Comportamiento físico-mecánico y durabilidad de mezclas basadas en cemento portland y lodos del destintado del papel activados térmicamente
- Autores: Íñigo Vegas Ramiro
- Directores de la Tesis: Javier Ignacio Urreta Ormaechea (dir. tes.), José Tomás San José Lombera (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad del País Vasco - Euskal Herriko Unibertsitatea ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Javier Jesús González Martínez (presid.), Juan Manuel Manso Villalaín (secret.), F. Javier Belzunce Varela (voc.), Juan Antonio Polanco Madrazo (voc.), Moisés Frías Rojas (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Durante las últimas décadas, en consonancia con las nuevas políticas de desarrollo sostenible, el sector cementero viene utilizando diferentes subproductos industriales (cenizas volantes, humo de sílice y escorias de procesos siderúrgicos, principalmente) como adición activa en la elaboración de cementos comerciales. Semejante práctica obedece, principalmente, a la necesidad de conciliar aspectos medioambientales, inherentes a la producción de clínker (reducción de impactos asociados a emisiones de CO2 y explotación de recursos naturales), con aspectos puramente financieros y de mercado. En este contexto, se siguen abordando investigaciones dirigidas a obtener nuevas adiciones puzolánicas a partir de subproductos industriales diferentes a los tradicionalmente utilizados por la industria cementera. Uno de los enfoques más recientes se centra en el estudio de adiciones activas al cemento, obtenidas a partir de la activación térmica controlada de lodos procedentes de procesos de fabricación de papel a partir de papel reciclado. La activación térmica del lodo papelero, en un rango de temperaturas comprendidas entre 650ºC y 750ºC, produce un material puzolánico altamente reactivo.
El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral es generar conocimiento sobre las propiedades físico-mecánicas y durabilidad de mezclas basadas en cemento Pórtland con lodos de destintado del papel activados térmicamente a 700ºC y 2 horas. Para alcanzar tal propósito, se estableció un plan de trabajo articulado en torno a cuatro capítulos experimentales.
En primer lugar, se determinan las características físico-químicas y mineralógicas de los materiales: cemento tipo 1, arena silícea normalizada y lodos de destintado del papel activados a 700ºC. Estos últimos presentan una superficie específica mayor que el cemento Pórtland. Desde el punto de vista mineralógico, están formados, básicamente, por calcita, metacaolinita, y otros filosilicatos como el talco, pirofilita o clorita.
La cantidad de carbonato cálcico en el lodo calcinado prevalece sobre el resto de minerales, estimando su porcentaje en masa en torno al 60%. El contenido en metacaolinita en el producto calcinado ronda el 25%.
En segundo lugar, se estudian las propiedades en estado fresco (trabajabilidad, tiempos de fraguado, estabilidad de volumen y retracción en fresco) de mezclas de cemento con 0%, 5%, 10% y 20% de lodo papelero activado térmicamente. A medida que se incorpora mayor cantidad de lodo de destintado del papel activado a 700 ºC en las mezclas de cemento, se producen los siguientes efectos en las matrices resultantes: pérdida lineal de la trabajabilidad, aumento de la demanda de agua de consistencia normal, reducción de los tiempos de principio y final de fraguado, así como una disminución de la retracción durante el período previo al fraguado.
En tercer lugar, se investigan las propiedades físico-mecánicas (resistencias a flexión y compresión, módulo de deformación longitudinal, retracción total de secado y deformación por fluencia) en estado endurecido, de morteros normalizados de cemento elaborados con lodos papeleros activados térmicamente. La incorporación de lodo papelero calcinado influye de la siguiente manera: ganancia de resistencia a compresión, reducción significativa del tamaño de poro medio para sistemas con 20% de lodo papelero calcinado, invariabilidad en el módulo de deformación longitudinal, incremento en la retracción de secado, así como una reducción en la deformación y coeficiente de fluencia para niveles del 20% de lodo papelero calcinado.
En cuarto lugar, se abordan aspectos de durabilidad. Se investiga la efectividad del lodo papelero activado a 700ºC ante ciclos severos de hielo-deshielo y ataque selenitoso o en presencia de yeso. La incorporación de esta adición mineral proporciona mejoras de resistencia ante fenómenos de hielo-deshielo y una mayor susceptibilidad ante ataque selenitoso.
En la fabricación de cementos binarios se recomienda limitar en torno al 10% el porcentaje de sustitución de clínker por lodo papelero calcinado a 700ºC. Asimismo, se pueden utilizar sustituciones superiores al 10% en aplicaciones donde se requieran prestaciones especiales.
