thesis

Análisis del efecto del refuerzo con negro de humo a un geopolímero a base de zeolita natural como material alternativo al cemento Portland.

Abstract

Los geopolímeros son materiales estudiados ampliamente en las últimas décadas como un material alternativo al mortero y el hormigón fabricados con cemento Portland. Por lo que, el objetivo de este proyecto investigativo es evaluar las propiedades mecánicas de un geopolímero a base de zeolita natural y evaluar el efecto del negro de humo. Para ello, se aplicó un tratamiento químico al negro de humo con una solución de 5 M de hidróxido de sodio, mejorando las propiedades finales del geopolímero. Se utilizó el negro de humo en porcentajes de 2 %, 3 % y 4 % en masa con respecto a la zeolita. Las propiedades mecánicas analizadas fueron la resistencia a la compresión y la resistencia a flexión, las cuales fueron determinadas mediante ensayos realizados sobre cubos de 5 cm de arista y probetas prismáticas de (2,5 x 2,5 x 25) cm, respectivamente. Adicionalmente, se fabricaron probetas de mortero con cemento Portland para comparar sus propiedades mecánicas con las de los geopolímeros propuestos. Se aplicaron técnicas de caracterización como microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X, espectroscopía Raman y fluorescencia de rayos X a la materia prima del geopolímero. Al reforzar el geopolímero con negro de humo se obtuvo un incremento en las propiedades mecánicas analizadas y se comprobó que las resistencias fueron aún mayores cuando se aplicó un tratamiento químico al negro de humo. Sin embargo, las propiedades mecánicas de los geopolímeros analizados son significativamente menores a las que presenta el mortero fabricado con cemento Portland.Geopolymers are materials that have been widely studied in the last decades as an alternative material to mortar and concrete made with Portland cement. Therefore, the objective of this research project is to evaluate the mechanical properties of a natural zeolite-based geopolymer and to evaluate the effect of reinforcing it with carbon black. For this purpose, a chemical treatment was applied to the carbon black with a 5 M sodium hydroxide solution, improving the final properties of the geopolymer. Carbon black was used in percentages of 2 %, 3 % and 4 % by mass with respect to zeolite. The mechanical properties analyzed were the compressive strength and flexural strength, which were determined by means of tests performed on 5 cm cubes and (2.5 x 2.5 x 25) cm prismatic specimens, respectively. Portland cement mortar specimens were manufactured to compare their mechanical properties with those of the proposed geopolymers. Characterization techniques such as scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy and X-ray fluorescence were applied to the geopolymer raw material. Reinforcing the geopolymer with carbon black resulted in an increase in the analyzed mechanical properties and it was found that the strengths were even higher when a chemical treatment was applied to the carbon black. However, the mechanical properties of the analyzed geopolymers are significantly lower than those of the mortar made with Portland cement

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