Adición de geomateriales para incrementar el desempeño mecánico en cerámicos base portland

Abstract

Production of Portland Cements (PC) has reached alarming figures from an environmental point of view due to pollution that result from being the most used construction material in the world. In 2013, PC production generated around 546 million tons of CO2 according to “Getting the Number Right (GNR)” database released by the Cement Sustainability Initiative. As an alternative to PC and considering the Mexico occupies the world’s third place on geochemical energy production, it is proposed to use geothermal silica (waste product from energy generation) as a substitute to PC. In this research, a partial substitution of silica, of the kind of pozzolans, was used in PC-based mortar mixes. The goal was to enhance the mechanical properties of mortar and to reduce the amount of cement used on its elaboration. Materials used in this investigation were Portland cement CPC 30R-RS, sand from a local bank named “Joyitas”, subdivision “La Union”, located at KM 14.5 on the Michoacán state road Morelia-Jiquilpan, and silica from two thermal power plants: Cerro Prieto (located in the state of Baja California) and Los Azufres (located in the state of Michoacán). Three different mixes were designed: a control mix where PC was used and two other mixes where 5% of the required mass of PC was substituted by silica coming from the two geothermal plants. Mortar test specimens were created; they included cubes, prisms, cylinders, and briquets. They were subjected to destructive and non-destructive tests like simple compression, tension, bending and direct tension; electrical resistivity and ultrasonic tests. The testing age of those specimens were 14, 28, and 45 days.

La producción de cemento Portland (CP) ha alcanzado cifras preocupantes en el tema de contaminación debido a que es el material de construcción más usado del planeta. En el año 2013, la producción de CP generó 546 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera, de acuerdo con cifras del Sistema GNR (Getting Numbers Right) publicado por la Iniciativa de Sustentabilidad del Cemento. Como alternativa al CP y considerando que México es el tercer líder mundial como productor de energía geotérmica, se propuso utilizar la sílice geotérmica, producto de deshecho de esta industria. En esta investigación se utilizó la sustitución parcial de sílice como puzolanas a morteros base cemento Portland (CP), ésta fue utilizada con la intención de mejorar las propiedades de resistencia mecánica, además de reducir la cantidad de cemento que se utiliza en la elaboración del mortero. Se utilizó un cemento Portland CPC 30R-RS, la arena utilizada en dicha investigación fue proveniente del banco de materiales llamado “Joyitas” del frente “La Unión” , ubicado en la carretera Morelia-Jiquilpan en el kilómetro 14.5 en Michoacán, mientras que la sílice fue proveniente de dos plantas geotérmicas: Cerro Prieto ubicada en Baja California y Los Azufres ubicada en Michoacán. Se diseñaron una mezcla control y dos mezclas con sustituciones del 5% de sílice con respecto a la masa del CP, cada una para las sílices provenientes de las diferentes plantas geotérmicas. Las muestras realizadas fueron cubos, prismas, cilindros y briquetas, las cuales fueron sometidas a pruebas destructivas y no destructivas, tales como compresión simple, flexión, tensión, tensión indirecta, resistividad eléctrica y velocidad de pulso ultrasónico. Las edades de prueba fueron de 14, 28 y 45 días.