El uso de la Zeolita como una adici ó n mineral para producir Cemento Puzolánico
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El uso de la Zeolita
como una adición mineral
para producir Cemento Puzolánico
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Introducción
Han tenido un gran desempeño en diversas ramas
Es un valioso recurso para la rama de la
construcción.
El empleo de minerales puzolánicos en las mezclas
con cal en las construcciones antiguas.
Es una aplicación innovadora de una tecnología
antigua.
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Objetivos
Desarrollar la aplicación de las zeolitas naturales
como una adición mineral.
Componente alternativo en las mezclas de
hormigones y morteros.
Demostrar mediante ensayos las bondades
de la zeolita como adición.
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Puzolanas
Materiales naturales o artificiales, que por si solas
poseen poco o ningún valor cementante.
Existen dos tipos principales de puzolanas:
puzolanas artificiales puzolanas naturales
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Clasificación y características
Las puzolanas se clasifican en 3 tipos según la
norma ASTM C 618-01
Los tipos de puzolanas son: N, F y C
Esta especificación cubre su uso como una adición
mineral al cemento y concreto
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REQUERIMIENTOS QUÍMICOS CLASE DE ADICION
MINERAL N F C
Oxido de silicio(SiO2), oxido de Oxido férrico (Fe2O3), min, %
Aluminio(Al2O3), 70 70 50
Anhídrido sulfúrico (SO3), Max, % 4 5 5 Contenido de humedad, max, % 3 3 3 Pérdida al fuego, max, % 10 6 6
REQUERIMIENTOS FÍSICOS CLASE DE ADICION
MINERAL N F C
Finura: Cantidad retenida en el tamiz No.325, max,% 34 34 34 Indice de Esfuerzos: Con Cemento Portland, a 7 días, min % de control 75c 75c 75c Con Cemento Portland, a 28 días, min % de control
75c 75c 75c
Requerimiento de agua, max,% de control 115 105 105 Sonido: Autoclave, expansión o retracción, max, % 0,8 0,8 0,8 Requerimientos de uniformidad: La densidad y finura de las muestras individuales no debe variar de las establecidas en las 10 muestras siguientes por mas de: Densidad, max variación de la promedio, % 5 5 5 Porcentaje retenido en tamiz No.325, max variación de % del promedio
5 5 5
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Zeolitas
Su nombre se deriva de dos palabras griegas:
zeo: que ebulle
lithos: piedra.
Este mineral es utilizado para diversas aplicaciones: nutrición animal agricultura control de malos olores construcción
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Cemento Portland Puzolánico
Producido por la molienda de un material conocido
como puzolana que se ha incorporado al cemento.
Existen dos tipos:
– Cemento Portland Puzolánico Tipo IP
– Cemento Puzolánico, Tipo IPM
Porcentaje adicionado del 20%
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La adición de la puzolana confiere propiedades para
los cementos, tales como:
- Calor de hidratación
- Fraguado
- Fluencia
- Resistencia
- Retracción
- Durabilidad
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Preparación de la zeolita
Muestreo
Trituración
Molienda
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Muestras de zeolita
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Trituradora de quijadas Molino de Rodillos
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Material triturado
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Zeolita en el horno Molino de bolas
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Caracterización del material según norma
ASTM C 311-98b
Retenido # 325
Densidad
Análisis químico
Superficie específica
Determinación del factor b
Resistencia a la compresión simple
Pruebas de Indice de puzolanidad
Contenido de aire atrapado en mortero
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Norma ASTM C430 para el ensayo del retenido en el
tamiz #325
Lavado a presión
En este caso nos
dio una lectura de
15%
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ASTM C128-01 “Standard Test Method for Density,
Relative Density (Specific Gravity), and Absortion of
Fine Aggregate”.
Método gravimétrico obteniendo una densidad de:
D = 2423 Kg/m3
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Industrias Rocacem S. A REPORTE DE ANALISIS QUIMICO
MUESTRA: Zeolita FECHA: 11/03/03
P. Fuego % 10,00
SiO2 % 63,10
Al2O3 % 14,30
Fe2O3 % 5,70
CaO % 2,40
MgO % 1,77
SO3 % 0,01
K2O % 0,97
Na2O % 1,31
Total % 99,40
Res. Insoluble % 52,00
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Superficie específica o Blaine
Define la cantidad de aire que pasa por una cama preparada de cemento
Se obtuvo una superficie específica de 4840 cm2/g
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Ensayo de blaine
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Ensayo de blaine
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Ensayo de blaine
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El factor b es utilizado para los cálculos de finura en materiales que no sea el cemento portland
Wg
Ts
eporosidad
(e3*T)1/2
1,80 39,6 0,5904 2,85511,80 41,4 0,5893 2,91071,90 70,0 0,5715 3,61441,90 86,6 0,5674 3,97782,00 141,0 0,5509 4,85512,00 136,0 0,5505 4,76312,15 370,2 0,5191 7,19522,25 629,0 0,4970 8,78872,35 1068,0 0,4762 10,7395
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Determinación del factor b
y = -0,0144x + 0,6254
R2 = 0,9864
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
-2 0 2 4 6 8 10 12
(e3*T)1/2
po
rosi
dad
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Prueba para la resistencia según la norma
ASTM C109/C109 M-99
Preparación de las mezclas: patrón y muestra Determinación del flujo (mesa) Confección de cubos Curado Resistencia a la compresión simple Resultados de Indice de puzolanidad Tablas y resultados
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Dosificación y preparación de las mezclas
9 CUBOSPATRON P2
Materiales Cantidad
Cemento Portland, g 740Arena, g 2035Agua, ml para una fluidez de 110 + 5 359A/C 0,485Fluidez 105
MUESTRA M 2
Materiales Cantidad
Cemento Portland, g 592Zeolita, g 148Arena, g 2035Agua, ml para una fluidez de 110 + 5 363A/C 0,613Fluidez 101
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Mezcladora Mesa de flujo
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Compactación de cubos Cámara húmeda
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Piscina con cubos Prensa
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Indice de puzolanidad ASTM C109/C109 M-99
DIAS RESISTENCIA INDICE DEmuestra/patron Mpa PUZOLANIDAD
%M 1 9,26 73,15P 1 12,66M 3 21,14 88,12P 3 23,99M 7 30,87 91,86P 7 33,60M 14 35,38 96,03P 14 36,84M 28 40,06 106,50P 28 37,61M 90 40,48 108,61P 90 37,27
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Gráfica comparativa de resistencias muestra/patrón
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Edad (dias)
Res
iste
nci
a (M
Pa)
Muestra
Patron
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Aire atrapado en mortero Especificación ASTM C150
W P Wa Wc % aireml % Kg/m3 Kg/m3
Muestra 856,5 58,6 2141 2231,0 7,5Patrón 854,5 58,6 2136 2245,0 7,7
Preparación de las muestras norma ASTM C185 La zeolita no tiene incidencia Cumple con la norma ASTM que debe ser < 20%
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Conclusiones
Incremento en las resistencias finales
Mayor fluencia que en cementos portland
Disminución del calor de hidratación
Se pueden obtener hormigones durables
Ahorro en el transporte
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Requerimientos a cumplir
Norma Ensayo Requerimientos Resultados C618-03 Indice de Puzolanidad a los 7 días 75% 91,86%
a los 28 días 75% 106,50%
Análisis Químico Oxido de silicio(SiO2), oxido de aluminio(Al2O3)
oxido ferrico(Fe2O3), min 70% 83,10%
Anhidrido sulfurico(SO3), max 4% 0,01%
Perdida al fuego max 10% 10%
Contenido de aire max 20% 7,50%
atrapado en mortero
Finura Cantidad retenida en el
tamiz No.325, max 34% 15%
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Componente alternativo en las mezclas de
hormigones y morteros
Enfocar este recurso hacia la rama de la
construcción
Ubicación de yacimientos de zeolita en la ESPOL
Evaluación detallada de estas reservas
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El uso de la Zeolita
como una adición mineral
para producir Cemento Puzolánico