Estudio del efecto de la hidratación de la escoria blanca de acería de HEAaplicación en pastas y morteros de cemento

Resumen

La ausencia de una alternativa de uso, t¿cnica y econ¿micamente viable para lasescorias procedentes de la fase de afino o metalurgia secundaria (escorias blancaso LFS), ha provocado que el destino final de ¿stas sean los vertederos. A¿o tras a¿o,el problema se agrava; planteando dificultades a las empresas generadoras, elmedio ambiente y la sociedad en general.La necesidad y preocupaci¿n de la ciudadan¿a por preservar los recursos naturalesy la contaminaci¿n ambiental, junto con la cada vez m¿s estricta normativa, son losprincipales precursores de la investigaci¿n y desarrollo de t¿cnicas de reutilizaci¿ny reciclado de subproductos industriales. En este contexto, surge la valorizaci¿n dela escoria blanca como sustituci¿n parcial, o incluso total, del ¿rido o cementonatural, en la fabricaci¿n de morteros y hormigones.Investigaciones y desarrollos previos avalan la escoria blanca como un materialcon altas expectativas para su empleo en la construcci¿n. Sin embargo, para sunormalizaci¿n de uso en el mercado, se antoja necesaria una mayor investigaci¿norientada a aclarar ciertas incertidumbres tecnol¿gicas, asociadas al efecto de laescoria blanca en matrices cementicias. Especialmente destacable es el caso de losmorteros de alba¿iler¿a, tanto en t¿rminos de estudios f¿sico-mec¿nicos, y aspectosmicroestructurales, como en lo que se refiere al comportamiento de estosmorteros en referencia a su durabilidad. Adicionalmente, esta Tesis Doctoralpretende profundizar en los diferentes tipos de escoria blanca, su proceso dehidrataci¿n y expansi¿n, am¿n de sus efectos toda vez que se halle integrada comoun componente m¿s de los morteros.El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral, es el de profundizar en laciencia de los procesos de hidrataci¿n y expansi¿n de las escorias blancas, ycolaborar en la generaci¿n de conocimiento sobre las prestaciones mec¿nicas y dedurabilidad de los morteros de alba¿iler¿a elaborados con ellas. A tal fin, se articulaun plan de trabajo en torno a cuatro cap¿tulos experimentales, previo a unointroductorio de contexto del problema, los objetivos principales y estructura de laTesis Doctoral, y otros dos finales de conclusiones y bibliograf¿a asociada aldocumento de Tesis Doctoral, respectivamente.En el primero, se caracterizan los materiales que forman los morteros: cemento(tipo I y II), escorias blancas LFS, arena caliza y filler calizo; determinando suscaracter¿sticas morfol¿gicas y f¿sico-qu¿micas. A este respecto, las escorias blancasest¿n formadas b¿sicamente, por ¿xidos de cal, silicio y aluminio, acompa¿adas demagnesio y hierro en menores proporciones.En el segundo, se lleva a cabo la valorizaci¿n y proceso de estabilizaci¿nvolum¿trica de las escorias blancas. La aproximaci¿n tradicional de estabilizaci¿nmediante regado, no arroja resultados positivos a este estudio, por lo que se tratanlas escorias evitando su contacto con agua. Se estudia, adem¿s, su hidrataci¿n bajocondiciones controladas, al objeto de profundizar en los cambios mineral¿gicosasociados a las interacciones que se producen entre el CO2 ambiental y el agua enla escoria y, por ende, en su expansi¿n. Las fases mineral¿gicas, apuntan aexpansiones ligadas a compuestos hidratados y/o carbonatados a costa de fasescon aluminio, magnesio y/o calcio.En el tercero, se analiza la influencia de la escoria blanca en las propiedadescementicias del material. Se dise¿an pastas y morteros elaborados consustituciones parciales (en peso) del 10% y 20% de cemento Portland por escoriablanca y por filler calizo de referencia. Se determinan las propiedades mec¿nicasen estado endurecido. La incorporaci¿n de escorias blancas a los morteros influyede la siguiente manera: mayor porcentaje de sustituci¿n, mayores ca¿das deresistencias y mayor porosidad. La tipolog¿a de la escoria utilizada influye en lasresistencias obtenidas.Por ¿ltimo, en el cuarto cap¿tulo, se abordan aspectos relativos a la durabilidad delos morteros fabricados, evaluando su efectividad ante eflorescencias y ciclos dehumedad-sequedad. Tambi¿n se analiza la expansi¿n de los morteros. Laincorporaci¿n de escorias blancas a los morteros proporciona mejoras deresistencia, ante fen¿menos de humedad-sequedad, y ofrece una respuesta similaral mortero de referencia, en cuanto a las eflorescencias se refiere. La expansi¿n dela escoria blanca en la matriz cementicia, adecuadamente controlado, no tiene porqu¿ suponer un inconveniente para su empleo en el mercado de los materiales deconstrucci¿n.A partir de todos los desarrollos abordados en la presente Tesis Doctoral, podr¿afinalmente concluirse c¿mo en la fabricaci¿n de morteros, con sustitucionesparciales de cemento por escoria blanca, se recomienda la incorporaci¿n de ¿staen cantidades en torno al 10%.