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Cementos sostenibles con ceniza y otros subproductos del hierro

Después de un proceso de activación, la combinación de cenizas producto de la combustión del carbón mineral en termoeléctricas con escorias de alto horno –un subproducto de la fundición de acero en siderúrgicas– presenta buenas características de resistencia como material alternativo para fabricar cementos convencionales.

Bogotá D. C., 05 de septiembre de 2019Agencia de Noticias UN-

Unidad de mampostería fabricada en la investigación.

Imagen de la ceniza volante observada a través del microscopio electrónico de barrido. Fotos: Fredy García

Imagen de las escorias de alto horno observadas en el microscopio electrónico de barrido.

Ensayos realizados sobre los muretes para caracterizar su comportamiento.

Las mezclas evaluadas presentan un alto potencial de aplicación en la industria de la construcción. Foto: archivo Unimedios.

Estos fueron los hallazgos de Fredy Mauricio García Marín, magíster en Ingeniería - Estructuras de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien buscaba identificar una mezcla cementante compuesta por estos dos materiales con una proporción que garantizara una resistencia adecuada para su implementación en la fabricación de mampostería estructural o sistemas de construcción.

La investigación se enfocó en responder a la creciente necesidad de implementar materiales ecológicos o que causen el menor impacto ambiental posible en la industria de la construcción, una línea en la que la reutilización de estos subproductos industriales resulta atractiva por sus propiedades similares a las del cemento Portland ordinario, pero con la ventaja de generar menos CO2

El magíster, quien contó con la dirección del profesor Juan Manuel Lizarazo, del programa de Ingeniería Civil, partió de la caracterización inicial de estas materias primas para conocer su composición química y particularidades físicas como su forma y densidad, además de realizar un análisis similar en una solución alcalina, compuesta por hidróxido de sodio (NaOH) y silicato de sodio (Na2SiO3), que permitiría que la mezcla de estos tres componentes se endureciera después de un tiempo.

“El proceso de activación consiste en mezclar la ceniza volante y la escoria de alto horno –materiales particulados– con una solución alcalina que nos genera el proceso de activación, que es básicamente que el material tenga características cementantes. Se trata de un proceso similar al que se genera cuando el cemento entra en contacto con el agua”, detalla el investigador García. 

Unidades de prueba      

Después se realizaron mezclas a partir de diferentes combinaciones de ceniza volante y escoria de alto horno, las cuales se sometieron a un proceso de activación mediante la solución alcalina en diferentes proporciones y concentraciones, con el fin de obtener la composición con mejor resistencia a la compresión. 

Una vez seleccionada la de mejores resultados se realizó un estudio detallado de dicha mezcla en relación con su trabajabilidad, los efectos que podría tener someterla a una temperatura de curado de 80 ºC durante 24 horas en un horno, y cómo variaría la resistencia a la compresión con el tiempo.

“Ahí encontramos que la temperatura jugaba un papel importante porque aumentaba considerablemente la resistencia a la compresión de nuestra mezcla”, comenta el magíster y agrega que una vez reconocido esto se fabricaron unas 120 unidades de mampostería usando la mejor mezcla obtenida, las cuales también fueron sometidas al proceso de curado. 

A partir de las unidades de mampostería se construyeron unos muros pequeños (o muretes), de los cuales se estudió su comportamiento ante diferentes cargas. Con este proceso se logró una resistencia similar a la que se obtiene en elementos de construcción fabricados con cemento convencional, con 22 MPa (megapascales).

Por esta razón, aunque la ceniza volante y la escoria de alto horno se han utilizado en la industria de la construcción como complemento del cemento ordinario, cada vez es más factible utilizarlas como único material cementante, gracias a la implementación de procesos como la activación alcalina, que permitió, en este caso, optimizar y potencializar las propiedades cementantes de los materiales. 

Las mezclas evaluadas presentan un alto potencial de aplicación en la industria de la construcción, especialmente en prefabricados como las unidades de mampostería.

(Por: fin/ALP/MLA/LOF
)
N.° 645

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