Obtención de cemento eco-eficiente a base de ceniza procedente de caldera de lecho fluidizado

Abstract

El objetivo principal de este trabajo ha sido la valorización de una ceniza procedente de un combustor de lecho fluidizado de biomasa forestal (CCBF) para su posible empleo como adición puzolánica con el fin de obtener un material base cemento más ecoeficiente. Esta ceniza es un residuo procedente de un combustor que es alimentado fundamentalmente por restos de corteza de eucalipto para la fabricación de pasta de papel, originando toneladas de dichas cenizas. La ceniza CCBF tiene importantes contenidos en SiO2, CaO, Al2O3 y K2O, como componentes mayoritarios. Estos óxidos la hacen atractiva para el campo de los materiales de construcción. Para su valorización se somete a la ceniza a un tratamiento hidrotermal (TH) durante un periodo de 4h a dos temperaturas (150 y 200ºC) en contacto con dos medios, agua desmineralizada y una disolución de NaOH 1M, en ambos casos se ha empleado una relación líquido/sólido de 10. Los cambios que se producen en la fase sólida resultante del TH se analizan mediante diferentes técnicas de caracterización Después del TH, se identifica, como fase predominante, la fase tipo tobermorita, precursora del gel C-S-H. La obtención de dicha fase, se optimiza durante el TH a 200ºC, temperatura en la que desapareen prácticamente la fase cuarzo y disminuye la de calcita, lo que favorece la formación de las fases tobermorita por incorporación de iones calcio y silicio, a su estructura. Previa a la incorporación de la ceniza a la matriz de cemento es necesario determinar su activididad puzolánica. Por ello, se ha estudiado la actividad puzolánica de la ceniza CCBF y de la ceniza CCBF activada hidrotermalmente (200ºC/4h). Para determinar esta activiad se ha empleado en ambos casos el método de la disolución saturada de cal, desarrollado en el Instituto Ciencias de la Construcción “Eduardo Torroja”. En ambas cenizas, CCBF y CCBF-200º/4h, se alcanzan valores de cal fijada a los 28 días, de 52,1 y 98,2% respectivamente. Debido a la alta actividad puzolánica que presentan, se procedió a una sustitución parcial de cemento Portland por ambas cenizas, en porcentajes del 0, 10 y 20% del cemento por ceniza, según la EN 196-3. Para evaluar el efecto de las mismas, se fabricaron probetas de 1x1x6cm, las cuales se sometieron a pruebas de resistencia mecánica a compresión a diferentes edades de hidratación (2, 7 y 28 días). Se pudo observar como con la adición de ambos tipos de ceniza mejoraba hasta un 30% la resistencia mecánica a los 28 días en relación a la referencia (0%), obteniendo mayores resistencias en ambos casos (CCBF y CCBF-200ºC-4h) con el 10% de sustitución