Las cenizas volantes

Las cenizas volantes es el residuo que queda de la quema de carbón, y esto se forma cuando las liberaciones gaseosas del carbón se enfría de manera eficiente. Es algo así como un polvo de vidrio que está muy bien en la naturaleza. Sin embargo, los componentes químicos de este residuo podrían variar de un otro. Cenizas volantes tiene varias aplicaciones industriales y se encuentra ampliamente en las chimeneas de plantas de energía. El material también se utiliza como sustituto de cemento mediante su mezcla con la cal y agua. El material está integrado con multitud de características beneficiosas y así está siendo utilizado como material de construcción significativo para los fines de construcción. Este tipo de hormigón es mucho denso y suave. A continuación la lista son algunas de las ventajas y desventajas de las cenizas volantes de hormigón.
Los pros y contras del uso de cenizas volantes

Cenizas volantes se utiliza en muchos países debido a sus ventajas. También hay algunas desventajas de usar cenizas volantes en el hormigón. Estos pros y contras se describen brevemente a continuación.

Los beneficios significativos de la utilización de cenizas volantes en el hormigón

Las ventajas de la utilización de cenizas volantes en concreto incluye los siguientes.

Cenizas ◾Fly en la mezcla de hormigón sustituye eficazmente cemento Portland que a su vez puede ayudar a hacer grandes ahorros en los precios de materias concretas.
◾It es también una solución ecológica, que cumple con las especificaciones de rendimiento. También puede contribuir a los puntos LEED.
◾It mejora la fuerza con el tiempo y por lo tanto, ofrece una mayor resistencia al edificio.
Densidad ◾Increased y también el fortalecimiento de acción a largo plazo de flash que ata con cal libre y por lo tanto, los resultados en los canales de purga más bajos y también disminuye la permeabilidad.
◾The permeabilidad reducida de hormigón mediante el uso de cenizas volantes, también ayuda a mantener compuestos agresivos en la superficie donde se reduce la acción perjudicial. También es altamente resistente al ataque por ácido suave, agua y sulfato.
◾It combina eficazmente con álcalis de cemento, que de ese modo impide la expansión destructiva.
◾It también es útil para reducir el calor de hidratación. La reacción puzolánica entre cal y cenizas volantes generará significativamente menos calor y por lo tanto, evita el craqueo térmico.
◾It une químicamente y eficaz sales y cal libre, que puede crear eflorescencias. La menor permeabilidad de las cenizas volantes hormigón puede reducir eficazmente los efectos de eflorescencias.

Las desventajas de la utilización de cenizas volantes en el hormigón

También hay algunas desventajas de usar cenizas volantes que debe ser considerado.

◾The calidad de cenizas volantes para ser utilizado es muy vital. La mala calidad a menudo tiene un impacto negativo en el hormigón.
◾The de mala calidad puede aumentar la permeabilidad y por lo tanto dañar el edificio.
◾Some cenizas volantes, los que se producen en la planta de energía suele ser compatible con el hormigón, mientras que algunas otras necesidades a ser beneficiadas, y algunos otros tipos no puede en realidad ser mejorado para usar en concreto. Por lo tanto, es muy vital para utilizar cenizas volantes alta calidad sólo para evitar efectos negativos sobre la estructura del edificio.

Lo anterior es algunas ventajas y desventajas de las cenizas volantes de hormigón. Este tipo de hormigón ofrece muchas ventajas y como se mencionó anteriormente también tiene algunas desventajas. Hay varias otras ventajas de la utilización de la ceniza de hormigón mosca tales ya que es mucho más fácil de colocar con un esfuerzo reducido y también es capaz de haber mejorado el acabado a la estructura con tal tipo de hormigón. Las cenizas volantes de concreto sin duda puede agregar mayor fuerza al edificio.

RESUMEN

La ingeniería de hoy en día exige que las estructuras sean resistentes y durables, siendo esta última cualidad un factor determinante durante el diseño y la construcción de ella. En dicho sentido, el desarrollo de nuevos materiales cementantes y el mejoramiento de las propiedades de los concretos tradicionales, específicamente la reducción de la permeabilidad, mediante la incorporación de materiales tales como las puzolanas, continúa siendo objeto de estudio por parte de la comunidad científica. En el presente trabajo se analiza el efecto de las propiedades de resistencia mecánica a compresión, absorción capilar y permeabilidad a cloruros de un concreto adicionado con cenizas volantes (CV), y se compara su comportamiento respecto a mezclas adicionadas con humo de sílice (MS). Para el caso de las cenizas volantes, se encontró un porcentaje óptimo del 10% para las resistencias mecánicas; sin embargo, incrementos en la adición dan lugar a efectos positivos en las propiedades de durabilidad. En comparación con el humo de sílice, las cenizas volantes mostraron un desempeño inferior para todas las propiedades evaluadas.

Palabras claves: cenizas volantes, humo de sílice, concreto, durabilidad, permeabilidad, resistencia a la compresión.

ABSTRACT

Engineering today requires that structures are strong and durable; the latter concept is a decisive factor in their design and construction. The scientific community continues developing new cementitious materials and improving traditional concrete´s properties, specifically reducing permeability by incorporating materials such as pozzolans. This paper analyses the effect of fly ash (FA) added to concrete on mechanical strength regarding compression, capillary absorption and chloride permeability and their behaviour compared to concrete containing silica fume (SF). An optimum 10% mechanical strength was found for fly ash; however, this increased with addition, resulting in positive effects on durability. Fly ash had lower performance for all properties evaluated when compared to silica fume.

Keywords: Fly ash, silica fume, concrete, durability, permeability, compressive strength.

Recibido: septiembre 11 de 2009. Aceptado: enero 30 de 2011

Introducción

Una puzolana se define como "un material silíceo o sílicoaluminoso que, una vez pulverizado, tiene la capacidad de reaccionar químicamente en presencia de agua, con hidróxido de calcio a temperatura ambiente, formando compuestos que poseen propiedades hidráulicas" (NTC 2004). Entre las adiciones al concreto que poseen actividad puzolánica se encuentran el humo de sílice, compuesto básicamente por sílice amorfa, proveniente de la industria del ferrosilicio; y las cenizas volantes (CV), el cual es un residuo contaminante obtenido durante la combustión del carbón en centrales termoeléctricas y calderas industriles.

Las características químicas de las CV dependen del tipo de carbón que las originan y de las variables del proceso de combustión donde se generan, tales como temperatura, tiempo de residencia del carbón, entre otras (Ahmaruzzaman, 2010). Por tanto, es un producto bastante heterogéneo, compuesto principalmente por sílice (SiO2), alúmina (Al2O3), y óxidos de hierro (Fe2O3), y en menor proporción presenta óxido de magnesio (MgO) y de calcio (CaO), sulfatos (SO3) y álcalis (Na2O y K2O) (Canals, 2007). Es importante resaltar que la actividad puzolánica de CV depende principalmente del tipo y cantidad de fase vítrea, de la finura, de sus componentes mineralógicos, de la morfología de sus partículas y del nivel de inquemados o materia orgánica presente expresada como la pérdida al fuego de éstas (Mehta, 1989). Acorde a lo anterior, la incorporación de CV al cemento afecta las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido, y pueden llegar a modificar su durabilidad. Entre las ventajas se tienen: incremento en la trabajabilidad, disminución de la permeabilidad (Lorenzo, 1993), reducción del calor de hidratación, aumento de las resistencias mecánicas a largo plazo (Bouzoubaa, 1993; Raghu, 2008; Naik, 1998) y buen desempeño frente a ambientes agresivos (Mehta, 1989; Gopalan, 1996; Sahmaran, 2009; Alhozaimy, 1996; Amapadu, 2002), entre otras propiedades (Ahmaruzzaman, 2010).

Este artículo muestra los resultados de la evaluación del desempeño mecánico y la durabilidad de concretos adicionados con CV procedente de una termoeléctrica ubicada en el departamento de Boyacá, los cuales se comparan con los obtenidos al utilizar una puzolana comercial como el humo de sílice.

Materiales y procedimiento experimental

La ceniza volante (CV) utilizada para el estudio proviene de la Central Termoeléctrica Termopaipa IV, ubicada en el municipio de Paipa. En la tabla 1 se presentan las características químicas y físicas del cemento utilizado (Portland tipo III) y de la ceniza volante (CV). A partir de los resultados del análisis químico de las CV, y teniendo en cuenta la norma ASTM C618 o su equivalente (NTC 3493), este material corresponde a una ceniza tipo F. Es de resaltar el contenido elevado de inquemados presentes en la CV (10,68%), valor que supera el especificado en la norma (6%). Al respecto, la misma norma afirma que se puede emplear CV clase F con contenidos de hasta el 12% si se cuenta con registros o resultados de ensayos de laboratorio aceptables. Acerca del efecto del carbón inquemado en las propiedades físicas, químicas y mecánicas de concretos adicionados con CV, se han reportado resultados diversos (Ha, 2005; Pedersen, 2008; Ahmaruzzaman, 2010), y en términos generales se estima que este valor debe ser máximo de un 8%. Otro material utilizado en el presente estudio fue humo de sílice (MS), que fue suministrado por un proveedor comercial.

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