Desarrollo de un cemento híbrido activado alcalinamente (AACM) con una matriz compuesta a partir de residuos de demolición y construcción (RCD) y adición de cemento Portland ordinario (OPC), para determinar su capacidad de uso en aplicaciones del sector de la construcción

Abstract

RESUMEN : El proceso de fabricación del cemento Portland Ordinario (OPC) emite grandes cantidades de gases contaminantes a la atmósfera como CO2, contribuyendo a la agudización de las consecuencias del “efecto invernadero”, se estima que por cada tonelada de OPC fabricado se producen cerca de 0,85 a 1 tonelada de CO2 [1]. En Colombia cemento Portland del tipo 1 es el más comercializado representando un 75% de la demanda total del país [2], mientras que en el mundo el cemento es el segundo material más utilizado después del agua [3]. Las industrias fabricantes OPC son también unas de las mayores consumidoras de energía, la cantidad mínima de energía necesaria para procesar una tonelada de Clinker es de 1,76 GJ a 7,3 GJ, dependiendo del tipo de proceso utilizado por la empresa [4]. El elevado consumo energético para la fabricación del OPC junto con las emisiones de CO2 a la atmosfera, genera la necesidad de investigar acerca de nuevos cementos o procesos, capaces de sustituir de manera parcial o total la generación actual del cemento Portland. A la par con la anterior problemática, se le suma la dificultad con la disposición de los residuos generados al finalizar el “ciclo de vida” de este cemento o de otros tipos de materiales (ladrillos, cerámica, madera), llamados residuos de construcción y demolición (RCD), los cuales están contaminando el medio ambiente, y afectan directamente el aire, el suelo, y el agua, debido a la su inapropiada gestión. Algunos autores estiman que los residuos sólidos generados por actividades de construcción y demolición (RCD) estarán cerca de las 27 billones de tn3 para el año 2050 [3]. Se estima que los RCD representan el 50% de la masa de residuos sólidos urbanos en el mundo [5]. En este proyecto se planteó el desarrollo de un nuevo material aglomerante (cemento híbrido activado alcalinamente AACH) el cual está formado por residuos de construcción y demolición (RCD) activados alcalinamente con hidróxido de sodio y silicato de sodio en solución acuosa y con una adicción parcial de cemento Portland ordinario (OPC), con el fin de mejorar el proceso de fraguado y las propiedades mecánicas, y así se determinará su capacidad de uso en el sector de la construcción y desarrollo de obras civiles. Fueron analizadas las propiedades del AACH mediante difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de barrido (SEM), absorción de agua, resistencia a compresión y resistencia a flexión. Para la validación los datos fueron corroborados mediante el análisis estadístico con la metodología superficie de respuesta, se predijo el mejor resultado de resistencia a compresión de los CAA de residuo de ladrillo. Se obtuvo un AACH con una resistencia promedio de 106 MPa.

ABSTRACT : The manufacturing process of Ordinary Portland Cement (OPC) emits large amounts of CO2 and other polluting gases into the atmosphere, contributing to exacerbate the consequences of the "greenhouse effect". It is estimated that for each ton of OPC manufactured close 0.85 to 1 ton of CO2 are produced. In Colombia, type 1 Portland cement is the most commercialized, representing 75% of the country's total demand. In the world, cement is the second most used material after water. The OPC manufacturing industries are also one of the largest consumers of energy, the minimum amount of energy needed to process a ton of Clinker is from 1.76 GJ to 7.3 GJ, depending on the type of process used by the company. The high energy consumption for the manufacture of OPC together with the CO2 emissions into the atmosphere, generates the need to investigate new materials and processes capable of partially or totally replacing the current generation of cement. It is not easy to deal with the disposal of the waste generated at the end of the "life cycle" of cement or other types of construction materials (bricks, ceramics, wood) known as construction and demolition waste (RCD). Authors estimate that the solid waste generated by RCD activities will be close to 27 billion tn3 by the year 2050. In this project, the development of a new binder material (AACH alkaline activated hybrid cement) was proposed, which is composed of alkaline activated RCD, with sodium hydroxide and sodium silicate in aqueous solution, and additions of Ordinary Portland cement (OPC). The main idea is to improve the setting process and mechanical properties, and thus determine its feasibility in the civil engineering sector. AACH properties were analyzed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), water absorption, compressive strength, and flexural strength. The data were corroborated by statistical analysis with the response surface methodology. A AACH with a compressive strength of 106 MPa was obtained