Formulaciones de nuevos morteros y cementos especiales basadas en suproductos de magnesio

• Autores: Joan Formosa Mitjans
• Directores de la Tesis: J. M Chimenos (dir. tes.), Ana María Lacasta Palacio (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2012
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Francisco Vilches Arenas (presid.), Miguel Morales Comas (secret.), Inma Rodríguez Cantalapiedra (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología químicas
      • Procesos químicos
    • Ingeniería y tecnología del medio ambiente
      • Residuos industriales
    • Tecnología de materiales
      • Propiedades de materiales
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • En la presente tesis doctoral se evalúa el potencial de algunos subproductos de magnesio empleados para la formulación de diferentes materiales de construcción y soluciones constructivas. Mediante el uso de subproductos industriales para el desarrollo de materiales de construcción se potencian criterios medioambientales y de sostenibilidad. La memoria de la presente tesis doctoral se ha estructurado siguiendo el mismo eje conductor desarrollado en la parte experimental del trabajo. Así, ésta incluye una primera parte en la que se detalla el estado del arte referente a los materiales de construcción, así como las soluciones constructivas propuestas. Estas soluciones son, por un lado, el desarrollo de morteros destinados a la protección pasiva frente al fuego (PPF) y, por otro lado, la formulación de cementos químicos de fosfato (CBPC) de magnesio como material reparador de estructuras de hormigón. Posteriormente se estudian y caracterizan exhaustivamente los distintos subproductos empleados, tanto físico-química como morfológicamente. Esta caracterización preliminar es de gran importancia, dado que al tratarse de subproductos industriales no se conocen de antemano las características y propiedades, que presentan cada uno de los subproductos empleados. En primer lugar, se emplean dos subproductos de magnesio [Low-Grade Magnesium Hydroxide (LG-MH) y Low-Grade Magnesium Carbonate (LG-MC)] en la formulación de morteros PPF, utilizando en este caso el cemento Portland convencional como material conglomerante. Ambos subproductos industriales descomponen de manera endotérmica en un amplio rango de temperatura, retardando así el tiempo necesario para alcanzar una determinada temperatura. En este caso, se formulan morteros empleando como áridos distintos porcentajes de ambos subproductos, dando lugar a un material con buenas propiedades térmicas y mecánicas, factible de ser utilizado como un mortero PPF. Sin embargo, su utilización como mortero revoco puede verse limitada por la elevada densidad de los áridos utilizados. En este supuesto, puede mejorarse su aplicabilidad añadiendo a los morteros formulados con subproductos de magnesio un árido ligero, como la vermiculita, sin que ello perjudique al resto de propiedades evaluadas. En segundo lugar, se evalúa la viabilidad del uso como materia prima de otro subproducto de magnesio [Low-Grade Magnesium Oxide (LG-MgO)] para el desarrollo de cementos químicos de fosfato (CBPC) de magnesio. A tal efecto, se determinan las propiedades mecánicas de distintas dosificaciones, así como el efecto de un aditivo retardante del fraguado, el ácido bórico (HB). Este estudio se realiza empleando una herramienta estadística, el diseño de experimentos (DoE), con la finalidad de obtener modelos matemáticos que justifiquen las interacciones entre los distintos componentes de la mezcla y su efecto sobre las propiedades mecánicas y el tiempo de fraguado. Asimismo, el uso del DoE ha de permitir reducir el número de experimentos y establecer mejor el rango de dosificación en función de las características deseadas, dando lugar como rango de dosificaciones adecuado para su utilización en las soluciones constructivas objeto de estudio. Destacar que el uso de LG-MgO en la formulación de CBPC introduce fases inertes no-reactivas contenidas en el mismo subproducto, lo que implica que los CBPC desarrollados puedan considerarse como morteros. A partir de los resultados obtenidos se selecciona un pequeño grupo de formulaciones con porcentajes adecuados para evaluar su potencial empleo en el desarrollo de morteros reparadores de estructuras de hormigón. Con este propósito, se realizan ensayos de adhesión sobre distintos sustratos (hormigón o terrazo) y se determinan algunas propiedades requeridas para su uso en la solución constructiva objeto de estudio. La presente tesis doctoral pretende confirmar la viabilidad tecnológica para los distintos campos de aplicación que se han postulado. No es la finalidad de este estudio desarrollar un producto final que pueda ser comercializado, sino demostrar su viabilidad gracias al know-how adquirido durante los años de esta investigación y sentar así las bases para futuros estudios en el desarrollo de materiales de construcción empleando estos subproductos.