Trabajo de investigación presentado




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Marco teórico

Materiales

1 Cemento


Se utilizó un cemento portland tipo I de uso general de la empresa Argos, cuya composición se obtuvo mediante la técnica de fluorescencia y se puede observar en la tabla 1.
Tabla 1. Composición química del cemento.


Componente

% en peso

Componente

% en peso

CaO

63,99

S

1,01

SiO2

21,70

P2O5

0,18

Al2O3

5,44

Na2O

0,31

Fe2O3

4,39

K2O

0,30

MgO

1,52

Zn

0,02

2 Ceniza de cascarilla de arroz (CCA)


La CCA utilizada en esta investigación proviene de la empresa arrocera la Esmeralda ubicada en el municipio de Jamundí (Valle), de donde proviene luego de un proceso de combustión controlada. Su composición química fue obtenida por medio de la técnica de fluorescencia y se observa en la tabla 2.

Tabla 2. Composición química de la CCA.


Componente

% en peso

Componente

% en peso

SiO2

91,39

S

0,14

K2O

2,17

P2O5

0,79

CaO

0,39

Na2O

0,05

Al2O3

0,13

Zn

0,02

Fe2O3

0,37

Cl

0,04

MgO

0,33

Cr

0,01

MnO

0,17

H2O

4,00



La caracterización de la CCA muestra un porcentaje de sílice amorfa bajo, cuyo valor promedio es de 29,38%, resultado que puede ser consecuencia de un deficiente control durante el proceso de combustión [11]. Sin embargo, se observa que la CCA presentó un porcentaje de perdida al fuego que se encuentra dentro del valor permitido por la norma ASTM C618, que es de hasta el 6% de inquemados. Además, esta CCA con una granulometría pasante tamiz 200, mostró un índice de actividad puzolánica superior al mínimo establecido por la misma norma, que es del 75%, por lo cual, a pesar de su bajo % de sílice amorfa, determinado por el método Patente de Metha se clasifica como una puzolana y por lo tanto es apta para ser usada como una adición activa en la mezcla (Tabla 3).


Característica

Resultado

Característica

Resultado

Tamaño de partícula inicial

125,27µm


Índice de Puzolanicidad (28 días)


92,58%


Densidad

2,15 gr/cm3


Índice de Puzolanicidad (60 días)

99,66%


% de Perdida

al fuego

4,09%

% de

absorción

5,39 %


% de sílice Amorfa (sin moler)

29,38 %

% de

Humedad


0,98%



La caracterización mineralógica de la CCA se llevó a cabo por medio de Difracción de Rayos X (DRX). El difractograma de Rayos X obtenido se muestra en la figura .

donde se pueden observar picos característicos de sílice semicristalina (Cristobalita), lo cual afecta su actividad puzolánica debido a que solo la sílice en estado amorfo es capaz de reaccionar químicamente con el hidróxido de calcio resultante de las reacciones de hidratación del cemento para formar productos cementantes estables en medio medo y con características resistentes [12]. Este resultado comprueba la baja amorficidad que presentó la ceniza, además demuestra que la ceniza pudo haber alcanzado, durante el proceso de quema en el combustor, temperaturas superiores a

700°C, temperatura en la que empieza la transformación de la ceniza amorfa a cristalina



Figura 1. Difractograma de Rayos-X de la CCA

Tabla 4: Granulometría de la CCA (NTC 77).


Número del

tamiz


Tamaño del

tamiz (mm)


% acumulado

pasante de

CCA


% acumulado

pasante de la arena natural


3/8"

9,52

100

100

4

4.75

100

98.96

8


2.36

100

97.51

16

1.18

100

89.57

30

0.60

98.91

66.95

50

0.30

89.29

29.93

100

0.15

55.84

4.55




Figura 2. MEB de la morfología de las partículas de

CCA (Arriba, x500) (Abajo, x1500).

A través de la Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) se pudo observar la morfología de la CCA usada en esta investigación. En la figura 2 se aprecia el efecto de la temperatura de obtención de la puzolana sobre la textura superficial de las distribución en este rango de tamaño de parcula (0-74 µm), estos resultados mostraron que el 7,42% de la muestra total presenta un tamaño de partícula menor a 20µm (tabla 4), por lo tanto, esta fracción de CCA se puede considerar como una puzolana [15]. Cabe resaltar que el tamaño promedio de partícula para esta CCA sin ningún tratamiento de molienda es de125,27 µm.


Figura 3: Distribución granulométrica de la CCA (pasante malla 200).

3 Agregados


Se utilizaron agregados de la región que cumplen con las especificaciones de las Normas Técnicas Colombianas (NTC) para la producción de mezclas de concreto. La caracterización física y la distribución partículas, en el caso de las partículas cristalinas esta superficie es lisa y la porosidad es reducida debido a la sinterización ocurrida en la CCA

Observando estos resultados se concluye, que la distribución granulométrica de la CCA se asemeja a la presentada por el agregado fino, por esta razón, es viable realizar la sustitución en diferentes porcentajes por el agregado fino, para que de esta manera esta actúe como fino en la mezcla, sin embargo se observa, que una cantidad considerable de CCA presenta un tamaño menor a 74µm (tamiz 200), por esta razón se realizó una granulometría laser a esta porción del material para estudiar su granulométrica de los agregados utilizados se pueden observar en la tabla 5

Tabla 5. Distribución granulométrica de la CCA


Peso unitario suelto


1,58 gr/cm3

Peso unitario suelto


1,53 gr/cm3


Peso unitario apisonado


1,69 gr/cm3


Peso unitario apisonado


1,66 gr/cm3


Densidad nominal


2,58 gr/cm3


Densidad nominal


2,55 gr/cm3


Densidad aparente

2,73 2 gr/cm3

Densidad aparente

2,64 gr/cm3

% de absorción

3.36

% de absorción

2,98



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