Reciclado y valorización de residuos cerámicos mediante su uso como sustituto parcial del cemento portland

Abstract

La utilización de materiales puzolánicos como aditivos para obtener morteros más resistentes y estables, fue llevada a cabo, por primera vez, por los griegos, con el descubrimiento de un polvo volcánico llamado “Tierra Santorín”. Posteriormente, esta técnica sería adoptada por los romanos y aplicada en sus construcciones hidráulicas. La mejor variedad de roca volcánica utilizada por los romanos fue obtenida en el pueblo de Pozzuoli, de ahí el nombre genérico de puzolanas. Sin embargo, después de la caída del Imperio Romano hubo un declive en la calidad del mortero como consecuencia de la ausencia de puzolanas activas y de la utilización conglomerantes mal cocidos. Las puzolanas, dependiendo de su origen, pueden clasificarse en naturales y artificiales. Ambas aportan propiedades similares cuando se adicionan al cemento: aportan resistencia mecánica a largo plazo, mejoran la impermeabilidad y estabilidad, reducen el calor de hidratación, etc. Éstas propiedades son la consecuencia de la reacción entre la puzolana, la cal y el agua, que genera unos compuestos con propiedades conglomerantes (silicatos y aluminatos hidratados). Éste fenómeno se conoce como actividad puzolánica, e incluye dos parámetros: la cantidad máxima de cal que la puzolana puede combinar y la velocidad a la que ocurre esta combinación. El primer parámetro dependerá de la naturaleza de las fases activas en la reacción, el contenido en puzolana, el contenido de 𝑆𝑖𝑂2 y 𝐴𝑙2𝑂3, la proporción cal-puzolana en la mezcla y la edad de curado. Por otro lado, la velocidad de reacción dependerá de la superficie específica de la puzolana, proporción agua-sólido y la temperatura. Sin embargo, algunos materiales puzolánicos, a priori, no poseen carácter puzolánico, su reactividad se puede mejorar o activar mediante activación mecánica o térmica. En el presente PFG se ha realizado la activación mecánica mediante la molienda de los residuos cerámicos para alcanzar la finura óptima. En la actualidad el conglomerante más utilizado en la preparación de morteros es el cemento portland debido a sus buenas propiedades, sin embargo, su fabricación supone grandes emisiones de 𝐶𝑂2 a la atmósfera. Por esta razón, diferentes grupos de investigación trataron de buscar puzolanas alternativas en sustitución de cemento portland. La escoria 𝑆𝑖𝑀𝑛, la ceniza de bagazo de caña de la industria nicaragüense y la ceniza procedente de la combustión de biomasa son ejemplos de puzolanas previamente utilizadas como sustitutos parciales al cemento portland. En el presente proyecto de final de grado,