Síntesis de cementos activados alcalinamente e híbridos sulfo-aluminosos base ceniza volante con adiciones de nano calcita

Carranza Cabrales, Dulce Carolina (2018) Síntesis de cementos activados alcalinamente e híbridos sulfo-aluminosos base ceniza volante con adiciones de nano calcita. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Los cementos activados alcalinamente, también llamados geopolímeros, son materiales cementantes elaborados por la activación alcalina de aluminosilicatos en polvo, materia prima que se obtiene de algunos desechos de la industria siderúrgica, como lo es la ceniza volante, que es el residuo de la quema del carbón. Estos polvos, en presencia de un activador alcalino y tras un curado térmico previo, resultará en un material sólido que presenta una lista de propiedades y características muy interesantes para la industria de la construcción, como lo son las elevadas resistencias mecánicas iniciales, que en ocasiones son mayores que las de cemento portland ordinario. También son materiales sustentables que contribuyen a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero, debido a la utilización de los desechos industriales como materia prima principal, y a las bajas temperatura de fabricación de las demás materias primas, a la ausencia de CPO, y por la poca cantidad de CSA utilizado en las muestras. En este estudio se desarrolló un trabajo experimental orientado a relacionar los cementos activados alcalinamente con reemplazo de cemento sulfoaluminoso para la creación de cementos híbridos, con adiciones de nanopartículas de calcita. Para esta síntesis, se fabricaron a escala de laboratorio ambos tipos de cementos activados, empleando como materia prima precursora, la ceniza volante de carbón (CV) para crear geopolímeros (GP) y cementos sulfoaluminosos (CSA) para la creación de cementos híbridos sulfoaluminosos (HSA) con adiciones de calcita y nano partículas de calcita (CaCO3). Se prepararon pastas empleando diferentes relaciones molares de SiO2/Al2O3, Na2O/SiO2 y H2O/Na2O, hasta encontrar la que propiciara buenas propiedades mecánicas. Las muestras se curaron a 7, 14, 28 y 90 días, y se evaluó la resistencia a la compresión. La calidad de los cementos fabricados resulto adecuada y posteriormente se realizó su caracterización por Difracción de rayos X, Microscopía Electrónica de barrido y Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier. Se seleccionaron las muestras que obtuvieron una mejor resistencia mecánica a la compresión. Los resultados de estos ensayos físicos y mecánicos indicaron que estos cementos activados base ceniza volante requieren menor cantidad de agua para obtener una consistencia normal y buena trabajabilidad, y que necesitan de más tiempo y energía para llegar a fraguar, dependiendo de la composición de las mezclas. Con base en estos resultados , podemos concluir que estos cementos activados alcalinamente e híbridos, representan un área de oportunidad muy amplia para la investigación y el desarrollo sustentable, por ser materiales conformados principalmente por desechos industriales de otros procesos, que son una potencial alternativa para la disminución de la emisión de CO2 al medio ambiente por parte del sector de la construcción, con respecto al cemento portland ordinario (CPO), pues se pueden obtener productos de alta calidad mezclando ambos materiales para reducir la cantidad de clinker en el cemento, y reducir costos de producción. Es por esto que, actualmente son objeto de estudio de muchos investigadores internacionalmente, que se están dando a la tarea de descubrir formas de mejorar sus propiedades y características para adecuarlos a su utilización en la industria de los prefabricados en diversas aplicaciones como bloques de edificación y pavimentos, en construcciones de vanguardia.

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