Antecedentes del problema Geopolimeros

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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CAMPECHE CARRERA:

INGENIERÍA CIVIL TALLER DE INVESTIGACIÓN

         II  

DOCENTE:

ING. ERNESTO GARCIA OCHOA

GRUPO: MV7

EQUIPO 9 INTEGRANTES:

ENTREGA:

26 DE MAYO DE 2023

Contenido

1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA Geopolimeros        3

Primeras investigaciones        3

Activadores alcalinos        4

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA        7

2.1. PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN        9

2.2. OBJETIVO GENERAL.        9

2.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.        9

2.4. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA        10

3. MARCO TEÓRICO        11

3.1.1 INTRODUCCIÓN        11

3.1.2. ESTRUCTURA QUÍMICA        12

3.1.3. MECANISMO DE REACCIÓN        14

∙        ETAPA 2        14

∙        ETAPA 3        15

∙        ETAPA 4        15

3.2 CALENTAMIENTO GLOBAL        17

3.3 INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN Y SU IMPACTO MEDIOAMBIENTAL        17

3.4 PRODUCTO FINAL        18

1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA Geopolimeros

Un grupo de materiales cementantes que se sintetizan al poner en contacto

materiales compuestos primordialmente de aluminosilicatos con una solución alcalina, los cuales forman una pasta que fragua y obtiene resistencia mecánica con el tiempo.

También son conocidos de otras maneras tales como aluminosilicatos vítreos de baja temperatura, cementos activados alcalinamente, geocementos, cerámicos con uniones alcalinas, concretos de polímeros inorgánicos, hidrocerámicos aluminosilicatos inorgánicos, entre otros.

entre otros.

Primeras investigaciones

Geopolímero es un término acuñado por Joseph Davidovits en la década de los años 1980 para designar a polímeros sintéticos inorgánicos de aluminosilicatos que proceden de la reacción química conocida como geopolimerización. Sin embargo, estos compuestos ya habían sido desarrollados en la década de 1950 en la Unión Soviética con el nombre de Cementos de suelo (Soil cements en inglés).

Los primeros estudios los llevó a cabo el investigador alemán Kuhl, quien en 1930 investigó el comportamiento del fraguado de escorias activadas con potasa cáustica, en los siguientes años, en 1937 Chassevent continuó la investigación del tema y midió la reactividad de las escorias activándolas con sosa u potasa cáustica. Años después en 1940 el científico belga Purdon estudió las escorias activadas con sosa cáustica o álcalis cáusticos. Ya en 1957 el investigador ruso Glukhovsky supuso un gran adelanto al proponer un modelo de 1 reacción que se llevaba a cabo y clasificar estos cementantes en 2 grupos. Este logro ocurrió después de haber sintetizado varios cementos a base de escorias, arcillas y rocas vítreas

En la década de 1970 Joseph Davidovits recibió una mayor atención con su trabajo, este trabajo consistía en el estudio de variadas propiedades de estos materiales, a partir de ello creó un nomenclatura para os enlaces atómicos, estudió muchas aplicaciones para estos y patentó diversos productos.

Debido al ascendente atractivo comercial que está obteniendo estos materiales, diversas empresas ya han comenzado a desarrollar productos basados en geopolímeros. Incluso algunas han utilizado estos materiales en escala industrial para diversas aplicaciones específicas.

Los geopolímeros tienen un elevado potencial para ser usados en numerosos campos, pero predomina el uso como sustitutos de cementos portland, campo hacia el que se ha dirigido la mayor parte de la investigación. Los geopolímeros tienen la ventaja de tener bajas emisiones de CO2 en su producción, una gran resistencia química y térmica, y buenas propiedades mecánicas, tanto a temperatura ambiente como a temperaturas extremas.

Activadores alcalinos

Los elementos del grupo I de la tabla periódica son los metales alcalinos (excepto el hidrógeno). Tienen un electrón en su última capa de valencia y siempre están presentes en la naturaleza como compuestos, nunca en estado natural ya que reaccionan muy fácilmente. También pueden obtenerse de manera artificial por diferentes procesos químicos.

Estos elementos pueden formar compuestos de pH alto que actúan como bases y es posible emplearlos como activadores alcalinos para la producción de geopolímeros. Los más utilizados para este fin son el hidróxido de sodio (NaOH), el carbonato de sodio (Na2CO3), el silicato de sodio (Na2O•nSiO2) y el sulfato de sodio (Na2SO4)4. Su popularidad se debe en mayor parte a que son los activadores más económicos y fáciles de conseguir. En los experimentos narrados en este documento se emplearon como activadores una mezcla de hidróxido de sodio, por ser el más económico, y de silicato de

sodio, porque al utilizarse en la síntesis de geopolímeros base escoria origina una mayor resistencia a la compresión en comparación de otros activadores

González Acuña, (2012), realizo la investigación con el fin de estudiar el comportamiento mecánico de las pastas geopoliméricas base escoria granulada de alto horno y ceniza volante, analizando además de su microestructura, su interacción química con los activadores empleados. Con los objetivos siguientes:

• Obtención, preparación y caracterización de la escoria de alto horno y de las ceniza volante, mediante fluorescencia de rayos X, análisis granulométrico, microscopia electrónica de barrido y difracción de rayos X.
• Elaboración de sistemas preliminares e para evaluar el efecto de las materias primas y la mezcla de ella en la trabajabilidad y resistencia a la compresión de los sistemas sintetizados, poniendo énfasis en el efecto de las relaciones molares SiO2/Al2O3, Si2/Na2O y H2O/Na2O.
• Fabricación de los sistemas geopoliméricos empleando los resultados obtenidos de las pruebas preliminares y evaluación de los mismos.
• Comparar las ventajas y desventajas que estos materiales tendrían para su uso comercial y sugerir aplicaciones.

En esta investigación se concluyó que se puede emplear la escoria granulada de alto horno y la ceniza volante de carbón que hay disponible en México para crear geopolímeros. Éstos presentan en tan solo 3 días resistencias a la compresión superiores que las que el CPO muestra a 30 días. Su estructura es compleja, no es fácil de entender y las propiedades del material son muy sensibles a los cambios en la composición química.

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