Evaluación de material cementante basado en metacaolín con activación alcalina

Trabajo de investigaciónEsta investigación presenta los resultados de la evaluación mecánica de un nuevo material cementante a base de metacaolín comparados con los resultados obtenidos con cemento convencional, en muestras de concreto y mortero, a partir de esto se determinó que la resistencia máxima alcanzada por el nuevo material cementante oscila entre el 23% y el 25% respecto al cemento convencional.1. INTRODUCCIÓN 2. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN 3. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 4. OBJETIVOS 5. ALCANCES Y LIMITACIONES 6. MARCO TEÓRICO 7. MARCO LEGAL 8. METODOLOGÍA 9. DESARROLLO INVESTIGACIÓN 10. RESULTADOS Y ANÁLISIS 11. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOSPregradoIngeniero Civi

Análisis de una muestra de concreto de 4000 psi sintetizada a partir de suelo diatomáceo con activación alcalina

Trabajo de investigaciónSe ha querido investigar a partir de la composición química de la Diatomea, el reemplazo en un 100% del CP evaluando sus propiedades mecánicas. Se investigó acerca de los materiales químicamente. Se analizó la composición química tanto del CP como el de la Diatomea y a partir de esto se realizó un diseño de la composición química de la diatomea similar a la del CP. Se realizaron en total 15 muestras para ser ensayadas en el laboratorio donde se realizaron los ensayos de flexión y compresión de muestras de Concreto según normatividad INV 410-13 y 415-13 y así mismo para mortero se realizaron ensayos de Compresión según normatividad NTC 220.RESUMEN GLOSARIO 1. INTRODUCCIÓN 2. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN 3. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 4. OBJETIVOS 5. ALCANCES Y LIMITACIONES 6. ESTADO DEL ARTE. 7. MARCO TEÓRICO 8. MARCO LEGAL 9. METODOLOGÍA 10. DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN 11. RESULTADOS Y ANÁLISIS 12. CONCLUSIONESPregradoIngeniero Civi

Diseño de mezcla para morteros de ceniza volante activados alcalinamente

Trabajo de investigaciónTrabajo de investigación que se enfoca en el análisis de diferentes diseños de mezcla para morteros de ceniza volante activada alcalinamente, con los cuales se busca identificar los parámetros de diseño más relevantes, unirlos en un solo diseño teórico y finalmente demostrar, desde la teoría, la posibilidad de considerarlo como una opción viable de reemplazo a las mezclas de mortero convencional a base de cemento portland, y con ello contribuir con la disminución en el uso del mismo y por ende, las emisiones de CO2 propias de la industria cementera a nivel mundial.1. INTRODUCCIÓN 2. ANTECEDENTES 3. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. 4. OBJETIVOS 5. METODOLOGÍA 6. MARCO DE REFERENCIA 7. ESTADO DEL ARTE 8. ANALISIS BIBLIOGRAFICO 9. ANALISIS GENERAL 10. FACTIBILIDAD ECONÓMICA. 11. CONCLUSIONES GENERALESPregradoIngeniero Civi

Aprovechamiento de residuos de vidrio para la producción de baldosas geopoliméricas

Los desechos de vidrio de botella se caracterizaron y activaron alcalinamente con una solución de NaOH al 4M para sintetizar geopolímeros de 100% vidrio (GV) y geopolímeros híbridos (GH). El GV alcanzó una resistencia a la compresión de 56 MPa y un módulo de rotura de 10 MPa; y GH con un 20% de reemplazo de cemento Portland, alcanzó una resistencia a la compresión de 22,5 MPa y un módulo de rotura de 8,8 MPa. Los ensayos se realizaron a 7 y 28 días de edad y tras un curado térmico a 70°C por 24 horas. Desechos de vidrio plano se usaron como reemplazo de la arena para la elaboración de baldosas a partir de las composiciones de GV y GH. Las baldosas se sintetizaron y ensayaron bajo la norma NTC 1085, los resultados obtenidos indican que las baldosas de 100% vidrio (MV) alcanzan los valores estipulados por la norma a compresión y flexión. Sin embargo las baldosas híbridas (MH) no logran alcanzar dichos estándares. Tanto MV como MH sobrepasan los valores de la norma para ensayos de impacto, sin embargo en ambos casos se tiene una elevada absorción. El SEM realizado a MV y MH evidenció la presencia de los geles amorfos N-A-S-H y C-A-S-H, producto de la geopolimerización. Finalmente, se aprovecharon los desechos de vidrio de colores para darle una superficie decorativa a las baldosas.PregradoINGENIERO(A) DE MATERIALE

Optimización de la resistencia mecánica de cementos binarios MK/GBFS activados alcalinamente por Metodología de Superficie de Respuesta

El presente artículo muestra la modelación y optimización de la resistencia a la compresión de un conglomerante no convencional libre de cemento Portland, el cual fue producido a partir de la activación alcalina de una mezcla binaria de un metacaolín (MK) y una escoria siderúrgica de alto horno (GBFS). Como factores de estudio se consideró una relación GBFS/(GBFS/MK) entre 0,0-0,8 y una relación molar total SiO2=Al2O3 entre 2,8-4,2. La relación SiO2=Al2O3 fue ajustada a través de la contribución del precursor (MK+GBFS) y el activador alcalino. La evaluación estadística mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR) mostró un efecto significativo entre la relación molar SiO2=Al2O3 y el contenido de GBFS sobre la resistencia a compresión. Complementariamente se desarrolló una caracterización microestructural a través de difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. La incorporación de GBFS incrementó la cinética de reacción y la formación de una estructura más densa y compacta. Estos nuevos productos de reacción le otorgaron al material un mayor desempeño mecánico comparado con los constituidos con un 100% de MK. PACS: 81.05.Je; 81.05.Zx;02.70.R

Síntesis de cementantes hidráulicos alternativos mediante la geopolimerización de escorias de fundición de concentrados de pb–zn

En este estudio se evaluó la activación alcalina de una escoria industrial de un proceso de fundición de concentrados de Pb-Zn utilizando una solución de silicato de sodio. El objetivo fue la síntesis de un cementante alternativo a partir de la geopolimerización de la escoria por un mecanismo de disolución-precipitación. Se fabricaron pastas con relaciones a/c de 0.35 a 0.40, y el módulo del silicato (SiO2/Na2O=2 y 2.5). Los especímenes se sometieron a distintos regímenes de curado inicial: 55°C y 80°C con 83% de humedad relativa por 24 horas y a temperatura ambiente (23ºC-25ºC). Adicionalmente, se realizaron morteros con dos relaciones a/e de 2.5:1 y 1:1, mostrando una consistencia menor a la observada en las mezclas con CPO; sin embargo, la trabajabilidad alcanzada fue adecuada para la consolidación de los especímenes y la RC en todas las mezclas superó los 30 MPa a 90 días de curado. De los sistemas de pastas se analizaron microestructuralmente los que mejores propiedades mecánicas presentaron, por DRX, MEB/EDS, FTIR y TGA/DTA. Y para hacer una muestra comparativa, pero con menor resistencia, se analizó un sistema de módulo 2. Los productos de la reacción que se formaron fueron C-S-H, y dos geles geopoliméricos C-A-S-H y N-A-S-H insolubles y con buenas propiedades mecánicas de hasta 60 MPa en RC a 120 días de curado. El tiempo de curado y el módulo del silicato fueron los factores más importantes sobre el desarrollo de resistencia. Se realizaron pruebas de resistencia al ataque ácido utilizando soluciones de HCl y H2SO4 exponiendo los sistemas de morteros por 90 días. Se determinó que bajos contenidos de escoria (a/e=2.5:1) presentaban el peor desempeño. En base a pruebas de lixiviación por ICP-MS se demostró la inmovilidad del Pb dentro de la matriz del geopolímero y que el Zn tiende a lixiviarse en ambientes ácidos y salinos. ABSTRACT In this study the alkali activation of an industrial process of a slag smelting with Pb-Zn concentrates using a sodium silicate solution was evaluated. The objective was the synthesis of an alternative cementing for a process of geopolymerization of the slag by a dissolution-precipitation mechanism. Pastes were fabricated with 0.35 to 0.40 of a/c ratios, and the module of silicate (SiO2/Na2O=2 and 2.5). The specimens were subjected to different regimes initial curing: 55 °C and 80 °C with 83% relative humidity for 24 hours at room temperature (23°C - 25°C). Additionally, mortars were performed with two relations a/e of 2.5:1 and 1:1. showing a consistency lower to the observed in mixtures with CPO; however, the workability achieved was adequate for the consolidation of the specimens and the RC of all mixtures exceeded the 30 MPa at 90 days of curing. Pastes system which better mechanical properties presented, were taken to XRD, SEM/EDS, FTIR, TGA/DTA characterization, and for making a comparative, but with less resistance, a system of module 2 was analyzed. The obtained products of the reaction were C-S-H, and two insolubles geopolymerics gels N-AS-H and C-A-S-H but with good mechanical properties of up to 60 MPa in RC with 120 days of cured. The curing time and the module silicate were the most important factors on the development of resistance. Resistance tests were performed to acid attack using solutions of HCl and H2SO4, exposing mortar systems for 90 days. It was determined that low contents of slag (a/e = 2.5:1) showed the worst performance. In base to the leaching tests by ICP-MS, it was demonstrated the inmobility of Pb within the matrix of geopolymer and Zn tends to leach into acidic and saline environments

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

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

Metacaolín como sustituto del cemento para reducir la permeabilidad del hormigón estructural

El motivo que tuvo esta investigación fue reducir la permeabilidad del hormigón estructural con la sustitución de cemento por metacaolín, cuyo principal objetivo fue determinar el porcentaje de metacaolín para reducir la permeabilidad del hormigón estructural, según fuentes consultadas nacionales e internacionales. Esta investigación fue deductivo, de orientación aplicada con un enfoque cuantitativo y como instrumento de recolección de datos retrolectivo ya que se usaron tablas de normas internacionales y nacionales e información precedente del tema de estudio, de tipo descriptivo, correlacional y explicativo. Fue una investigación causal (causa - efecto) dado que se estudió la relación entre la variable independiente incorporación de metacaolín (causa) y variable dependiente permeabilidad del hormigón estructural (efecto). Los resultados evidenciaron que se incrementó la resistencia a la compresión y flexión del hormigón, con un 10% de sustitución de metacaolín, respecto a la permeabilidad del hormigón, se redujo la porosidad con un 20% de sustitución, la permeabilidad al ion cloruro y la expansión álcali -sílice del hormigón disminuyo con un 15% de metacaolín,a excepción del asentamiento en estado fresco que decreció conforme se incorporaba metacaolín en la mezcla, afectando su trabajabilidad con sustituciones mayores al 10%. Finalmente, la sustitución del 10% de metacaolín es beneficiosa si se requiere obtener un hormigón menos permeable, con excelentes propiedades físico – mecánicas y un asentamiento dentro de un rango aceptable