Influencia de la radiación láser CO2 en las propiedades mecánicas y microestructurales del concreto hidrálico

Abstract

RESUMEN En el presente artículo se presentan los resultados obtenidos en el tratamiento de cilindros de concreto hidráulico irradiados con láser CO2 (10.6μm) a una potencia óptica de radiación 3.5 Watts, con el propósito de mejorar sus propiedades mecánicas, además de obtener tiempos de fraguado menores a los del fraguado en forma natural (sin radiación). Se registró la temperatura final en la superficie superior e inferior de las muestras, se midió la resistencia a la compresión y se obtuvieron espectros del cemento en muestras de concreto hidráulico irradiadas y no irradiadas. La espectroscopia Raman nos demuestra que hay un cambio en la microestructura del cemento de la superficie superior de la muestra, debido a la propagación del campo eléctrico sobre las moléculas de agua que están dispuestas alrededor de los grupos funcionales del aglutinante y que al rotar producen un efecto equivalente a micro vibraciones, dando como resultado un material más compacto y con menos poros, sin embargo, con resultados negativos en la resistencia a la compresión. Se demostró mediante espectroscopia Raman y medición de temperaturas, que la radiación con láser de CO2 a una potencia de 3.5 Watts, influye negativamente en las propiedades mecánicas de los cilindros de concreto hidráulico, por el calentamiento producido durante la irradiación, por la pérdida repentina de agua debido a dicho incremento de temperatura y por la falta de propagación del campo eléctrico en el volumen total de la muestra, pues este solo se propaga en la superficie superior.

ABSTRACT This thesis presents the results of the exposure of hydraulic concrete cylinders irradiated with a CO2 laser (10.6 μm) with 3.5 Watts of optic power. The purpose of the experiment was to improve the concrete's mechanical properties in addition to obtaining lower setting times than those of a natural setting (without radiation). The final temperature of the top and bottom of the sample, the compression strength of the concrete cylinder, and the cement spectres were obtained for both irradiated and non-irradiated samples. Raman spectroscopy shows a change in the microstructure of the cement on the top face of the sample due to the electric field propagating over water molecules arranged around the binder functional groups, which, when rotated produce an effect equivalent to microvibrations, resulting in a more compact material with less pores, but, with negative results in compression strength. With the help of Raman spectroscopy and temperature readings, it was proven that the CO2 laser radiation at 3.5 Watts of power, has a negative influence on the mechanical properties of the hydraulic concrete cylinders due to the heat produced during irradiation, the sudden loss of water this rise of temperature causes and the lack of propagation of the electric field over the whole volume of the sample as the electric field spreads only over the top face of the cylinder.