Comparación de las propiedades reológicas y mecánicas entre sistemas geopoliméricos y de cemento portland

Abstract

[EN] The rheology of pastes, mortars and concretes of Portland cement is well known. However, the development of new binders based on completely different systems requires further research. This is the case of the geopolymer (alkali activation cements). In this sense, there are relevant studies related to the viscosity of the paste, the setting process and the influence of superplasticizing chemical additives on the geopolymeric pastes, since there are indications that the alkaline medium of the geopolymeric pastes can affect functionality of chemical additives. Since many possibilities exist depending on the mineral precursor, the problem has been focused on two mineral admixtures: spent catalytic cracking catalyst (FCC), residue from the oil fluidized bed catalytic cracking units, mainly formed by an active component (Y- faujasite-type zeolite) in a matrix of amorphous aluminosilicate; and vitreous calcium aluminosilicate (VCAS). Such residues, in recent years, have been the subject of various studies, since they possess reactive properties and good behavior for geopolymeric mixtures, using as activators mixtures of alkali hydroxides and silicates. Therefore, for conducting this research pastes were prepared with different binders in this case geopolymers FCC and VCAS, as well as Portland cement, with different water / binder ratios to determine different rheological properties. Studying the rheological properties, the viscosity of these pastes was determined using a viscometer and calculating various parameters from viscosity speed curves vs shear rate. Pastes were prepared and evaluated with different percentages of superplasticizing additives to determine the parameters of viscosity and a comparison among them. To determine the initial setting times, pastes were prepared in the same manner as for studying viscosity, different matrices and different percentages of additives. Other properties such as workability and mechanical strength were conducted on these geopolymers and Portland cement with the preparation of mortar with different water / binder and superplasticizer content in its dosage. The evolution of the strength of these mortars, and the influence of the additive in its mechanical properties and workability was analyzed.

[ES] La reología de las pastas, morteros y hormigones de cemento Portland es bien conocida. Sin embargo, el desarrollo de nuevos conglomerantes basados en sistemas completamente diferentes requiere de nuevas investigaciones. Éste es el caso de los geopolímeros (cementos de activación alcalina). En este sentido, son de interés los estudios relacionados con la viscosidad de las pastas, el proceso de fraguado y la influencia de aditivos químicos superfluidificantes a las pastas geopoliméricas, ya que existen indicios de que el medio fuertemente alcalino de las pastas geopoliméricas puede afectar la funcionalidad de dichos aditivos químicos. Dado que existen muchas posibilidades dependiendo del precursor mineral, se ha centrado el problema en dos precursores minerales para el sistema geopolimérico: el catalizador gastado de craqueo catalítico (FCC), residuo procedente de las unidades de ruptura catalítica en lecho fluido del petróleo, conformado principalmente por un componente activo (zeolita Y- tipo faujasita) en una matriz de aluminosilicato amorfo; y el material vitrificado de silicoaluminato cálcico (VCAS). Dichos residuos en los últimos años han sido objeto de diferentes estudios, dado que poseen propiedades reactivas y un buen comportamiento de las mezclas geopoliméricas, usando como activadores mezclas de hidróxidos y silicatos alcalinos. Por tal motivo, para la realización de esta investigación se prepararon pastas con diferentes conglomerantes geopolimericos en este caso FCC y VCAS, así como también de cemento Portland, con diferentes relaciones agua/binder para determinar diferentes propiedades reológicas. Dentro de las propiedades reológicas a estudiar, se determinó la viscosidad de dichas pastas por medio de un viscosímetro y se llevó a cabo el cálculo de los diferentes parámetros de viscosidad a partir de las curvas de velocidad vs esfuerzo cortante. Se prepararon y se evaluaron pastas con diferentes porcentajes de aditivos superfluidificantes para determinar los parámetros de viscosidad y establecer una comparación entre ellos. Para determinar los tiempos de inicio de fraguado las pastas se prepararon de igual manera que para el estudio de viscosidad, matrices de distintos conglomerantes y diferentes porcentajes de aditivos añadidos. Otras propiedades como la trabajabilidad y la resistencia mecánica se llevaron a cabo, éstas con la preparación de morteros geopoliméricos y de cemento Portland con distintas relaciones agua/binder y contenido de superfluidificante en su preparación. Se observó la evolución de la resistencias de dichos morteros y la influencia del aditivo en sus resultados tanto mecánicos como en la trabajabilidad