Empleo de jales de oro y plata activados como material cementante suplementario en la elaboración de un cemento Portland

Abstract

Cement and concrete make up a substantial proportion of the built environment. Stunningly designed bridges and dams, architecturally innovative skyscrapers, highways and railways, high-rise apartments and single-family homes – none of this would be possible without cement. Achieving the common goal of a more equitable and sustainable world will require a substantial expansion of our built environment, which in turn will increase demand for cement-based materials. For this reason, it is of vital importance to design materials that equal or exceed the characteristics of cement, and that in turn minimize the environmental damage generated by the production of traditional cement. Supplementary cementitious materials based on industrial waste or byproducts are a viable alternative to mitigate this environmental impact. In this work, the reuse of gold and silver mine tailings has been proposed to partially replace cement in the production of mortars and concrete. The physical, chemical and mineralogical characteristics of the tailings were analyzed to determine the appropriate activation process to improve its pozzolanic activity. The Resistant Activity Index shows that the compressive strength is favorable with 15 % of substitution by mechanical and thermal activated tailings, and after 90 curing days, the mortars considerably improve the compressive strength compared to the control mortar. Through tests of fluidity, standard consistency and setting times, it is considered that the properties in the fresh state are not affected by the replacement of cement with activated tailings.

El cemento y el concreto constituyen una proporción sustancial del entorno construido. Puentes y presas de impresionante diseño, rascacielos arquitectónicamente innovadores, carreteras y vías férreas, apartamentos de gran altura y viviendas unifamiliares: nada de esto sería posible sin el cemento. Para alcanzar el objetivo en común de tener un mundo más equitativo y sostenible se requerirá una expansión sustancial de nuestro entorno construido, lo que a su vez aumentará la demanda de materiales a base de cemento. Por ello resulta de vital importancia diseñar materiales que igualen o superen las características del cemento, y que a su vez minimicen el daño medioambiental que genera la producción de cemento tradicional. Los materiales cementantes suplementarios a base de residuos o sub-productos industriales son una alternativa viable para mitigar este impacto ambiental. En este trabajo se ha propuesto la reutilización de jales de mina de oro y plata para sustituir parcialmente al cemento en la elaboración de morteros y concretos. Se analizaron las características físicas, químicas y mineralógicas de los jales para determinar el proceso de activación conveniente para mejorar su actividad puzolánica. Se determinó mediante el Índice de Actividad Resistente que la resistencia a la compresión es favorable con el 15 % de sustitución por jales activados mecánicamente durante 140 min de molienda mecánica y jales activados térmicamente mediante calcinación a 1 000º C. Se observó que, a los 90 días de curado, los morteros sustituidos al 15 % incrementan la resistencia a la compresión en comparación con el mortero control. Mediante pruebas de fluidez, consistencia normal y tiempos de fraguado se determinó que las propiedades en estado fresco no se ven afectadas por la sustitución de cemento por jales activados.