EFECTO DE LA ADICIÓN DE HIDRÓXIDO CÁLCICO SOBRE MEZCLAS CON ALTA SUSTITUCIÓN DE CEMENTO POR CENIZA VOLANTE.

• Autores: Pablo Lorca Aranda
• Directores de la Tesis: Lourdes Soriano Martínez (dir. tes.), Jordi Payá Bernabeu (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2014
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Victoria Borrachero Rosado (presid.), Emilio Zornoza Gómez (secret.), Ana Guerrero Bustos (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de la construcción
      • Ingeniería civil
    • Tecnología de materiales
      • Aglomerantes
      • Propiedades de materiales
      • Resistencia de materiales
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RiuNet
• Resumen

  • Se conoce que la posibilidad de fabricar hormigones donde el porcentaje de cemento se puede reducir de manera considerable, generaría grandes beneficios económicos y medioambientales. Se sabe además que la sustitución de altos volúmenes de cemento Portland por ceniza volante aporta grandes mejoras a las propiedades del hormigón que lo contiene. Se consiguen con su uso mejoras ecológicas, económicas y tecnológicas. Mejoras en el ámbito ecológico por dos motivos: por una parte, se reducen las emisiones de efecto invernadero producidas por la fabricación del clínker y uso de materias primas, y por otra parte se reutiliza un material subproducto de la industria que de otra manera tendría que ser acumulado en algún vertedero sin utilidad alguna. Se producen mejoras económicas porque se utiliza un material residual que supone costes menores que el cemento. Y por último, mejoras tecnológicas, ya que el uso de la ceniza volante como puzolana puede mejorar aspectos de durabilidad y de resistencias a largo plazo. Pero el uso de adiciones puzolánicas en altas proporciones podría afectar al pH de la matriz cementante, la portlandita generada en la hidratación de los silicatos cálcicos del cemento Portland se verá reducida debido al efecto dilución; además, parte de esta portlandita reacciona con la puzolana. Por lo tanto, este aspecto debería tenerse en cuenta en el caso de tener hormigón armado, puesto que estas condiciones podrían llegar a favorecer el proceso de corrosión. El presente trabajo propone utilizar un aporte extra de hidróxido cálcico (HC) en matrices con sustitución de altos volúmenes de cemento Portland por ceniza volante (CV) y estudiar si dicho aporte influye positivamente en las propiedades mecánicas y de durabilidad del material. En una primera fase (pastas) se estudiaron los sistemas cemento, cemento con un 50% de sustitución de cemento por ceniza volante y por último sobre la pasta que contiene ceniza volante se analizó el efecto de la adición de 10% de hidróxido cálcico. Dichas pastas se caracterizaron mediante análisis termogravimétrico y resistencia mecánica. De los ensayos realizados se concluyó que la adición de HC en polvo mejoraba la reserva alcalina a largo plazo y que el comportamiento mecánico en esos sistemas se veía afectado negativamente. Se ha profundizado en aspectos relacionados con la durabilidad de estos sistemas a través del estudio sobre morteros armados con adición de diferentes porcentajes de HC. Se analizó su durabilidad frente al ataque de CO2 y cloruros: estos sistemas se caracterizaron por análisis termogravimétrico, difracción de rayos X y se analizaron sus propiedades mecánicas; asimismo se evaluó la velocidad de carbonatación y el proceso de corrosión de las armaduras. En ambos ataques, la adición de hidróxido cálcico al sistema cemento-ceniza volante supone una mejora sustancial respecto al sistema con sustitución de ceniza volante. Incluso el comportamiento es muy similar al que presenta el mortero control de sólo cemento. Tras la identificación de pérdidas de resistencias obtenidas al utilizar el HC en polvo, se propusieron dos formas de mejorar la dispersión de la cal en la matriz cementante. Para ello se trató previamente el HC en polvo de dos formas: por agitación mecánica en agua y por sonicación en suspensión acuosa. Ello supuso una mayor reducción en el tamaño medio de partícula respecto del material en polvo. De esta forma, se analizaron de nuevo las pastas por medio de termogravimetría, observándose mejoras en los porcentajes de fijación de cal por parte de la ceniza volante respecto a las pastas realizadas con la cal en polvo no tratada. Los datos de resistencia a compresión y porosimetría por intrusión de mercurio, mostraron una leve mejora en los morteros que contenían HC sonicado respecto a los que contenían HC agitado. Los ensayos de porosimetría de mercurio muestran que la matriz con cal sonicada es mucho más compacta y tortuosa que la obtenida mediante el otro tratamiento. Se concluyó que el tratamiento de la cal por medio de la sonicación es el que puede ofrecer mejores prestaciones, y por ello se continuó el estudio exclusivamente con ese material procesado. El siguiente paso en el estudio de la durabilidad de estos sistemas fue el análisis del transporte de cloruros a través de pastas, evidenciando una vez más que la adición de HC sonicado ayuda a estructurar una matriz más densa y compacta. Estudios de durabilidad de los morteros frente al ataque de sulfatos de agresividad variable (sódico, magnésico y amónico), mostraron que a pesar de adicionar hidróxido cálcico (que podría aparecer como un punto débil frente a dicho ataque), estos morteros se comportaban mejor que aquellos que no adicionaban HC, manteniendo una mayor reserva alcalina frente al ataque a largo plazo y una mejor estabilidad de volumen. Otro aspecto analizado se centró en el principio y final de fraguado de las matrices objeto del presente trabajo, destacando que el tratamiento de sonicado del hidróxido cálcico producía un acortamiento en los tiempos de fraguado respecto al resto de matrices estudiadas. Como parte final del estudio se realizó una caracterización de hormigón de alta resistencia: propiedades mecánicas y de durabilidad. En este último apartado se vuelven a ratificar las bondades comentadas anteriormente respecto al uso del aporte extra de hidróxido cálcico sonicado. En definitiva, los resultados obtenidos muestran que la adición de HC sonicada en mezclas que sustituyan altos volúmenes de cemento Portland por ceniza volante crea una microestructura más densa y compacta, con una mayor reserva alcalina y que además produce una mejora en sus propiedades mecánicas y de durabilidad. Se concluye por tanto que el proceso de sonicación previa de suspensiones acuosas de HC mejora significativamente las propiedades de morteros y hormigones de cemento Portland/ceniza volante.