabla 5miPropiedades del hormigón fresco para mezclas con y sin ceniza 
de cáscara de arroz en comparación con los resultados de EFNARC 
(2002).
Tipo de prueba AHR (%)
0%Rango
(EFNARC, 2002)
10% 15% 20%
Flujo de asentamiento (mm)
V- Embudo (seg)
Caja L (H2/H1)
Flujo U (H2miH1)
650mi800
6mi12
0.8mi1
0mi30
730
6
1
5
700
8
0.9
18
670
11
0.8
25
600
13
Bloqueo
30
2.4. Métodos de prueba
2.4.1. Propiedades del hormigón fresco
Una mezcla de hormigón solo puede clasificarse como SCC si se cumplen los 
requisitos de las tres características, es decir, capacidad de relleno, capacidad 
de paso y resistencia a la segregación. Para cumplir con estos requisitos, se 
realizan pruebas básicas, es decir, prueba de flujo de asentamiento y prueba 
de embudo en V para capacidad de llenado, caja en L y caja en U para 
capacidad de paso. Todas estas pruebas se realizaron de acuerdo con los 
métodos mencionados enEFNARC (2002). Criterios de aceptación para SCC 
segúnEFNARC (2002)se muestran enTabla 5.
2.4.2. Propiedades mecánicas 
Resistencia a la compresión (cubo 150 
resistencia a la tracción (cilindro 150
la edad de 7, 28 y 56 d por triplicado. Fueron probados de acuerdo 
conES: 516 (1959)yES: 5816 (1999), respectivamente.
150
300 mm) se determinó en
150 mm) y partida
2.4.3. Propiedades de durabilidad
Las propiedades de durabilidad investigadas son la porosidad y la rápida 
permeabilidad al cloruro. Para ambos ensayos, se moldearon cilindros 
de 100 x 200 mm y se rebanaron en cilindros de 100 x 50 mm. Ambas 
pruebas se realizaron de acuerdo conASTM C 642 (2006)y ASTM C 1202 
(2010), respectivamente durante 28 d.
2.4.4. Análisis de microestructura
Los análisis de microestructura de especímenes de concreto se 
realizaron mediante microscopio electrónico de barrido (SEM: 6510-LV, 
JOEL, EE. UU.). Se observaron la microestructura y la morfología 
originales de las mezclas de hidratos en las superficies de las muestras 
trituradas. Las muestras trituradas se montaron en los casquillos de 
latón utilizando cintas de carbono y se recubrieron con oro. Para la 
difracción de rayos X (XRD), las muestras, que ya fueron moldeadas y 
curadas durante 28 días, se trituran y pulverizan hasta un tamaño de 
partícula promedio de 10metrometro. Después de eso, esta muestra 
triturada se montó en el filtro de fibra de vidrio utilizando una cámara de 
suspensión de aerosol tubular (TASC). Después de colocar la muestra en 
la cámara, se determinó el coeficiente de absorción de masa de la 
muestra por transmisión de rayos X (Xpert pro, Panalytical, EE. UU.). El 
patrón XRD se observó escaneando la muestra de 10 a 80-, 2 theta y con 
radiación de Cu y grafito monocromático con una corriente de 30 KV y un 
voltaje de 40 MV utilizando un medidor de difracción de rayos X vertical.
3. Resultados y discusión
3.1. Propiedades del hormigón fresco
Se han diseñado y probado varias mezclas para determinar las propiedades 
del concreto fresco. El contenido de SP varió de 0,8 a 1,5 % y la relación p/b 
varió de 0,35 a 0,45. Los resultados óptimos se obtuvieron con la mezcla con 
1% de SP y relación p/b de 0,41. Los resultados de las propiedades frescas de 
todo el hormigón de ceniza de cáscara de arroz autocompactante se incluyen 
enTabla 5. La tabla muestra propiedades como el flujo de asentamiento, el 
tiempo de flujo del embudo en V, la caja en L, la caja en U. En términos de flujo 
de asentamiento, todos los SCC exhibieron un flujo de asentamiento 
satisfactorio en el rango de 550mi800 mm, lo que es una indicación de buena 
deformabilidad. Todas las propiedades frescas de los valores concretos 
estaban en buen acuerdo con las de los valores dados por las directrices 
europeas. La trabajabilidad más baja se obtuvo con una mezcla que contenía 
un porcentaje máximo de RHA, es decir, 20%. La trabajabilidad disminuyó con 
el aumento del contenido de RHA. Resultados similares fueron obtenidos por
Memón et al. (2008)quienes han informado que las propiedades frescas 
estaban de acuerdo con elEFNARC (2002)rango. Eso
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también se informó que hubo una disminución en el flujo con el 
aumento en el contenido de RHA.Safiuddin et al. (2012)informó que 
todas las mezclas exhiben una buena capacidad de llenado y paso 
correspondiente a los valores segúnEFNARC (2002).Kannan y Ganesan 
(2013)informó que los valores para el flujo de asentamiento estaban en 
el rango segúnEFNARC (2002)indicando una buena capacidad de llenado 
pero su valor disminuyó con el aumento en el porcentaje de RHA y MK.
3.2. Fuerza compresiva
Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión de las 
mezclas SCC se muestran enFigura 2. La relación w/b se mantuvo 
constante en 0,41 para todas las mezclas. Con aumento en el contenido 
de RHA de (10mi20 %), las mezclas de HAC desarrollan resistencia a la 
compresión entre 29.0 y 32.6 MPa por 7 d, 36.7 y 41.2 MPa por 28 d y 
39.6 y 46.4 MPa por 56 d. La resistencia a la compresión aumenta con 
aumentos en el porcentaje de RHA hasta un 15% de reemplazo, luego de 
eso la resistencia comienza a disminuir. El nivel más alto de resistencia a 
la compresión a largo plazo se logró para 15RHA que contenía 15 % de 
RHA. Los resultados obtenidos son comparables a los resultados deJuma 
et al. (2012)quienes informaron que el cemento reemplazado por RHA 
aumentó significativamente la resistencia a la compresión de los 
hormigones en todas las edades.Kannan y Ganesan (2013)informó que la 
resistencia a la compresión de SCC mezclado con 15 % de RHA fue más 
alta que la de SCC normal. Sin embargo, disminuyó con el aumento en el 
porcentaje de RHA por encima del 20%.Safiuddin et al. (2010)informaron 
que se logró una excelente resistencia a la compresión para la mezcla 
que contenía 15% de RHA yChick et al. (2011) reportaron que a los 28 da 
la mezcla que contenía 15% de RHA mostró la máxima resistencia a la 
compresión seguida por las mezclas que contenían 20 y 10% de RHA.
En la presente investigación, la mejora de la resistencia a la 
compresión se debe principalmente a la capacidad de microllenado y la 
actividad puzolánica de RHA. También el RHA es altamente reactivo; 
reacciona con hidróxido de calcio (un subproducto de la hidratación del 
cemento) y produce CSH adicional. El CSH adicional reduce la porosidad 
del concreto al llenar los poros capilares, mejorando así la 
microestructura del concreto en la matriz de pasta a granel y la zona de 
transición, lo que conduce a una mayor resistencia a la compresión.
Se observó una disminución en la resistencia a la compresión con 
20RHA. En este caso, la cantidad de sílice disponible en la matriz de 
cemento mezclado hidratado probablemente era demasiado alta y la 
cantidad de C producidomiH era probablemente insuficiente para
Figura 2miResistencia a la compresión de SCCmixes a varias edades.
reaccionó con toda la sílice disponible y como resultado, una cierta 
cantidad de sílice quedó sin ninguna reacción química.
3.3. Resistencia a la tracción dividida
Se observó una tendencia similar según los resultados de la resistencia a la 
compresióncon la resistencia a la tracción dividida. La mayor fuerza se 
obtiene con la mezcla 15RHA en todas las edades.figura 3muestra que la 
resistencia a la tracción dividida aumenta con el aumento del porcentaje de 
RHA hasta un 15% de reemplazo y la resistencia aumenta con el aumento de la 
edad de curado. Hubo una disminución en la fuerza para la mezcla 20RHA, 
pero los valores aún eran más altos que la mezcla de control en todas las 
edades. Con aumento en el contenido de RHA de (10mi20 %) Las mezclas de 
SCC desarrollaron valores de resistencia a la tracción de división entre 2.0 y 2.8 
MPa para 7 d, 2.5 y 3.7 MPa para 28 d y 2.8 y 4.0 MPa para 56 d. Resultados 
similares fueron reportados porRahman et al. (2014)quienes encontraron que 
la resistencia a la tracción dividida disminuyó con aumentos en el porcentaje 
de RHA. Un reemplazo de 20% de RHA es aceptable, ya que su fuerza es similar 
a la fuerza de la mezcla controlada. Khadiry et al. (2014)informaron que la 
resistencia de 28 días para la mezcla RHA es mayor en comparación con SL.
3.4. Prueba rápida de permeabilidad al cloruro
Los resultados de la prueba de 28 días para la resistencia a la penetración de 
iones de cloruro en el concreto, medidos en términos de la carga eléctrica que 
pasa a través de los especímenes en culombios para diferentes mezclas de 
HAC con y sin ceniza de cáscara de arroz se muestran enFigura 4. A partir de 
los resultados se encontró que a medida que aumentaba el nivel de reemplazo 
de RHA, el cargo pasado disminuía, excepto en el caso de 20RHA en el que el 
cargo pasado aumentaba, pero aún es menor que el CM (Figura 4). Los 
resultados se pueden comparar con Kannan y Ganesan (2013)quien informó 
que SCC se mezcló con MK y RHAþMK mostró los mejores resultados con una 
penetración de iones de cloruro muy baja. Por lo tanto, las mezclas mezcladas 
tienen una menor penetración de iones que el SCC sin mezclar.Zhang y 
Malhotra (1996)informaron que el concreto RHA (10% de reemplazo de 
cemento) tuvo una excelente resistencia a la penetración de iones de cloruro y 
la carga que pasó fue inferior a 1000 coulombs tanto a los 28 como a los 91 d.
Ramasamy (2011)informó que la mayoría de los valores de permeabilidad de 
iones de cloruro se encuentran en el rango de muy bajo (100mi1000 
culombios) categoría. También informó que a medida que aumenta el 
reemplazo de cemento por RHA, disminuye el cargo pasado.
Según la presente investigación, la clase de permeabilidad varió 
de "moderada" para CM a "muy baja" para 15RHA. Este
Fig. 3miResistencia dividida a la tracción de mezclas SCC a varias edades.
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Figura 4miPrueba rápida de permeabilidad al cloruro (RCPT) de mezclas 
SCC a los 28 días de curado.
se debe principalmente al hecho de que la incorporación de RHA en el hormigón da 
como resultado una estructura de poros más fina en la pasta de cemento hidratada, 
especialmente en la interfaz entre el agregado y la pasta.
3.5. Porosidad
La porosidad es un factor significativo ya que afecta directamente la 
durabilidad del SCC. Los resultados de porosidad de las mezclas de 
concreto SCC se muestran enFigura 5. Los resultados indican que la 
porosidad disminuyó con el aumento del tiempo de curado. La 
razón principal detrás de esto se debe a la tasa adicional o 
incrementada de hidratación y/o reacciones puzolánicas. Hay más 
formación de gel CSH como producto de la reacción puzolánica 
entre el hidróxido de calcio y la sílice. Este gel llena los vacíos y 
aumenta la densidad del hormigón. La porosidad más baja se logra 
con la mezcla 15RHA. La mezcla 20RHA muestra un aumento en la 
porosidad, pero aún es menor que el CM. Estos resultados pueden 
compararse con los deRamasamy (2011)quienes observaron que el 
valor de la porosidad disminuye a medida que aumenta el 
porcentaje de reemplazo.Rukzon y Chindaprasirt (2014)reveló que 
las porosidades de SCC disminuyeron con el aumento en el tiempo 
de curado debido a la hidratación adicional y/o reacción puzolánica.
Figura 5miPorosidad de varias mezclas de HAC a los 7 y 28 días 
de curado.
En la presente investigación, la porosidad disminuyó con el aumento de la 
edad. Esto se debe básicamente a la gran formación de gel CSH, se forma una 
estructura densa por lo que la porosidad disminuye.
3.6. Microscopio electrónico de barrido (SEM)
Las imágenes SEM de SCC sin mezclar (100 % OPC), 10 % RHA, 15 % RHA 
y 20 % RHA se muestran enFigura 6amid. Estas micrografías muestran 
una clara dispersión del gel de hidrato de silicato de calcio (CSH).Figura 6
muestra una mezcla con 0% de reemplazo de RHA. Se observa que la 
mezcla de concreto sin mezclar consiste en partículas irregulares con 
microporos y también se observa agrietamiento. Esta puede ser la razón 
principal del bajo rendimiento en relación con la resistencia y la 
durabilidad en comparación con el hormigón combinado.Figura 6b 
muestra la mezcla con un 10 % de reemplazo de RHA. Se observa que los 
micro poros han disminuido debido al progreso de la hidratación. El gel 
CSH se distribuye más ampliamente en este caso dando una estructura 
densa uniforme que el hormigón sin mezclar. Esta puede ser la razón del 
ligero aumento en las propiedades de resistencia y durabilidad en 
comparación con el hormigón sin mezclar.Figura 6c muestra una mezcla 
con un 15 % de reemplazo de RHA. Se observó que la estructura de los 
poros mejoró en mayor medida. En este caso no se observaron poros ni 
grietas. El gel CSH se extendió por completo sobre la micrografía, lo que 
condujo a una estructura altamente uniforme y densa. La formación 
fibrosa de CSH actúa como una gruesa membrana impermeable para la 
entrada de iones de cloruro en el hormigón. Esto haría que el concreto 
fuera más resistente a ambientes agresivos como se observó a partir de 
los valores RCPT.Figura 6d muestra la mezcla con un 20 % de reemplazo 
de RHA. Se observó que la mezcla comenzaba a desmoronarse a medida 
que aumentaba la cantidad de RHA. No se observó gel de CSH en todos 
los lugares. El desmoronamiento de la mezcla puede ser la razón de la 
resistencia reducida y las propiedades de durabilidad degradadas de 
esta mezcla.
3.7. Difracción de rayos X (XRD)
El análisis XRD se llevó a cabo para analizar los componentes de las 
mezclas de concreto (Figura 7a y b) y el material (Figura 8amid) usado. El 
patrón XRD y el análisis de las mezclas de concreto, es decir, la mezcla de 
referencia y las mezclas RHA, se llevó a cabo a la edad de 28 días. Uno de 
los principales problemas encontrados en el análisis cualitativo y 
cuantitativo del cemento es que hubo una fuerte superposición de los 
principales picos de difracción de todas las fases principales de los 
componentes del cemento. El análisis XRD de muestras de concreto con 
o sin RHA mostró picos de fases de cuarzo (Q), CSH y etringita (E).
El análisis XRD también mostró que el RHA estaba principalmente en 
forma de sílice amorfa. Se observó una forma de sílice mucho menos 
cristalina en forma de cristobalita. Del análisis XRD de OPC se observó 
que los principales productos eran C3S (componente mineral principal 
responsable de la resistencia inicial y final) y C2S. En todas las mezclas de 
concreto, C2S, C3S y C4Los picos de AF no eran visibles, lo que indica que 
pueden estar totalmente consumidos o puede haber ocurrido una 
superposición de los picos de cemento no hidratado con los de Si, ya que 
todas las mezclas analizadas eran muestras de hormigón con una gran 
cantidad de partículas de agregado que contenían cuarzo, lo que resultó 
en picos de Si intensos. . Para la mezcla 15RHA, la intensidad de sílice 
libre disminuyó a 2000. Hubo más formación de gel CSH, esta es la razón 
principal del aumento de la fuerza en comparación con otras mezclas.
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Figura 6miMicrografías SEM de varias mezclas a) 0RHA, b) 10RHA, c) 15RHA, d) 20RHA.
Figura 7miPatrón de difracción de rayos X de a) cemento Portland 
ordinario (OPC), b) ceniza de cáscara de arroz (RHA).
4. Conclusiones
1. La sustitución del cemento por RHA como material cementante 
complementario tiene un efecto positivo en todas las propiedades 
del hormigón autocompactante.
2. Los resultados de las propiedades frescas mostraron que con el aumento 
en la cantidad de RHA, la trabajabilidad disminuyó. La trabajabilidad más 
baja se obtuvo con la mezcla que contenía 20% de RHA.
3. Se observaron aumentos de aproximadamente 25 % de resistencia a los 7 días, 33 
% de resistencia a los 28 días y 36 % de resistencia a los 56 días con aumentos en 
el contenido de RHA de la mezcla de control al 15 % de reemplazo de cemento. El 
aumento del contenido de RHA aumentó la resistencia a la compresión del 
hormigón hasta un 15% de contenido de RHA, mientras que por encima de este 
valor hubo una disminución de la resistencia debido a la reducción de la reacción 
de hidratación y al menor contenido de cemento.
4. Se mostró una tendencia similar a la de la resistencia a la compresión. La 
resistencia a la tracción dividida aumentó hasta en un 15% reemplazando 
el cemento por RHA. Las mezclas SCC desarrollan una resistencia a la 
tracción dividida que oscila entre 2,0 y 2,8 MPa, forma 2,5mi3,7 MPa, de 
2,8 a 4,0 MPa a los 7, 28 y 56 d, respectivamente.
5. Las mezclas de SCC hechas con RHA redujeron la penetrabilidad 
de los iones de cloruro. El aumento en el reemplazo disminuyó el 
cargo pasado. Se logró una permeabilidad muy baja con el 
reemplazo del 15% de RHA al cemento y se registró una 
permeabilidad moderada para la mezcla de control.
6. La inclusión de RHA en la matriz redujo los poros en todas las mezclas. La 
porosidad disminuyó con el aumento del tiempo de curado debido
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Figura 8miPatrón de difracción de rayos X de a) mezcla 0RHA (control), b) 10RHA, c) 15RHA, d) 20RHA.
a una mayor tasa de hidratación con el tiempo. La menor 
porosidad la obtuvo la mezcla que contenía 15% de RHA.
7. Los análisis XRD y SEM revelaron una mayor formación de un gel CSH 
para todas las mezclas, lo que ayuda a explicar la mayor resistencia a 
la compresión del concreto con 15 % de RHA. Los poros y el 
agrietamiento estaban al máximo para la mezcla de control. La 
estructura más densa se observó para el 15 % de reemplazo con RHA, 
lo que resultó en la mayor resistencia a la compresión de la mezcla.
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http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.12.005
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	Strength, permeability and microstructure of self-compacting concrete containing rice husk ash
	1. Introduction
	2. Material and methods
	2.1. Material
	2.1.1. Cement
	2.1.2. Fine and coarse aggregates
	2.1.3. Rice husk ash (RHA)
	2.1.4. Admixture
	2.2. Mixture proportioning
	2.3. Preparation and casting of test specimen
	2.4. Test methods
	2.4.1. Fresh concrete properties
	2.4.2. Mechanical properties
	2.4.3. Durability properties
	2.4.4. Microstructure analysis
	3. Results and discussion
	3.1. Fresh concrete properties
	3.2. Compressive strength
	3.3. Split tensile strength
	3.4. Rapid chloride permeability test
	3.5. Porosity
	3.6. Scanning electron microscope (SEM)
	3.7. X-ray diffraction (XRD)
	4. Conclusions
	References