Hidratación y microestructura de cemento Portland sustituido parcialmente con sílice ultrafina

Abstract

RESUMENSe investigaron pastas de cemento Portland sustituido con un desecho geotérmico, subproducto de la generación de electricidad en plantas que emplean recursos geotérmicos. El desecho está compuesto principalmente de sílice amorfa de tamaño nanométrico, con cloruros de sodio y potasio. Se investigaron cementos con niveles de substitución de 0, 10 y 20%, curados a 20 y 60 °C. En presencia del desecho geotérmico, se observó por Difracción de rayos X cuantitativa que la hidratación de las fases del clínker se aceleró; además mediante microscopía electrónica de barrido se encontró una disminución en la porosidad y un intenso consumo de hidróxido de calcio por la reacción puzolánica. Sin embargo, para pastas con 20% de desecho geotérmico, se observó agrietamiento con la presencia de gel de reacción álcali sílice y ettringita; fue más acentuado a 60 °C y no se observó para pastas de cemento puro y con 10% de desecho. La presencia de las fases nocivas se atribuye a la formación de sal de Friedel en las etapas iniciales de hidratación, promovida por los cloruros provenientes del desecho geotérmico.Palabras clave: desecho geotérmico, grado de hidratación, ettringita, gel de reacción álcali-sílice, cementos compuestos. SUMMARYGeothermal waste, a by-product of steam power plants that use geothermal underground resources, was studied as a possible replacement for Portland cement. This waste consists primarily in amorphous nanometric silica with traces of sodium and potassium chlorides. The replacement ratios studied were 0, 10 and 20% in cements cured at 20 and 60 ºC. X-ray diffraction analysis showed that clinker phase hydration took place earlier in the presence of the geothermal waste. Scanning electron microscopy, in turn, revealed a reduction in porosity and intense calcium hydroxide consumption as a result of the pozzolanic reaction. The pastes containing 20% waste, however, an intense cracking was observed due to the formation of alkali silica reaction gel and ettringite. Cracking was more prominent at 60 ºC but was not observed in either the neat cement or the blend with 10 % waste. The presence of these detrimental phases was attributed to the formation of Friedel's salt in the initial hydration stages, induced by the chlorides in the geothermal material.K Ke ey yw wo or rd ds s: : geothermal waste, degree of hydration, ettringite, alkali silica reaction gel, composite cements. INTRODUCCIÓNLa problemática del manejo de residuos industriales requiere una atención especial debido a las consecuencias ecológicas que representa. Diversos residuos industriales pueden ser incorporados como aditivos o sustitutos al Cemento Portland Ordinario (CPO) en los materiales de construcción, dando lugar a los denominados "cementos compuestos" (1). El empleo de materiales de reemplazo de CPO permite una reducción en el costo energético y en la generación de CO 2 asociados a su uso y fabricación. Un gran número de investigaciones relacionadas con el uso de varios materiales de reemplazo del CPO han demostrado que tal prácti-ca m...

Microestructura y propiedades mecánicas de cementos compuestos: Efecto de la reactividad de adiciones puzolánicas e hidráulicas

“…El empleo de materiales alternativos en la industria cementera; entre los cuales se pueden mencionar materias primas silicoaluminosas, desechos provenientes de plantas metalúrgicas, residuos agrícolas y de plantas generadoras de energía, ha demostrado ser un medio muy efectivo para alcanzar en gran parte su sustentabilidad. Por otra parte, de acuerdo a que existen diversas publicaciones e informes sobre el buen funcionamiento de las pastas, morteros y concretos sustituidos con diversos materiales de reemplazo ricos en sílice, tales como el humo de sílice (SF), la ceniza volante (FA) clase F o la ceniza de cáscara de arroz, los cuales además de proporcionar comportamiento puzolánico, favorecen en la aceleración de las reacciones de hidratación inicial del cemento y mejoran sus propiedades mecánicas (Gómez-Zamorano y Escalante-García, 2009), se decidió trabajar con la sílice geotérmica (GSW) ya que presenta propiedades y características similares a estos materiales puzolánicos y con un campo de investigación poco desarrollado. Thomas y cols.…”