Influencia del pretratamiento químico sobre la puzolanicidad de micropartículas de vidrio reciclado utilizadas como sustituto del cemento Portland
Nombre del artículo:
https://doi.org/10.3989/mc.2024.362723Palabras clave:
Cemento Portland, Mortero, Silicato de calcio hidratado (CSH), Portlandita, Puzolana, Partículas de vidrioABSTRACTO
Esta investigación investigó la influencia del uso de micropartículas de vidrio tratadas químicamente como reemplazo parcial del cemento en pastas y morteros de cemento Portland. Las micropartículas se obtuvieron moliendo desechos de vidrio en tres fracciones de tamaño de partícula diferentes (< 75 µm, < 45 µm y < 25 µm), tratadas con hidróxido de calcio (CH) y caracterizadas utilizando SEM/EDS y un analizador de tamaño de partícula láser. Las muestras preparadas con la incorporación de vidrio se caracterizaron utilizando XRD, TGA/DTG y SEM/EDS. El pretratamiento con hidróxido de calcio indujo la formación de CSH con diferentes morfologías en la superficie de las partículas, además de provocar cambios en la distribución del tamaño de partícula debido a la formación de aglomerados. Las pastas preparadas con partículas tratadas tenían menores cantidades de CH y mayores niveles de silicatos hidratados. Sin embargo, al medir indirectamente la puzolanicidad de las partículas tratadas a través de la resistencia a la compresión de los morteros, no se observaron diferencias significativas.
REFERENCIAS
Abbas A, Ekowati D, Suhariadi F, Fenitra RM. 2022. Implicancias para la salud, líderes, sociedades y cambio climático: una revisión global. En: Chatterjee U, Akanwa AO, Kumar S, Singh SK, Dutta Roy A. (eds) Huellas ecológicas del cambio climático. Springer Climate. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-15501-7_26
Shi Q, Cai R, Huo T, You K, Cai W. 2023. Un análisis justo y eficaz para compartir la responsabilidad de la reducción de emisiones de CO2 en los sectores de la construcción provincial de China. Environ. Impact Assess. Rev. 99:106984. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2022.106984
Zhou B, Zeng H, Zhao L, Han Z. 2023. Cambio climático y riesgos climáticos en la zona de la gran bahía de Guangdong-Hong Kong-Macao. 173-193. https://doi.org/10.1007/978-981-19-7738-1_12
Salvetti F, Cavicchioli C, Borgarello M, Bertagni B. 2023. Viajes en el tiempo hacia una sociedad climáticamente neutra: una experiencia interactiva e inmersiva. 581:351-362. https://doi.org/10.1007/978-3-031-21569-8_33
Li Q, Qiao H, Li A, Li G. 2022. Rendimiento del polvo de vidrio residual como material puzolánico en mortero de cemento mezclado. Constr. Build. Mater. 324:126531. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126531
Ige OE, Olanrewaju OA, Duffy KJ, Collins OC. 2022. Análisis del impacto ambiental del cemento Portland (CEM1). Utilizando el método del punto medio. Energies. 15(7):2708. https://doi.org/10.3390/en15072708
Galusnyak SC, Petrescu L, Cormos CC. 2022. Evaluación del impacto ambiental de las tecnologías de captura de CO2 postcombustión aplicadas a plantas de producción de cemento. J. Environ. Manage. 320:115908. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115908 PMid:35961143
Hotta M, Tone T, Favergeon L, Koga N. 2022. Parametrización cinética de los efectos del dióxido de carbono atmosférico y autogenerado en la descomposición térmica del carbonato de calcio. J. Phys. Chem. C. 126(18):7880-7895. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c01922
Tan C, Yu X, Guan Y. 2022. Un camino impulsado por la tecnología hacia emisiones netas de carbono cero para la industria del cemento de China. Appl. Energy. 325:119804. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.119804
Liu Z, Du J, Meng W. 2022. Obtención de materiales cementicios con bajo contenido de carbono y altas propiedades mecánicas mediante suspensión de CaCO3 producida por secuestro de CO2. J. Clean. Prod. 373:133546. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.133546
Qaidi S, Najm HM, Abed SM, Özkılıç YO, Al Dughaishi H, Alosta M, Sabri MM, Alkhatib F, Milad A. 2022. Hormigón que contiene residuos de vidrio como agregado respetuoso con el medio ambiente: una revisión de las características mecánicas y en estado fresco. Mat. 15(18):6222. https://doi.org/10.3390/ma15186222 PMid:36143534 PMCid:PMC9501624
Shakouri M, Exstrom CL, Ramanathan S, Suraneni P, Vaux JS. 2020. Pretratamiento de ceniza de rastrojo de maíz para mejorar su eficacia como material cementante complementario en el hormigón. Cem. Concr. Compos. 112:103658. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103658
Hamada H, Alattar A, Tayeh B, Yahaya F, Thomas B. 2022. Efecto del vidrio reciclado en las propiedades del hormigón de alto rendimiento: una revisión crítica. Case Stud. Constr. Mater. 17:e01149. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01149
Jiang X, Xiao R, Bai Y, Huang B, Ma Y. 2022. Influencia del polvo de vidrio de desecho como material cementante complementario (SCM). Sobre las propiedades físicas y mecánicas de la pasta de cemento a altas temperaturas. J. Clean. Prod. 340:130778. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130778
Mosaberpanah MA, Eren O, Tarassoly AR. 2019. El efecto de la nanosílice y el polvo de vidrio de desecho en las propiedades mecánicas, reológicas y de contracción del UHPC utilizando la metodología de superficie de respuesta. J. Mater. Res. Technol. 8(1):804-811. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.06.011
de la Villa Mencía RV, Frías M, Ramírez SM, Carrasco LF, Giménez RG. 2022. Residuos de construcción y demolición (RCD) de hormigón/vidrio. Sinergias en mineralogía ternaria ecocemento-pasta. Mat. 15(13):4661. https://doi.org/10.3390/ma15134661 PMid:35806784 PMCid:PMC9267239
Cadore BC, Ribeiro FRC, Modolo RCE, Pacheco F. 2023. Análisis del rendimiento del hormigón con residuos de vidrio industrial reutilizados. J. Build. Pathol. Rehabil. 8(1):1-13. https://doi.org/10.1007/s41024-022-00230-w
Guo P, Bao Y, Meng W. 2021. Revisión del uso de vidrio en compuestos cementicios reforzados con fibra de alto rendimiento. Cem. Concr. Compos. 120:104032. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104032
Gupta J, Jethoo AS, Ramana PV. 2021. Valorización del vidrio sódico-cálcico en una matriz de cemento y arena. Mat. Today Proc. 49(5):1230-1238. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.06.295
ABNT - Asociación Brasileña de Normas Técnicas. 2015. NBR 5751: Materiales puzolánicos: determinación de la actividad puzolánica con cal a los siete días.
ABNT - Asociación Brasileña de Normas. 2014. NBR 5752: Materiales puzolánicos: determinación del índice de desempeño con cemento Portland a los 28 días.
Filho JH, Gobbi A, Pereira E, Quarcioni VA, De Medeiros MHF. 2017. Atividade pozolânica de adições minerais para cimento portland (Parte I): Índice de Atividade Pozolânica (IAP). Com Cal, Difração de Raios-X (DRX), Termogravimetria (TG/DTG). E capilla modificada. Rev. Materia. 22(3). https://doi.org/10.1590/s1517-707620170003.0206
Brekailo F, Pereira E, Pereira E, Filho JH, De Medeiros MHF. 2019. Evaluación del potencial reactivo de adiciones de residuos cerámicos rojos y hormigón triturado de RCD en matriz de cemento. Cerámica. 65(375):351-358. https://doi.org/10.1590/0366-69132019653752552
Bouchikhi A, Benzerzour M, Abriak NE, Maherzi W, Mamindy-Pajany Y. 2019. Estudio del impacto de los tipos de vidrios de desecho en la actividad puzolánica de la matriz cementicia. Constr. Build. Mater. 197:626-640. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.180
Chen Z, Wang Y, Liao S, Huang Y. 2020. Cinética de molienda de polvo de vidrio de desecho y su efecto compuesto como aditivo puzolánico en hormigón de cemento. Constr. Build. Mater. 239:117876. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117876
Kalakada Z, Doh JH, Zi G. 2020. Utilización de polvo de vidrio grueso como cemento puzolánico: una investigación de diseño de mezclas. Constr. Build. Mater. 240:117916. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117916
Más-López MI, García del Toro EM, García-Salgado S, Alcala-Gonzalez D, Pindado S. 2021. Aplicación de hormigones elaborados con ligante de polvo de vidrio a altas tasas de reposición. Estera. 14(14): 3796. https://doi.org/10.3390/ma14143796 PMid:34300715 PMCid:PMC8303812
Borges AL, Soares SM, Freitas TOG, Junior AO, Ferreira EB, Ferreira FGS. 2021. Evaluación de la actividad puzolánica del polvo de vidrio en tres tamaños máximos de grano. Mater. Res. 24(4). https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2020-0496
Patel D, Shrivastava R, Tiwari RP, Yadav RK. 2021. El papel del polvo de vidrio en el hormigón con respecto a sus prestaciones de ingeniería utilizando dos tamaños de partículas muy diferentes. Struct. Concr. 22(S1):E228-E244. https://doi.org/10.1002/suco.201900182
Omer B, Saeed J. 2022. Efecto de la relación agua-aglutinante y la distribución del tamaño de partícula de polvo de vidrio residual en la resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad del hormigón de resistencia normal. Eur. J. Environ. Civ. Eng. 26(11):5300-5321. https://doi.org/10.1080/19648189.2021.1893227
Liu Y, Shi C, Zhang Z, Li N. 2019. Una descripción general de la reutilización de vidrios de desecho en materiales activados con álcali. Resour. Conserv. Recycl. 144:297-309. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2019.02.007
Maraghechi H, Maraghechi M, Rajabipour F, Pantano CG. 2014. Reactividad puzolánica del polvo de vidrio reciclado a temperaturas elevadas: estequiometría de la reacción, productos de reacción y efecto de la activación alcalina. Cem. Concr. Compos. 53:105-114. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2014.06.015
Palomo A, Krivenko P, García-Lodeiro I, Kavalerova E, Maltseva O, Fernández-Jiménez A. 2014. Una revisión sobre la activación alcalina: nuevas perspectivas analíticas. Madre. Construccion. 64(315):e022. https://doi.org/10.3989/mc.2014.00314
Albiajawi MI, Embong R, Muthusamy K. 2021. Descripción general de la utilización y el método para mejorar el rendimiento puzolánico de los desechos agrícolas e industriales en el hormigón. Mat. Today Proc. 48(4):778-783. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.02.260
Sun L, Zhu X, Kim M, Zi G. 2021. Reacción álcali-sílice y resistencia del hormigón con partículas de vidrio pretratadas como agregados finos. Constr. Build. Mater. 271:121809. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121809
ABNT - Asociación Brasileña de Normas Técnicas. 2015. NBR 7214: arena estándar para ensayos de cemento: especificación.
ABNT - Asociación Brasileña de Normas Técnicas. 2019. NBR 7215: Cemento Portland: determinación de la resistencia a la compresión de probetas cilíndricas.
Nassiri S, Markandeya A, Haider MM, Valencia A, Rangelov M, Li H, Halsted A, Bollinger D, McCloy J. 2023. Evaluación técnica y ambiental de cristales de foshagita y similares a tobermorita sintetizados hidrotermalmente como semillas fibrilares de CSH en materiales cementantes. J. Sustain. Cement-Based Mater. 12(10):1181-1204. https://doi.org/10.1080/21650373.2023.2185828
Bellmann F, Scherer GW. 2018. Análisis de las tasas de crecimiento de CSH en condiciones supersaturadas. Cem. Concr. Res. 103:236-244. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.05.007
Zhang Z, Scherer GW, Bauer A. 2018. Morfología del material cementicio durante la hidratación temprana. Cem. Concr. Res. 107:85-100. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.02.004
de la V Mencía RV, Rojas MF, Martínez-Ramírez S, Fernández-Carrasco L, Cociña EV, García-Giménez R. 2021. Reactividad de mezclas binarias de residuos de construcción y demolición como materiales cementosos suplementarios. Estera. 14(21):6481. https://doi.org/10.3390/ma14216481 PMid:34772011 PMCid:PMC8585279
Li W, Jiang C, Zhang Q, Li S. 2022. Evaluación de la reactividad puzolánica y activada por álcali de la bentonita de calcio de baja pureza. Mat. 15(22):8015. https://doi.org/10.3390/ma15228015 PMid:36431501 PMCid:PMC9696941
Bhatrola K, Kothiyal NC. 2023. Influencia de los nanomateriales híbridos (1D/2D) en las propiedades mecánicas y de durabilidad del mortero cementicio de puzolana-pórland. J. Adhes. Sci. Technol. 38(2):288-312. https://doi.org/10.1080/01694243.2023.2226287
Yagüe S, González Gaya C, Rosales Prieto V, Sánchez Lite A. 2020. Ecocementos sustentables: análisis químico y morfológico de residuos de aserrín de granito como material puzolánico. Mat, 13(21):4941. https://doi.org/10.3390/ma13214941 PMid:33153195 PMCid:PMC7662646
.
Maraghechi H, Rajabipour F, Pantano CG, Burgos WD. 2016. Efecto del calcio en las reacciones de disolución y precipitación de sílice amorfa a alta alcalinidad. Cem. Concr. Res. 87:1-13. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.05.004
Tajuelo Rodriguez E, Garbev K, Merz D, Black L, Richardson IG. 2017. Estabilidad térmica de fases de CSH y aplicabilidad de los modelos de Richardson y Groves y Richardson C-(A)-SH(I) a CSH sintéticos. Cem. Concr. Res. 93:45-56. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.12.005
ABNT - Asociación Brasileña de Normas Técnicas. 2014. NBR 12653: Materiales puzolánicos: requisitos.
Bonavetti VL, Rahhal VF, Locati F, Irassar EF, Marfil S, Maiza P. 2020. Actividad puzolánica de brechas vítreas argentinas que contienen mordenita. Madre. Construccion. 70(337):208. https://doi.org/10.3989/mc.2020.04019
Potapov VV, Efimenko YV, Gorev DS. 2019. Determinación de la cantidad de Ca(OH)2 unido por nano-SiO2 aditivo en matrices de cemento. Nanotechnol. Constr. Sci. Internet-J. 11(4):415-432. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2019-11-4-415-432
Barbero-Barrera MM, Gomez-Villalba LS, Ergenç D, Sierra-Fernández A, Fort R. 2022. Influencia de las condiciones de curado en el comportamiento mecánico e hídrico de morteros aire-cal con adiciones de nano-Ca(OH)2 y nano-SiO2. Cem. Concr. Compos. 132:104631. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104631
Frías M, Martínez-Ramírez S, de la Villa RV, Fernández-Carrasco L, García R. 2021. Reactividad en pastas de cemento con fracciones finas de hormigón y vidrio procedente de residuos de construcción y demolición: Análisis microestructural de viabilidad. Cem. Concr. Res. 148:106531. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2021.106531
Martins GLO, Fraga YSB, de Paula A, Rêgo JH da S, Terrades AM, Rojas MF. 2023. Análisis de la microestructura y porosidad de pastas de cemento con nanosílice funcionalizada con diferentes contenidos de aminosilano. Mat. 16(16):5675. https://doi.org/10.3390/ma16165675 PMid:37629966 PMCid:PMC10456893
Peng L, Zhao Y, Ban J, Wang Y, Shen P, Lu JX, Poon CS. 2023. Mejora de la resistencia a la corrosión del hormigón de agregado reciclado mediante la incorporación de polvo de vidrio de desecho. Cem. Concr. Compos. 137:104909. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104909
Rashad AM, Essa GMF, Abdel-Gawwad HA. 2022. Una investigación de pastas de escoria activadas con álcali que contienen polvo de vidrio reciclado bajo el efecto de temperaturas elevadas. Environ. Sci. Pollut. Res. 29(19):28647-28660. https://doi.org/10.1007/s11356-021-18365-7 PMid:34989987
Dobiszewska M, Pichór W, Tracz T, Petrella A, Notarnicola M. 2023. Efecto del polvo de vidrio en la hidratación del cemento, la microestructura y las propiedades mecánicas del mortero. 10th MATBUD'23 Sci-Tech. Conf. 40. 13(1):40. https://doi.org/10.3390/materproc2023013040
Elaqra HA, Haloub MAA, Rustom RN. 2019. Efecto de un nuevo método de mezcla de polvo de vidrio como reemplazo del cemento en el comportamiento mecánico del hormigón. Constr. Build. Mater. 203:75-82. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.077
Mejdi M, Wilson W, Saillio M, Chaussadent T, Divet L, Tagnit-Hamou A. 2022. Hidratación y microestructura de pastas de cemento de polvo de vidrio: una investigación multitécnica. Cem. Concr. Res. 151:106610. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2021.106610