Los ingenieros de la Universidad de Rice han desarrollado un aglomerante compuesto hecho principalmente de cenizas volantes, un subproducto de las centrales eléctricas de carbón, que puede reemplazar el cemento Portland en el concreto.
El material no tiene cemento y es ecológico, según el científico de materiales de Rice Rouzbeh Shahsavari, quien lo desarrolló con el estudiante graduado Sung Hoon Hwang.
El aglutinante de cenizas volantes no requiere el procesamiento a alta temperatura del cemento Portland, sin embargo, las pruebas mostraron que tiene la misma resistencia a la compresión después de siete días de curado. También requiere solo una pequeña fracción de los químicos de activación a base de sodio utilizados para endurecer Portlandcemento.
Los resultados se informan en el Revista de la Sociedad Americana de Cerámica .
Cada año se producen más de 20 mil millones de toneladas de hormigón en todo el mundo en un proceso de fabricación que contribuye del 5 al 10 por ciento del dióxido de carbono a las emisiones globales, superado solo por el transporte y la energía como los mayores productores de gases de efecto invernadero.
Los fabricantes a menudo usan una pequeña cantidad de cenizas volantes ricas en silicio y aluminio como suplemento al cemento Portland en concreto ". La industria generalmente mezcla del 5 al 20 por ciento de cenizas volantes en el cemento para hacerlo verde, pero una porción significativa della mezcla sigue siendo cemento ", dijo Shahsavari, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental y de ciencia de materiales y nanoingeniería.
Los intentos anteriores para reemplazar completamente el cemento Portland con un compuesto de cenizas volantes requirieron grandes cantidades de activadores costosos a base de sodio que niegan los beneficios ambientales, dijo. "Y al final fue más costoso que el cemento", dijo.
Los investigadores utilizaron el análisis de Taguchi, un método estadístico desarrollado para reducir el gran espacio de fase, todos los estados posibles, de una composición química, seguido de la optimización computacional para identificar las mejores estrategias de mezcla.
Esto mejoró en gran medida las cualidades estructurales y mecánicas de los compuestos sintetizados, dijo Shahsavari, y condujo a un equilibrio óptimo de cenizas volantes ricas en calcio, nanosilica y óxido de calcio con menos del 5 por ciento de un activador a base de sodio.
"La mayoría de los trabajos anteriores se centraron en las llamadas cenizas volantes de tipo F, que se derivan de la quema de antracita o carbón bituminoso en las centrales eléctricas y tienen un bajo contenido de calcio", dijo Shahsavari. "Pero a nivel mundial, hay fuentes significativas de bajacarbón de grado como lignito o carbones subbituminosos. Quemarlos da como resultado cenizas volantes con alto contenido de calcio o tipo C, que ha sido más difícil de activar.
"Nuestro trabajo proporciona un camino viable para la activación eficiente y rentable de este tipo de cenizas volantes con alto contenido de calcio, allanando el camino para la fabricación ambientalmente responsable del hormigón. El trabajo futuro evaluará propiedades tales como el comportamiento a largo plazo, la contraccióny durabilidad "
Shahsavari sugirió que la misma estrategia podría usarse para convertir otros desechos industriales, como la escoria de alto horno y las cáscaras de arroz, en materiales cementosos ecológicos sin el uso de cemento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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