Resistencia al ataque ácido de matrices activadas alcalinamente de escoria de alto horno fabricadas con activadores alternativos basados en ceniza de biomasa

Abstract

[ES] Los conglomerantes activados alcalinamente son uno de los materiales más prometedores para la industria de la construcción, basados en materiales residuales de distintos orígenes. Con estos conglomerantes se pueden conseguir excelentes prestaciones mecánicas, en algunos casos idénticas o superiores a las obtenidas con el cemento Portland. Un aspecto fundamental en el uso de nuevos conglomerantes es conocer su durabilidad, lo que hace necesaria la investigación del comportamiento de los mismos en diferentes escenarios; desde este punto de vista, es de gran interés evaluar su resistencia frente al ataque ácido. Por otra parte, la variable medioambiental tiene cada vez más peso en todas las actividades humanas; conseguir conglomerantes lo más amigables desde el punto de vista medioambiental se ha convertido en un objetivo primordial. En la síntesis de conglomerantes de activación alcalina, tanto el precursor como el activador utilizados pueden ser materiales residuales, lo que consigue reducir considerablemente su huella de carbono. Los objetivos de la investigación son: - Comparar la resistencia al ataque ácido de conglomerantes activados alcalinamente fabricados con escoria de alto horno (BFS) como precursor, en relación a la naturaleza del activador químico usado. Estos serán, por un lado, los tradicionales de origen comercial (hidróxidos sódico y potásico), y por otro, el activador derivado de cenizas procedentes de la combustión de la cáscara de almendra (ABA), que podrán contener además ceniza de cáscara de arroz (RHA), utilizando como factor diferenciador la comolienda en el proceso de obtención de la mezcla. - Determinar la capacidad de neutralización ácida (ANC) de los conglomerantes de activación alcalina preparados. - Obtener las correlaciones entre el ácido consumido y la pérdida de masa frente al tiempo de ataque sobre probetas de pasta de estos sistemas, sometidas a un ataque a pH 2 con ácido nítrico, identificando el frente de ataque ácido por análisis de la sección de la probeta. El plan de trabajo es: 1.-Preparación de probetas de pasta de los sistemas: - Cemento Portland (OPC). - BFS activada con hidróxido sódico (NaOH). - BFS activada con hidróxido potásico (KOH). - BFS activada con ABA. - BFS activada con ABA comolida. - BFS activada con ABA/RHA. - BFS activada con ABA/RHA comolida. 2.- Ensayos de ANC de muestras pulverizadas con el método de pH combinado a valores de 2, 4 y 7. Obtención de las curvas de ANC con el tiempo. 3.- Ensayos en probetas monolíticas a pH 2 para obtener las curvas de ácido consumido y de pérdida de masa frente al tiempo de ataque. 4.- Identificación del frente de ataque ácido por análisis de la sección de la probeta revelado con fenolftaleína. 5.- Estudio microestructural de las probetas antes y después del ataque ácido por microscopía electrónica (SEM) y difracción de Rayos X (DRX).

[EN] Alkaline activated binders are one of the most promising materials for the construction industry, based on waste materials from different sources. With these binders, excellent mechanical performance can be achieved, in some cases identical or superior to those obtained with Portland cement. A fundamental aspect in the use of new binders is to know their durability, which makes it necessary to investigate their behavior in different scenarios; From this point of view, it is of great interest to evaluate its resistance to acid attack. On the other hand, the environmental variable has more and more weight in all human activities; getting the most environmentally friendly binders has become a primary objective. In the synthesis of alkaline activating binders, both the precursor and activator used can be residual materials, which significantly reduce their carbon footprint. The objectives of the research are: - Compare the resistance to acid attack of alkaline activated binders manufactured with blast furnace slag (BFS) as a precursor, in relation to the nature of the chemical activator used. These will be the traditional ones of commercial origin (sodium and potassium hydroxides), and an activator derived from ash from the combustion of almond shell (ABA), which may also contain rice husk ash (RHA), using co-grinding as a differentiating factor in the process of obtaining the mixture. - Determine the acid neutralization capacity (ANC) of these alkaline activation binders. - Obtain the correlations between the acid consumed and the loss of mass versus the attack time on paste specimens of these systems, subjected to an attack at pH 2 with nitric acid, identifying the acid attack front by analysis of the section of the sample. The work plan is: 1.-Preparation of paste specimens of the systems: - Portland Cement (OPC). - BFS activated with sodium hydroxide (NaOH). - BFS activated with potassium hydroxide (KOH). - BFS activated with ABA. - BFS activated with co-ground ABA. - BFS activated with ABA/RHA. - BFS activated with ABA/co-ground RHA. 2.- ANC tests of pulverized samples with the combined pH method at values of 2, 4 and 7. Obtaining the ANC curves over time. 3.- Tests on monolithic specimens at pH 2 to obtain the curves of consumed acid and loss of mass versus attack time. 4.- Identification of the acid attack front by analysis of the section of the specimen revealed with phenolphthalein. 5.- Microstructural study of the specimens before and after the acid attack by electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD).