918
mar. 4 de 2015
Sostenibilidad
Tiempo de lectura: 6 minutos
Comentarios: 0
Tamaño de letra
Resumen:

El aumento de la conciencia en torno a los impactos ambientales asociados a las emisiones excesivas de dióxido de carbono generadas de la producción de cemento, ha dado lugar a grandes avances en el desarrollo de tecnologías y materiales destinados a reducir dichos impactos. El cemento es el componente clave en la producción de concreto, adicionalmente es el material más usado en el mundo después del agua, y estudios han demostrado que su producción genera entre un 6 y 7% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero.

 

La ceniza de cáscara de arroz es uno de los materiales cementantes suplementarios más promisorios para el desarrollo de concretos sostenibles. El uso de esta clase de materiales busca recuperar desechos industriales y agrícolas para reemplazar parcialmente el contenido de cemento en el concreto y de esta forma reducir su huella ambiental.

Cemento, componente clave en la producción de concreto

Crédito: Flickr – Land Rover Our Planet.

La cáscara de arroz tiene variedad de usos, entre los cuales se destacan la producción de biocombustibles y la utilización de su ceniza como material cementante complementario para la producción de cemento.

Durante la hidratación, los materiales cementantes suplementarios interactúan con el cemento a través de una reacción puzolánica o a través del efecto de relleno, donde los poros de la pasta de cemento se llenan con las partículas de ceniza de cáscara de arroz. La sílice amorfa de la ceniza reacciona con el hidróxido de calcio liberado en la hidratación del cemento para formar silicatos de calcio hidratados, los cuales son los principales compuestos responsables de la resistencia.

Un uso adecuado de los materiales cementantes suplementarios puede ayudar notablemente en la mejora de la durabilidad y resistencia del concreto, sin embargo el uso combinado con superplastificantes podría interferir con particularidades fisicoquímicas del cemento no deseadas.

Los superplastificantes son constituyentes y aditivos esenciales, ya que producen una mejor trabajabilidad en proporciones muy bajas de agua. Se componen generalmente de polímeros cargados negativamente, que se adsorben en los sitios cargados positivamente de las partículas, una vez absorbidos, los polímeros mejoran la dispersión de partículas por repulsión electrostática.

Teniendo en cuenta la creciente variedad de aditivos minerales y químicos utilizados en concreto, las investigaciones han ido en crecimiento y buscan permitir aprovechar las ventajas potenciales que pueden ofrecer estos materiales.

Uso adecuado de los materiales cementantes suplementarios

Ceniza obtenida después de someter la cáscara de arroz a un proceso de calcinación. Crédito: © Watershed Materials.

Investigaciones han podido determinar que a edad temprana (día 1) la resistencia a la compresión de mezclas con ceniza y superplastificantes tienen un retraso inicial en comparación con el diseño de mezclas convencionales. La influencia de la ceniza de cáscara de arroz y de los superplastificantes puede explicarse por una combinación de tres mecanismos. En primer lugar, la dilución de cemento causa la reducción de la resistencia en las mezclas con ceniza, ya que la velocidad de reacción en la edad temprana es menor. En segundo lugar, la fuerza se incrementa debido a la reducción en la relación agua-cemento causada por las partículas de ceniza que absorben agua y, en tercer lugar, el aumento de la fuerza es afectado por los superplastificantes, mejorando la trabajabilidad e hidratación.

El análisis del rendimiento del concreto a los 28 días ha mostrado resultados donde las mezclas con ceniza de cáscara de arroz y superplastificantes tienen una ganancia de hasta un 20% en comparación con las mezclas convencionales. Esta ganancia de resistencia se puede explicar debido a tres factores fundamentales; la reacción puzolánica que se produce entre la ceniza de cáscara de arroz y la portlandita, la absorción de agua en mezclas con ceniza de cáscara de arroz aumentó la densidad del cemento, lo que a su vez, aumentó la resistencia y, por último, el agua que podría potencialmente contribuir a un curado interno a una edad más avanzada.

La incorporación de la producción de ceniza de cáscara de arroz también se da en unidades de mampostería que tienen baja emisión de carbono, de tal forma que no sólo se reduce aún más la huella de carbono del producto, sino que también da una estética elegante y singular. Los tonos oscuros provocados por la ceniza, contrastan sorprendentemente con el gris y blanco del concreto y minerales reciclados triturados en el diseño de mezcla.


La dilución de cemento causa la reducción de la resistencia

Uso de ceniza de cáscara de arroz para la producción de bloques de mampostería. Crédito: © Watershed Materials.

En cuanto a la resistencia química, se ha demostrado que la ceniza de cáscara de arroz ayuda a reducir sustancialmente la pérdida de masa del concreto que es expuesto a ataques de ácidos, y que también disminuye considerablemente la expansión debido al ataque de sulfatos.

La ceniza de cáscara de arroz puede ser obtenida a través de varios métodos de calcinación, entre los cuales se destacan:

  • Calcinación a campo abierto.

  • Calcinación en hornos.

  • Calcinación el lecho fluido.

La calcinación a campo abierto o en pilas es una técnica sencilla, la cual consiste en realizar la calcinación en recintos circulares o cuadrados de hasta 16 m de perímetro, con pilas de cáscara de hasta 2,5 m de altura. Esta técnica no permite tener un control de la temperatura, lo que lleva a obtener puzolanas de bajo índice de reactividad.


Método de calcinación a campo abierto o en pila

Método de calcinación a campo abierto o en pila. Crédito: Flickr – Jonny McCormack.
La calcinación en hornos circulares o cuadrados es la que se realiza como su nombre lo indica en hornos que tienen diferentes entradas de aire, protegidas con una malla fina que permite la circulación del viento, pero a su vez impida el tránsito de ceniza. Esta técnica de calcinación produce una ceniza de color blanco altamente activa, con presencia minoritaria de cuarzo cristalino.

En la calcinación en lecho fluido, la cámara de combustión es de acero inoxidable. El aire es suministrado a través de un plato perforado ubicado en la base de la cámara de combustión. Este calcinador permite controlar la temperatura y proporciona ceniza consistente en sílice amorfa de excelente resistencia a la compresión.

Cámara de combustión de acero

Cámara de combustión de acero usada para realizar la calcinación de la cáscara de arroz. Crédito: Flickr – Acumen_.

Recientes investigaciones en el uso simultáneo de cenizas de cáscara de arroz con superplastificantes han arrojado las siguientes conclusiones:

  • Cuando se usa ceniza de cáscara de arroz se requiere una dosis más alta de superplastificantes en comparación con las mezclas que no tienen ceniza, ya que la absorción de agua de las partículas de la ceniza es responsable de la reducción de la relación agua-cemento.
     

  • Se estima que la relación agua-cemento efectiva para este tipo de mezclas es de 0,29. La adsorción de agua, junto con el potencial de adsorción de los superplastificantes sobre las partículas de ceniza de cáscara de arroz arrojó como resultados requisitos de dos a tres veces mayor que una mezcla sin aditivos de este tipo.
     

  • Las mezclas con ceniza de cáscara de arroz muestran un aumento de la pérdida de trabajabilidad en el tiempo, la cual es regulada con la adición de los superplastificantes.
     

  • La resistencia a edad temprana de las mezclas con ceniza de cáscara de arroz como material cementante suplementario es positivamente influenciada por el aumento de la concentración de sólidos, pero a su vez es impactada negativamente por la dilución de cemento y el ajuste de retraso atribuido a los superplastificantes.
     

  • Después de los 28 días, la ganancia de resistencia acelerada para las mezclas con ceniza es hasta de un 20%, hecho que se explica por una combinación de la reacción puzolánica, el aumento de la concentración de sólidos, y el potencial de curado interno.
     

  • La selección óptima de superplastificantes para mezclas de cemento con ceniza de cáscara de arroz depende de la aplicación deseada y, de la dispersión inicial, retención de asentamiento, y desarrollo de la resistencia.

Comparte con nosotros tus opiniones e inquietudes.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

 

 

Las mezclas con ceniza de cáscara de arroz muestran un aumento de la pérdida de trabajabilidad en el tiempo, la cual es regulada con la adición de los superplastificantes.

Comparte en

Conclusión

Es importante seguir encontrando día a día alternativas en cuanto a materiales que nos ayuden a mitigar el impacto ambiental que como industria podemos generar.

Califica este artículo
Rate this article:
No rating
Comparte en
Agregar a favoritos
Agregado a favoritos Eliminado de favoritos

ACERCA DEL AUTOR

{{authorSel.Nombre}}

{{ authorSel.Nombre }}

Profesión: {{authorSel.Profesion}}

País: {{authorSel.Pais}}

{{authorSel.Descripcion}}

Ver más del autor

Leave a comment

Name:
Email:
Comment:
Add comment