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Residuos de construcción mejorarían propiedades del cemento

Las arcillas de excavación, un residuo de las obras de urbanización e infraestructura que se ejecutan en la Sabana de Bogotá, se pueden transformar, a partir de tratamientos térmicos, en un material cementante suplementario.

Bogotá D. C., 28 de noviembre de 2018Agencia de Noticias UN-

Caracterización de arcillas excavadas en la Universidad Nacional de la Provincia de Buenos Aires con la profesora Alejandra Tironi. Fotos: Hernán Yanguatin

Sitio de disposición final de residuos de excavación.

La caolinita presente en estas arcillas permite activarlas térmicamente.

Equipo de análisis termogravimétrico usado en el estudio.

Determinación de resistencia a la compresión.

Hernán Gonzalo Yanguatin Botina, doctor en Ingeniería - Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), partió de la información de la Secretaría Distrital de Ambiente para establecer que gracias a la unidad geológica donde se localiza la ciudad– una proporción importante del volumen de residuos que genera el sector de la construcción en Bogotá corresponde a arcillas.

“Estas arcillas tienen unos minerales entre los que se destaca la caolinita, que les da un potencial para ser activadas térmicamente”, explica el investigador, quien empleó dicho procedimiento para transformar ese residuo de excavación en un material cementante suplementario, estableciendo la forma en que sus características físicas y mineralógicas influyen en su actividad puzolánica. Esta se refiere al proceso en el que la sílice y la alúmina, presentes en las arcillas calcinadas, reaccionan con el hidróxido de calcio liberado por el cemento cuando se hidrata, permitiendo mejorar las propiedades de este conglomerante.

La fase experimental del estudio inició con la toma de cinco muestras de arcillas residuales excavadas, que fueron caracterizadas química, física y mineralógicamente mediante fluorescencia de rayos X, granulometría láser, área superficial específica, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y análisis termogravimétrico. Estas arcillas, con un contenido de caolinita entre 18 y 42 %, se calcinaron posteriormente a 550, 650 y 750 °C, con tiempos de residencia de 1 y 3 horas.

“La calcinación desordena la estructura de estos minerales, que en su estado natural son cristalinos, lo que genera que la sílice y la alúmina estén disponibles para reaccionar con el hidróxido de calcio liberado por el cemento”, indica el doctor Yanguatin, quien añade que con el modelo estadístico aplicado se determinó que los mejores tratamientos térmicos corresponden a la calcinación a 550 °C por una hora y 650 °C por tres horas.

“En literatura, la activación térmica de arcillas caoliníticas ya se ha investigado ampliamente, pero no sabíamos si las de excavación, que son tratadas como un residuo, iban a ser activadas a esas mismas temperaturas”, señala el investigador.

Con los tratamientos térmicos definidos se calcinaron otras cinco arcillas excavadas con contenidos de caolinita entre 20 y 60 %, para evaluar su actividad puzolánica en pastas de cal mezclada con cada arcilla calcinada, determinando el porcentaje de fijación de hidróxido de calcio después de 7 y 28 días de hidratación.

En morteros de cemento tipo A (moderado contenido de C3A) mezclado con cada una de las arcillas calcinadas, se determinó su resistencia a la compresión a 7 y 28 días de curado, mientras que en pastas mezcladas con cemento tipo B (bajo contenido de C3A) se llevó a cabo el ensayo de Frattini a 2, 7 y 28 días.

Los resultados de estos procesos mostraron que las arcillas excavadas calcinadas a 650 °C mezcladas con cal presentaron los mayores porcentajes de fijación de hidróxido de calcio; estas mismas arcillas, mezcladas con el cemento tipo B, muestran el desarrollo de la actividad puzolánica tanto a los 7 como a los 28 días.

“Cuando sustituimos parte del cemento se presentó un descenso en la resistencia a la compresión inicial de los morteros, pero a los 7 días mejoran los resultados, y a los 28 incluso se iguala la respuesta del mortero control”, resalta el investigador como uno de los resultados más importantes.

Mejorar las arcillas

Parte del estudio también estuvo enfocado a definir un tratamiento mecánico para mejorar la actividad puzolánica de las arcillas de excavación con las que se trabajó, lo cual se consiguió moliéndolas mecánicamente durante 10 y 30 minutos.

Los resultados mostraron que a los 7 días la mayor actividad puzolánica corresponde a las arcillas calcinadas a 650 °C y molidas durante 10 minutos.

Después estas mismas arcillas se mezclaron en morteros con el cemento tipo B para determinar su resistencia a la compresión, con lo que se obtuvo que los morteros con arcillas calcinadas, cuyo contenido de caolinita fue superior al 50 %, alcanzaron esta vez una resistencia mayor que el mortero control. 

(Por: fin/ALP/MLA/LOF
)
N.° 631

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