Evaluación de escorias de córdoba para su utilización en la industria del cemento Portland (2012)
Resumen: Las escorias junto con las puzolanas son materiales suplementarios del cemento Portland, lo cual significa que pueden sustituir o ser adicionadas al cemento. Su uso conduce a una disminución en las emisiones de gases de efectos de invernadero emitidos durante la descarbonatación en la etapa de clinkerización en el proceso productivo del cemento; disminuyen el consumo energético debido a que las adiciones sustituyen Clinker que se procesa a temperaturas de hasta 1500° C y los costos productivos pues la tonelada de clínker es más costosa que la tonelada de escoria o puzolanas. Cementos Argos S.A. busca e investiga adiciones que sean óptimas como materiales suplementarios por lo que apoya investigaciones como ésta concluida. En la presente investigación se estudiaron tres tipos de escoria (EHE, ERE y ERF) de una empresa metalúrgica de Córdoba. Se desarrollaron ensayos tendientes a determinar las principales características de las escorias provenientes de la mencionada industria metalúrgica para evaluar su posible uso como adición en el cemento Portland desde la perspectiva puzolánica e hidráulica latente. Se realizaron estudios de caracterización de dichos materiales para evaluar las condiciones químicas, físicas y mineralógicas que debe cumplir una escoria para determinar su capacidad hidráulica y/o puzolánica. Posteriormente se realizó el estudio de sus efectos en las mezclas con cemento en pastas y morteros con diferentes porcentajes de sustitución. Para verificar la naturaleza puzolánica, se aplicaron técnica de avanzadas de caracterización de materiales como microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), termogravimetría (DTG/DSC) y microcalorimetría. Estos últimos se realizaron para alcanzar un mejor entendimiento de los productos de hidratación. Se encontró que las escorias ERE y EHE son aptas para su uso como puzolanas aunque no alcanzan a tener una alta reactividad a pesar de ser silicoaluminosas y de tener una estructura amorfa según los ensayos de XRF (fluorescencia de rayos x) y XRD. Adicionalmente, estas escorias mejoran la hidratación del cemento como mezclas binarias, aunque no tengan una alta reducción del contenido de portlandita a edades como los 28, 56 y 90 días. Dicha reacción fue validada según los resultados obtenidos por microscopía electrónica y DTG/DSC. A pesar de que su desempeño aceptable, es necesario revisar bajo la normativa las restricciones con el óxido de magnesio pues la adición de estas dos escorias, podría no permitir su uso como cemento Portland. En cuanto al análisis químico de la escoria ERF, se encontró que tiene químicamente una composición que la hace apta para ser usada como escoria de alto horno. Desafortunadamente, se encontró que presenta alto riesgo para la durabilidad de los productos que se elaboren con dichos cementos pues tienen alto álcalis para la reacción álcalis sílice y presencia de periclasa expansiva. Adicionalmente la escoria ERF afecta el tiempo inicial de fraguado, dejándolo por fuera de la normativa que regula la producción de cemento en Colombia. Finalmente se concluyó que las escorias EHE y ERE pueden ser sustituidas sin afectar significativamente las resistencias del cemento patrón en porcentajes del 5% y 10%. Por otra parte se concluyó que si se realizan porcentajes de sustitución superiores al 30%, se alcanzarán resistencias mecánicas suficientes para cumplir con la normativa vigente para cemento tipo I en la ASTM C109