EFECTO DE LAS CENIZAS VOLANTES TRATADAS TERMICAMENTE COMO
SUSTITUTO PARCIAL DEL CEMENTO EN MORTEROS
JOSE DAVID LUGO MAYOR
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA INGENIERIA DE MATERIALES
SANTIAGO DE CALI
2014
EFECTO DE LAS CENIZAS VOLANTES TRATADAS TERMICAMENTE COMO
SUSTITUTO PARCIAL DEL CEMENTO EN MORTEROS
JOSE DAVID LUGO MAYOR
Proyecto de grado presentado como requisito para optar por el título de
Ingeniero de Materiales
Director
Edward Fernando Toro Perea
Doctor en Ingeniería
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA INGENIERIA DE MATERIALES
SANTIAGO DE CALI
2014
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 1
2. IMPORTANCIA Y PERTINENCIA DE LA PROPUESTA ..................................... 2
3. OBJETIVOS ......................................................................................................... 3
3.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................... 3
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 3
4. ESTADO DEL ARTE ............................................................................................ 4
4.1 COMPONENTES DEL MORTERO ................................................................ 4
4.1.1 Cemento ................................................................................................... 4
4.1.2 Agua ......................................................................................................... 5
4.1.3 Áridos ....................................................................................................... 6
4.1.4 Aditivos ..................................................................................................... 6
4.2 FASE SOLIDA DE LA PASTA DE CEMENTO ............................................... 6
4.2.1 Gel C-S-H ................................................................................................. 6
4.3 DISEÑO DE EXPERIMENTOS DE MEDIDAS REPETIDAS .......................... 8
4.3.1 Definición .................................................................................................. 8
4.4 CENIZA VOLANTE ......................................................................................... 9
4.4.1 Definición .................................................................................................. 9
4.4.2 Clasificación de las cenizas volantes ....................................................... 9
4.4.3 Procedencia de la ceniza volante ........................................................... 11
4.4.4 Aplicaciones de las cenizas volantes ..................................................... 13
4.4.5 Cenizas volantes como alternativa del cemento .................................... 13
4.4.6 Composición mineralógica de las cenizas volantes................................ 14
4.4.7 Características físicas de las cenizas volantes ...................................... 15
5. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL .................................................................... 19
5.1 MUESTREO CENIZA VOLANTE .................................................................. 19
5.2 CARACTERIZACION MATERIA PRIMA ..................................................... 20
5.2.1 Cemento ................................................................................................. 20
5.2.2 Arena ...................................................................................................... 20
5.2.3 Distribución de tamaño de partícula por vía seca ................................... 20
5.2.4 Microscopia electrónica de barrido y análisis de energías dispersivas
(SEM/EDS) de la ceniza volante ..................................................................... 21
5.2.5 Análisis químico de la ceniza volante ..................................................... 22
5.2.6 Difracción de rayos X (DRX) .................................................................. 23
5.2.7 Análisis termo gravimétrico .................................................................... 24
5.3 TRATAMIENTO TÉRMICO A 750 Y 900 °C ................................................. 24
5.3.1 Determinación del contenido de materia orgánica. ................................ 25
5.4 PROPIEDADES MECANICAS Y DE DURABILIDAD ................................... 26
5.4.1 Resistencia a la compresión ................................................................... 26
5.4.2 Diseño de experimento factorial 3x4x3 con un factor de medidas
repetidas .......................................................................................................... 27
5.4.3 Índice de actividad puzolánica de la ceniza volante ............................... 30
5.4.4 Determinación de succión capilar ........................................................... 30
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................... 32
6.1 CARACTERIZACION MATERIA PRIMA ..................................................... 32
6.1.1 Cemento ................................................................................................. 32
6.1.2 Arena ...................................................................................................... 32
6.1.3 Distribución de tamaño de partícula por vía seca ................................... 33
6.1.4 Análisis de microscopia electrónica de barrido ....................................... 34
6.1.5 Análisis químico de la ceniza volante ..................................................... 37
6.1.6 Análisis de difracción de rayos X ............................................................ 38
6.1.7 Análisis termo gravimétrico .................................................................... 41
6.1.8 Determinación del contenido de inquemados posterior al tratamiento
térmico............................................................................................................. 43
6.2 PROPIEDADES MECÁNICAS Y DE DURABILIDAD ................................... 44
6.2.1 Resistencia a la compresión ................................................................... 44
6.2.2 Índice de actividad puzolánica ................................................................ 45
6.2.3 Determinación de succión capilar ........................................................... 47
7. CONCLUSIONES .............................................................................................. 49
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 51
ANEXOS ................................................................................................................ 59
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Modelo Feldman-Sereda del gel C-S-H……………………………………. 7
Figura 2. Particula de ceniza volante de apariencia esferica ................................ 15
Figura 3. Morfologia de la ceniza volante .............................................................. 16
Figura 4. Recoleccion de ceniza volante ............................................................... 19
Figura 5. Tamizadora y serie de tamices PINZUAR .............................................. 21
Figura 6. Microscopio electronico de barrido JEOL ............................................... 22
Figura 7. Difractometro XPert MRD de PANalytical .............................................. 23
Figura 8. Termogravimetro SDT Q600 .................................................................. 24
Figura 9. Horno CerHecol Automático .................................................................. 25
Figura 10. Probetas de morteros de 10*20 cm ensayados a compresion ............. 26
Figura 11. Maquina universal PINZUAR PC42D ................................................... 26
Figura 12. Granulometria de la arena ................................................................... 32
Figura 13. Distribucion de tamaño de particula de las cenizas volantes ............... 33
Figura 14. Aspecto general de las particulas de la ceniza volante ........................ 34
Figura 15. Particula esferica, hueca y vacia .......................................................... 34
Figura 16. Espectrometría de dispersión de particulas en la ceniza volante
espectros 1,2 y 3 .................................................................................................... 35
Figura 17. Espectrometría de dispersión de particula de la ceniza volante espectro
1 y 2. ...................................................................................................................... 35
Figura 18. Comparación de difractogramas experimentales ................................. 37
Figura 19. Comparación del difractograma experimental con candidatos, ceniza
gruesa y combinada ............................................................................................... 38
Figura 20. Comparación del difractograma experimental con candidatos, ceniza
bagazo-carbón ....................................................................................................... 39
Figura 21. Comparación del difractograma experimental con candidatos, ceniza
carbón .................................................................................................................... 39
Figura 22. Analisis termogravimetrico de las cenizas volantes Carbon, Bagazo-
Carbon, Gruesa y Combinada ............................................................................... 41
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Componentes principales del cemento portland ........................................ 4
Tabla 2. Compuestos hidratados de la pasta de cemento portland ......................... 8
Tabla 3. Requerimientos quimicos de la ceniza volante ........................................ 10
Tabla 4. Analisis quimico de los carbones de Cundinamarca ............................... 11
Tabla 5. Analisis quimico de los carbones de acerias paz del rio .......................... 11
Tabla 6. Analisis quimico de los carbones del valle del cauca .............................. 12
Tabla 7. Requerimientos fisicos de la ceniza volante ............................................ 17
Tabla 8. Matriz experimental ................................................................................. 27
Tabla 9. Prueba de esfericidad de Mauchly .......................................................... 28
Tabla 10. Analisis de varianza de la variable resistencia a la compresion ............ 29
Tabla 11. Caracteristicas fisicas y quimicas del cemento argos sin adicion .......... 31
Tabla 12. Propiedades fisicas de la arena ............................................................. 32
Tabla 13. Espectrometria de dispersion ceniza volante espectro 1,2 y 3 .............. 35
Tabla 14. Espectrometria de dispersion ceniza voante espectro 1 y 2 .................. 35
Tabla 15. Composicion quimica de la ceniza volante ........................................... 36
Tabla 16. Lista de candidatos muestra gruesa y combinada ................................. 38
Tabla 17. Lista de candidatos muestra bagazo-carbón ......................................... 39
Tabla 18. Lista de candidatos muestra carbón ...................................................... 40
Tabla 19.Porcentaje de perdida en peso a rangos de temperatura ....................... 40
Tabla 20. Perdida por calcinacion muestras tratadas a 900 °C ............................. 42
Tabla 21. Perdida por calcinacion muestras tratadas a 750 °C ............................. 42
Tabla 22. Resistencias a compresion de morteros sin adicion de ceniza volante . 43
Tabla 23. Resistencia a compresion de morteros adicionados con ceniza sin
tratamiento ............................................................................................................. 43
Tabla 24. Resistencia a compresion de morteros adicionados con ceniza tratada a
750 °C .................................................................................................................... 44
Tabla 25. Resistencia a la comprasion de morteros adicionados con ceniza tratada
a 900 °C ................................................................................................................. 44
Tabla 26. Indices de actividad puzolanica de morteros adicionados con ceniza sin
tratamiento ............................................................................................................. 45
Tabla 27. Indice de actividad puzolanica de morteros adicionados con ceniza
tratada a 750 °C ..................................................................................................... 45
Tabla 28. Indice de actividad puzolanica de morteros adicionados con ceniza
tratada a 900 °C ..................................................................................................... 45
Tabla 29. Valores comparativos del indice de actividad puzolanica ...................... 46
Tabla 30. Velocidad de succion capilar de morteros sin adicion de ceniza volante
............................................................................................................................... 47
Tabla 31. Velocidad de succion capilar de morteros adicionados con ceniza
volante sin tratamiento ........................................................................................... 47
Tabla 32. Velocidad de succion capilar de morteros adicionados con ceniza
volante tratada termicamente a 750 °C .................................................................. 47
Tabla 33. Velocidad de succion capilar de morteros adicionados con ceniza
volante tratada termicamente a 900 °C .................................................................. 47
LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A. Validación de supuestos……………………………………. ..................... 58
Anexo B. Tablas de datos de la distribución de tamaño de particula .................... 59
Anexo C. Curvas de velocidad de succion capilar ................................................ 61
Anexo D. Picos de las cenizas volantes ................................................................ 62
RESUMEN
En el presente trabajo de grado titulado “Efecto de las cenizas volantes tratadas
térmicamente como sustituto parcial del cemento en morteros”, se estudió el
efecto del tratamiento térmico en las cenizas volantes de dos ingenios azucareros
del departamento del Valle del Cauca para su posible uso como adicion del
cemento en morteros, evaluando las propiedades mecánicas a compresión y
consecuente índice de actividad puzolánica.
Previo al tratamiento térmico efectuado a dos temperaturas de 750°C y 900°C, se
realizó la caracterización morfológica, química y térmica de la ceniza volante, a
partir de las técnicas de caracterización FRX, SEM, y TGA. Posterior a ello se
elaboraron morteros sin ceniza, con ceniza sin tratamiento y con ceniza tratada
térmicamente, la cual se sustituyó el 20% en peso del cemento, para así evaluar el
índice de actividad puzolánica a la edad de 28 días y las resistencias mecánicas a
tres edades (14,28 y 60 días).
El proyecto de grado demuestra que estadísticamente cualquiera de las
temperaturas estudiadas sea 750°C o 900°C influencia el aumento de la actividad
puzolánica de las cenizas estudiadas y mejoran satisfactoriamente las
propiedades mecánicas de los morteros.
1
INTRODUCCIÓN
Las cenizas volantes (CV) son un subproducto de la combustión de residuos
agroindustriales de bagazo de caña y/o carbón de las termoeléctricas
pertenecientes a la industria azucarera Colombiana. Las cuales precisan de un
aprovechamiento y posterior valoración, en este orden de ideas, el propósito de la
investigación es evaluar el efecto térmico a diferentes CV tratadas a dos
temperaturas para sustituir parcialmente el cemento en morteros.
Las cenizas volantes son comúnmente usadas por el potencial puzolánico que
presentan, el cual influye en la mejora de propiedades mecánicas y durabilidad en
morteros y/o concretos [1]. Este subproducto se usó para reemplazar al cemento en
un 20% en peso, con el fin de determinar la influencia del tratamiento térmico
sobre la actividad puzolánica de la ceniza, representado por la resistencia a la
compresión acorde a la norma ASTM C-311.
Los resultados obtenidos y presentes en el documento revelan a las cenizas
volantes tratadas térmicamente y sustituidas en un 20% en relación al cemento,
como promotoras en la mejora de propiedades mecánicas y durabilidad para los
morteros, permitiendo un mejor rendimiento del cemento, un beneficio
socioeconómico y ambiental [9-13]. Ya que la industria moderna observa la
necesidad de mantener un desarrollo continúo en sus procesos productivos
enfocados en ser más económicos y amigables al medio ambiente, dado que
recientemente se desarrollan investigaciones relacionadas con residuos agrícolas
y su potencial para ser reutilizados, las cuales se concentran esencialmente en los
desechos de caña de azúcar y/o carbón [2-8].
2
2. IMPORTANCIA Y PERTINENCIA DE LA PROPUESTA
El tema auge en países subdesarrollados son los residuos agroindustriales, más
cuando se presentan problemas con la escasez de sumideros, contribuyendo a la
contaminación del aire y del agua [29]. Datos del año 2013, estiman para Colombia,
en el sector azucarero, la producción de aproximadamente 21.568.243 toneladas
en caña de azúcar [31], de los cuales cerca del 0.62% del peso de la caña de
azúcar corresponde a cenizas volantes [30].
Los residuos sólidos que provienen del sector agrícola con capacidad de ser
puzolanas ha llamado la atención para su uso en la manufactura de morteros y
concretos en las últimas décadas. [13-23]
Estos subproductos capaces de presentar actividad puzolánica y cuya reactividad
se aprecia cuando se calcinan a temperaturas superiores a los 600 °C [5-8]
provienen generalmente de la combustión del bagazo de caña y carbón generados
por las centrales termoeléctricas, y se denominan ceniza volante.
Las puzolanas provenientes de cenizas, son materiales silíceos y/o aluminosos
que en presencia de hidróxido de calcio, forman compuestos con propiedades
cementantes durante la hidratación, similares a las que otorga el cemento. [24-28]
Lograr con las cenizas volantes la sustitución parcial del cemento, deriva en una
ayuda ambiental y económica a la industria cementera del País, dada su
participación en el 51% del mercado nacional con capacidad instalada de más de
10.5 millones de toneladas de cemento y 5.6 millones de metros cúbicos de
concreto [32].
3
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Estudiar la posible utilización de cenizas volantes de la industria azucarera
como sustituto parcial del cemento en morteros después de la aplicación de
un tratamiento térmico.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterizar física y químicamente las cenizas volantes.
Evaluar el efecto de un tratamiento térmico sobre el índice de actividad
puzolánica de las cenizas volantes de acuerdo a la norma ASTM C-311.
Analizar los efectos de la ceniza volante tratada térmicamente en las
propiedades mecánicas y de durabilidad del mortero.
4
4. ESTADO DEL ARTE
4.1 COMPONENTES DEL MORTERO
4.1.1 Cemento
En base a la NTC 3356: 2000, se define el cemento como un material inorgánico
fino, con características hidráulicas, es decir que tiene la propiedad de fraguar y
endurecer en presencia de agua a partir de ciertas reacciones y procesos de
hidratación, el cual cuando endurece, conserva su resistencia y estabilidad. [33-34]
El componente base para los diversos cementos, es el clinker, el cual se obtiene a
altas temperaturas (aproximadamente 1400 C) donde se combinan cal, sílice,
alúmina y oxido férrico, provenientes de materias primas como la caliza, arcilla y
mineral de hierro. En la tabla 1 se muestran los principales componentes del
cemento [34].
COMPONENTE FORMULA QUIMICA FORMULA ABREVIADA
Silicato tricálcico 3CaO*SiO2 C3S
Silicato bicálcico 2CaO*SiO2 C2S
Aluminato tricálcico 3CaO*Al2O3 C3A
Ferrito aluminato tricálcico 4CaO*Al2O3*Fe2O3 C4AF
Yeso CaSO4*2H2O CSH2
Tabla 1. Componentes principales del cemento Portland34
La composición mineralógica del clinker es de gran importancia, ya que influye en
la reacción de hidratación de los compuestos que otorgan al cemento sus
propiedades físicas y químicas. El silicato cálcico C3S (Alita) y C2S (Belita)
representan respectivamente entre el 45-60% y el 15-30% en peso del cemento
5
portland. La Alita y Belita cuando se hidratan producen silicatos cálcicos
denominados geles de sílice (C-S-H). A estos geles se les atribuye parte del
endurecimiento y resistencia mecánica de la pasta de cemento. Además de los
geles C-S-H, la hidratación de los silicatos genera hidróxido de calcio (CH),
conocido como Portlandita. El hidróxido de calcio no aporta en gran medida a las
propiedades mecánicas de la pasta, pero aporta alcalinidad, la cual otorga
protección a la corrosión a los metales presentes en la mezcla.
El clinker en cementos adicionados, se sustituye parcialmente por materiales con
características puzolánicas. Los materiales que se usan son escorias de alto
horno, puzolanas naturales, humo de sílice, y cenizas volantes. [35]
Al realizar adiciones de cenizas volantes (CV), se obtienen mejores propiedades
físicas y mecánicas, en la cual el hidróxido de calcio al combinarse con óxidos de
aluminio y sílice de la ceniza forma nuevos geles de C-S-H, tal como se indica en
las ecuaciones (1), (2) y (3). [36, 37]
2C3S + 7H ⟶ C3S2H4 + 3CH (1)
2C2S + 4H ⟶ C3S2H3 + CH (2)
3CH + (SiO2 * Al2O3) CV + H ⟶ CxSyHz * CxAyHz (3)
4.1.2 Agua
El agua es un componente esencial para la mezcla ya sea de un mortero o
concreto. La cantidad de agua a adicionar depende de variados factores, dentro
de los más importantes tenemos la hidratación, de acuerdo con los investigadores
Powers y Brownyard en sus primeras indagaciones, su modelo predecía una
relación agua/cemento (a/c) mínima de 0.42 a 0.44 para la completa hidratación
del cemento [38]. No obstante los concretos requieren un contenido superior para
mejor trabajabilidad. [39, 40,41] Mayor proporción de agua en el amasado aumenta la
porosidad del concreto.
6
4.1.3 Áridos
Los áridos son materiales granulares e inertes, pueden ser naturales o artificiales,
generalmente gravas y arenas, de tamaño de partícula entre 0 y 100 mm. Los
áridos ocupan un volumen cercano al 80% de la masa total y contribuyen a la
estabilidad volumétrica, resistencia y economía de las mezclas. Entre las
características importantes, se destacan la distribución granulométrica, el
coeficiente de forma y la ausencia de partículas perjudiciales. [42]
4.1.4 Aditivos
Los aditivos son compuestos inorgánicos u orgánicos, adicionados en líquido o
solido a los componentes de la mezcla, en proporción inferior al 5% en peso de
cemento. [43]
Los aditivos más usados son los plastificantes, retardadores de fraguado,
aceleradores de fraguado y los inclusores de aire. Los aditivos ocasionan de igual
manera efectos secundarios en determinadas propiedades, modificando
porosidad. Por tal razón se contemplan desde el punto de vista de las propiedades
mecánicas y de durabilidad. [44].
4.2 FASE SOLIDA DE LA PASTA DE CEMENTO
La fase solida de la pasta de cemento, es aquella que se constituye por
compuestos formados durante la hidratación, estos compuestos se detallan en la
tabla 2.
4.2.1 Gel C-S-H
El gel C‐S‐H constituye entre el 50% y el 60% de volumen total de los sólidos de la
pasta de cemento completamente hidratada. Es el componente mayoritario y se
considera el material más importante de la pasta de cemento por sus aportaciones
a las propiedades mecánicas.
7
La estructura interna del gel se presenta en una fase poco cristalina, donde su
composición química y morfológica suelen variar en el tiempo. Los silicatos
cálcicos hidratados presentan relaciones Ca/Si que varían entre 1.25 y 4 durante
la hidratación.
Asimismo, la cantidad de agua combinada por el gel varia y admite en su
estructura otros iones como Al3+, Fe2+,3+, Mg2+ y S2±, 4+,6+ [41].
La estructura del gel C-S-H no está completamente determinada, pero existen
modelos que intentan determinarla. El primero, fue propuesto por Powers y
Brownyard. [45] Describe de manera general la pasta de cemento hidratado, la
subdivide en tres componentes: cemento sin reaccionar, productos de hidratación
y poros capilares. Los productos sólidos encerrados en la clasificación de
“productos de hidratación” no son considerados particularmente. Tiempo después
Brunauer [46] amplio este modelo, considerando la pasta de cemento hidratado
como un gel pobremente cristalizado formado por láminas, de porosidad intrínseca
y elevada superficie especifica. Las laminas se unen por medio de fuerzas de Van
der Waals.
Para el mismo tiempo Feldman y Sereda [47] desarrollan otro modelo que
considera el gel como una estructura entrelazada de láminas de C-S-H,
acomodadas al azar y con predisposición a formar grupos paralelos de unas pocas
láminas de espesor. Estableciéndose de esta manera espacios de diferentes
formas y tamaños, como se muestra en la figura 1
A- Enlaces intercristalinos
B- Laminas C-S-H
C- Ausencias (Provocan laminas desordenadas)
O- Agua adsorbida
x- Agua interlaminar de hidratación Fig. 1 Modelo Feldman-Sereda del gel C-S-H [47]
8
Para el año 2000, Jennings y Tennis [48,49] exponen un modelo que describe las
características del gel C-S-H. Permitiendo estimar la cantidad de fases solidas
mayoritarias y el volumen de los meso poros en la pasta de cemento. Igualmente,
clasifica el gel C-S-H en dos tipos, de alta y baja densidad. Otros investigadores
como Richardson [50] Constantinides y Ulm [51] concuerdan en la clasificación de
los geles.
COMPONENTE FORMULA APROXIMADA FORMULA
ABREVIADA
Silicato de calcio hidratado xCAO*ySiO2*zH2O C-S-H
Hidróxido de calcio (Portlandita) Ca(OH)2 CH
Aluminato de calcio hidratado 4CaO*Al2O3*13H2O C4AH13(19)
Trisulfoaluminato de calcio hidratado (Ettringita)
3CaO* Al2O3*3CaSO4*32H2O
C3A3CS32H2O (AFt)
Monosulfoaluminato de calcio hidratado (Sal de Friedel)
3CaO* Al2O3*CaSO4*12H2O
C3ACS12H2O (AFm)
Trisulfoferrito de calcio hidratado (Ettringita Férrica)
3CaO* Fe2O3*3CaSO4*32H2O
C3F3CS32H2O
Hidróxido de magnesio (Brucita) Mg(OH)2 MH
Tabla 2. Compuestos hidratados de la pasta de cemento portland36
4.3 DISEÑO DE EXPERIMENTOS DE MEDIDAS REPETIDAS
4.3.1 Definición
El diseño de experimentos de medidas repetidas es aquel que registra diferentes
mediciones de una variable sobre una misma unidad de medida o sujeto
experimental a través del tiempo, o bajo diferentes condiciones.
Los experimentos diseñados con medidas repetidas son de estructura factorial,
siendo los tratamientos y el tiempo los factores. Sucede eventualmente que los
tratamientos, a su vez se conformen por combinaciones de niveles de dos o más
factores.
9
Algunas de las ventajas de este tipo de diseños es que permiten eliminar la
variación residual debida a las diferencias que puedan existir entre las unidades o
sujetos experimentales (dado que se utilizan los mismos sujetos experimentales).
Realizar un análisis con un diseño de medidas repetidas, consiste en examinar y
comparar tendencias en el tiempo de las respuestas a los tratamientos,
involucrando comparaciones de tratamientos en tiempos específicos, o
comparaciones de tratamientos promediando todos los tiempos. Que tienen como
objetivo principal analizar la interacción entre los niveles de los factores.
El estudio depende, en última instancia, del resultado de un análisis de varianza,
como sucede en experimentos cuyos tratamientos incluyen estructura factorial. [63]
4.4 CENIZA VOLANTE
4.4.1 Definición
La norma ASTM C-618-12ª [52] define el término ceniza volante como: “El residuo
finamente dividido resultante de la combustión del carbón mineral o finamente
molido y transportado en el flujo gaseoso”. Esta definición no incluye, entre otras
cosas, los residuos resultantes de: (1) la quema de basura municipal o algún otro
tipo de basura con carbón; (2) la inyección de cal directamente dentro del
calentador para remover azufre; o (3) la quema de basura industrial o municipal en
incineradores comúnmente llamados “incineradores de ceniza”.
4.4.2 Clasificación de las cenizas volantes
La norma ASTM C-618-12a divide en tres los tipos de ceniza volante como: ceniza
clase N, ceniza clase F y ceniza clase C.
4.4.2.1 Ceniza clase N
Puzolanas naturales calcinadas o sin calcinar, como algunas tierras diatomáceas;
horstenos opalinos y pizarras; tobas y cenizas volcánicas o pumíticas, calcinadas
10
o sin calcinar; y materiales varios que requieren de calcinación para inducir
propiedades satisfactorias, como algunas arcillas y pizarras.
4.4.2.2 Ceniza clase F
Ceniza volante normalmente producida de la calcinación del carbón antracítico o
bituminoso. Esta clase de ceniza volante tiene propiedades puzolánicas.
Reaccionan lentamente con la cal y los álcalis.
4.4.2.3 Ceniza clase C
Ceniza volante normalmente producida de la calcinación del carbón sub
bituminoso o lignito. Esta clase de ceniza volante además de tener propiedades
puzolánicas tiene propiedades cementicias. Reaccionan formando rápidamente
aluminato cálcico hidratado y ettringita.
4.4.2.4 Composición química de la ceniza volante
Aparentemente existen diferencias considerables en la composición química de la
ceniza volante, pero de menor importancia si es comparada con la composición
mineralógica y la granulometría (tamaño y forma de la partícula) la cuales
determinan la influencia de la ceniza volante en las propiedades del concreto.
La norma ASTM C-618-12a menciona unos parámetros de composición química
de la ceniza volante para lograr su clasificación. Los requerimientos se presentan
en la tabla 3.
CLASE
N F C
Dióxido de silicio (SiO2) +oxido de aluminio (Al2O3)+oxido de fierro (Fe2O3), min%
70.0 70.0 50.0
Trióxido de azufre (SO3), máx. % 4.0 5.0 5.0
Contenido de humedad, máx. % 3.0 3.0 3.0
Perdida por calcinación, máx. % 10.0 6.0A 6.0
Oxido de magnesio (MgO), máx. % 5 5 5
Tabla 3. Requerimientos químicos de la ceniza volante.
11
El uso de puzolana de clase F conteniendo más de 12% de pérdida por
calcinación puede ser aprobada por el usuario si se cuenta con registros de
desempeño o resultados de ensayos aceptables.
4.4.3 Procedencia de la ceniza volante
La producción de cenizas volantes proviene principalmente de centrales térmicas,
generalmente son producto de la quema del carbón y en ocasiones de bagazo de
caña de azúcar. Básicamente son cuatro los tipos de carbón que se utilizan en las
centrales termoeléctricas: antracita, bituminoso, sub-bituminoso y lignito, en los
que varia principalmente el poder calorífico y la cantidad de carbón fijo presente.
El tipo de carbón utilizado influencia en el tipo de ceniza volante que se obtiene.
Estas diferencias se pueden observar en el siguiente análisis químico de carbones
de diferentes regiones de Colombia, presentes en las tablas 4, 5 y 6. [53]
REFERENCIA SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 P2O5 SO3 TIPO
porcentaje en masa, %
C1 59.48 24.46 1.93 1.43 0.35 0.49 0.72 1.70 1.73 0.30 Bituminoso
C2 56.48 27.58 6.86 0.50 0.35 0.38 0.81 1.32 1.36 0.00 Bituminoso
C3 59.48 30.03 2.72 0.41 0.65 0.46 1.67 1.28 1.30 0.01 Bituminoso
C4 60.33 25.12 1.72 1.55 1.09 0.47 1.76 1.49 1.51 0.05 Lignitico
C5 53.06 26.26 7.58 0.34 0.70 0.31 1.73 1.14 1.73 0.30 Bituminoso
C6 60.76 28.71 7.43 0.69 0.70 0.40 1.34 1.05 1.05 0.10 Lignitico
C7 62.04 21.46 3.72 0.67 0.86 0.38 2.05 1.12 1.12 0.01 Bituminoso
C8 65.47 21.34 1.86 0.50 0.76 0.46 2.05 1.05 1.05 0.19 Bituminoso
Tabla 4. Análisis químicos de los carbones de Cundinamarca
REFERENCIA SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 P2O5 SO3 ppcal TIPO
porcentaje en masa, %
P1 58.19 26.07 3.37 3.26 0.45 0.61 0.89 1.34 2.43 0.61 0.84 Lignitico
P2 59.90 23.99 3.26 2.76 0.56 0.80 1.08 1.17 1.39 1.82 1.38 Lignitico
P3 58.62 22.67 10.42 0.66 0.48 0.40 1.52 1.00 0.49 0.32 1.43 Bituminoso
P4 52.63 34.38 5.79 0.49 0.78 0.26 0.22 2.93 0.10 0.55 0.70 Bituminoso
P5 67.61 24.37 3.16 0.45 0.58 0.39 1.42 0.99 0.33 0.07 0.55 Bituminoso
P6 75.31 17.19 2.23 0.31 0.71 0.44 1.30 1.04 0.26 0.01 0.29 Bituminoso
Tabla 5. Análisis químico de los carbones de Acerías Paz del Rio
12
REFERENCIA SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 P2O5 SO3 ppcal TIPO
porcentaje en masa, %
V1 27.38 19.83 19.16 7.70 3.78 1.66 0.12 1.26 0.15 14.60 3.40 Bituminoso
V2 65.47 21.72 2.85 1.80 0.58 0.38 0.89 1.28 1.71 0.68 0.80 Bituminoso
V3 44.50 30.60 9.99 2.80 1.72 0.82 0.73 3.15 0.16 3.18 1.10 Bituminoso
V4 46.21 30.22 7.03 2.90 1.89 0.93 0.82 3.80 0.11 3.40 1.06 Bituminoso
V5 46.64 33.62 4.95 2.06 1.36 0.61 0.54 4.18 0.11 2.62 1.43 Bituminoso
V6 45.78 33.24 6.95 2.14 1.39 0.67 0.59 3.80 0.10 2.33 1.06 Bituminoso
V7 62.04 23.99 6.56 0.78 0.61 0.51 0.45 1.14 0.58 0.40 1.15 Bituminoso
Tabla 6. Análisis químico de los carbones del Valle del Cauca
Para su uso el carbón es molido finamente hasta efectuar la combustión, hecho
que mejora la eficiencia del quemado al ser triturado en partículas finas, con un
75% que pasan la malla #200 (75 μm). Los componentes orgánicos son oxidados
y volatilizados durante la combustión y las partículas de cenizas se funden en la
zona de combustión del horno, sin embargo una vez que dejan esta zona se
enfrían rápidamente, pasando de 1500 ºC a 200 ºC en pocos segundos,
solidificando en partículas esféricas. Alguna de esta materia fundida se aglomera y
dado a su tamaño no puede ser arrastrada por el flujo gaseoso depositándose en
el fondo de la cámara de combustión formando ceniza de fondo de caldera. Pero
la mayoría es arrastrada por el flujo gaseoso y se conoce como ceniza volante.
Para retener las cenizas volantes del flujo de gases que sale de la cámara de
combustión y evitar su emisión a la atmósfera se emplean diversos sistemas de
retención como: filtros de tejidos especiales, colectores mecánicos (ciclones),
depuradores por vía húmeda y precipitadores electrostáticos. Las cenizas volantes
se recogen en las tolvas de los precipitadores electrostáticos, donde son
transportadas a lugares de almacenamiento, situadas frecuentemente en balsas
de decantación o en seco. La combustión del carbón y/o bagazo de caña en las
centrales térmicas se puede realizar por tres diferentes medios que son: a altas
temperaturas, por combustión seca y por lecho fluidificado. [54]
4.4.3.1 Centrales térmicas de alta temperatura
La combustión en centrales térmicas de alta temperatura es realizada entre los
1500-1700 °C. Del 85-90% de las cenizas volantes producidas funden y caen a un
13
baño de agua, donde se apagan con rapidez y son partículas solidas, en gran
parte vítreas. Una mínima cantidad de finos va a los precipitadores electrostáticos
en forma de cenizas volantes con bajo contenido de inquemados. [54]
4.4.3.2 Centrales térmicas de combustión seca
La combustión seca en centrales térmicas está entre los 1100-1400 °C, donde
Cerca del 90% de las cenizas recolectadas se constituye por partículas finas que
permanecen en los precipitadores electrostáticos. Debido a que el enfriamiento es
lento, la cantidad de partículas vítreas no es elevada. [54]
4.4.3.3 Centrales térmicas de lecho fluidificado
La temperatura de combustión en las centrales térmicas de lecho fluidificado se
encuentra por debajo de los 900 °C, y no presenta fusión. Las cenizas resultantes
son de forma irregular y un porcentaje muy alto de partículas cristalinas. [54]
4.4.4 Aplicaciones de las cenizas volantes
Este subproducto, es usado para elaborar vidrio, cerámica y concreto. En el
concreto, la ceniza volante puede cumplir tres papeles: 1) adición activa
incorporada directamente en la mezcladora; 2) adición inerte, como elemento
sustituyente o complementario de las fracciones finas de los arados; 3) en la
preparación de cementos molida conjuntamente con el clinker. [55]
4.4.5 Cenizas volantes como alternativa del cemento
Una de las alternativas de las cenizas volantes es su uso como corrector de crudo
de horno. El crudo de horno es la mezcla de las calizas trituradas extraídas de la
cantera y la lechada de arcilla; su composición química es un factor determinante
en la obtención del clinker por ello se debe vigilar que el contenido porcentual de
óxidos (Al2O3, SiO2, Fe2O3) sea el adecuado. Controlar la calidad de las
materias primas es una medida eficaz para evitar problemas con la composición
del crudo, sin embargo en ocasiones estas presentan un contenido insuficiente de
los óxidos de interés, es aquí donde se recurre al uso de correctores. Un corrector
14
es un material, generalmente de naturaleza mineral, que presenta un contenido
elevado de oxido de sílice, de alúmina o de hierro, por el cual se puede emplear
para balancear la composición química del crudo. En la industria se emplean
esquistos (rocas metamórficas con cuarzo), diabasa y calizas de bajo carbonato
como correctores de sílice; bauxitas como correctores de alúmina y mineral de
hierro como corrector de oxido de hierro. Un requisito que debe cumplir cualquier
corrector tiene que ver con el contenido de impurezas, como por ejemplo el oxido
de magnesio (MgO), que compromete la durabilidad del cemento si su contenido
en las materias primas es superior al 5%. [62]
Entre un 50% y un 60% del peso de las cenizas volantes es oxido de sílice, lo cual
las hace apropiadas para balancear contenido sílice en el crudo de horno; sin
embargo es indispensable garantizar el contenido mínimo de impurezas para
poder ser empleadas. [63]
4.4.6 Composición mineralógica de las cenizas volantes
La actividad puzolánica de la ceniza volante está altamente influenciada por la
cantidad y composición de la fase vidriosa presente. Las cenizas volantes bajas en
calcio, producto de la calcinación del carbón bituminoso, contienen vidrio de
aluminosilicatos que parece ser un poco menos reactivo que el vidrio de calcio,
presente en las cenizas volantes altas en calcio. Los cristales de minerales que se
encuentran en las cenizas volantes bajas en calcio son el cuarzo, mullita
(3Al2O3*2SiO2), sillimanita (Al2O3*SiO2), hematita y magnetita. Estos minerales no
poseen ninguna propiedad puzolánica. Los cristales de minerales típicamente
encontrados en las cenizas volantes altas en calcio son el cuarzo, aluminato
tricálcico (3CaO*Al2O3), sulfoaluminato de calcio (4CaO* 3Al2O3*SO3), anhidrita
(CaSO4), óxido de calcio libre (CaO), óxido de magnesio libre (MgO) y sulfatos de
álcali. A excepción del cuarzo y del óxido de magnesio, todos los cristales de
minerales presentes en las cenizas volantes altas en calcio son reactivos. Lo
15
anterior explica porque en comparación con las cenizas volantes bajas en calcio,
las cenizas volantes altas en calcio son más reactivas. [2, 3, 4, 5,6]
4.4.7 Características físicas de las cenizas volantes
Las características físicas de las cenizas se basan en el proceso y eficiencia de
las centrales térmicas, además son el mecanismo por el cual las cenizas volantes
influyen en las propiedades del concreto fresco y endurecido, depende más de la
granulometría, forma y textura de las partículas que de la composición química. La
demanda de agua y trabajabilidad están controladas por la distribución del tamaño
de partículas, por el efecto de empaquetamiento de las partículas y la suavidad de
la superficie. Las propiedades puzolánicas y cementicias, que gobiernan el
desarrollo de esfuerzos y permeabilidad de las mezclas, están controladas ambas
por las características mineralógicas y el tamaño de partícula de la ceniza volante.
En lo que se refiere a la granulometría de las cenizas volantes, se ha encontrado
que todas las partículas son inferiores a 250 m, entre el 60-90% inferiores a 75
m, llegando a tamaños inferiores a 1 m. [56, 61]
Fig. 2 Partícula de ceniza volante de apariencia esférica.
16
Fig. 3 Morfología de la ceniza volante.
Las partículas de ceniza volante generalmente son de forma esférica (Figura 2),
algunas de las partículas esféricas de la ceniza volante son huecas y
completamente vacías (llamadas ceno esferas) o huecas rellenas de otras esferas
de menor tamaño (llamadas pleuroesferas). [57]
La forma de las cenizas depende de la procedencia ya sea del carbón o del
bagazo de caña que se utiliza en la combustión. Para el caso de los carbones la
hulla genera partículas esféricas, mientras que los lignitos generan partículas
irregulares, con superficie rugosa y alta porosidad [1,62] (Figura 3). También
depende de la temperatura alcanzada en la central térmica, si la temperatura es
baja, generalmente en centrales de lecho fluidificado (900 °C), la materia mineral
que constituye las cenizas no funde y la forma final es irregular. Cuando la
temperatura es superior a 1500 °C, comúnmente en centrales de fusión, las
partículas serán esféricas y de superficie lisa [57, 59,60].
La norma ASTM C-618-12a exige algunas características físicas que debe cumplir
los diferentes tipos de ceniza volante, estas características se presentan en la
tabla 7.
17
CLASE
N F C
Finura Cantidad retenida en el tamizado en la malla
de 45 m (#325), máx. % 34 34 34
Índice de actividad puzolánica:
Con cemento portland, a 7 días, min. % 75 75 75
Con cemento portland, a 28 días, min. % 75 75 75
Demanda de agua, máx. % del control 115 105 105
Estabilidad Expansión, contracción autoclave, máx. % 0.8 0.8 0.8
Requisitos de uniformidad
Densidad, máxima variación del promedio, % 5 5 5
Porcentaje retenido en 45 m (#325), variación máx. % del promedio
5 5 5
Tabla 7. Requerimientos físicos de la ceniza volante.
4.4.8. Tratamiento térmico
Los minerales que componen la ceniza volante se forman bajo combustión a altas
temperaturas, implementar un tratamiento térmico para activar puzolánicamente
una ceniza es un método empleado actualmente, consiste en exponer la ceniza
volante a altas temperaturas en rangos comprendidos entre los 500-1000 C con
una rata de calentamiento de 10C/min, temperaturas a las cuales se presenta un
elevado contenido de fase vítrea y se posee una elevada proporción de SiO2 y
por tanto una elevada reactividad, la cual se mantiene al realizar un enfriamiento a
temperatura ambiente garantizando la mayor amorficidad posible y subsecuente
reactividad química, Para que la ceniza se active, es decir se forme sílice amorfa
(la cual reacciona con cal a temperatura ambiente produciendo una especie de
tobermorita o silicato de calcio hidratado, básico para el endurecimiento de
matrices de cemento) debe llevarse a una temperatura comprendida entre 600 y
1000 °C. [42] No obstante factores como la baja eficiencia de las calderas, la
temperatura y el tiempo de residencia en el mismo afectan negativamente la
puzolanidad de la ceniza. Someter a la ceniza de nuevo al proceso térmico que
experimenta dentro de la caldera, es una alternativa para mejorar su reactividad.
La temperatura de incineración además de incidir en la amorficidad de las fases
presentes especialmente el SiO2, influye de manera directa en el tamaño de
partícula siendo esta afectación proporcional a la temperatura, entre mayor
18
temperatura sea expuesta la ceniza se obtendrá un menor tamaño de partícula,
para el rango de temperatura entre 500-800 C le corresponde respectivamente un
tamaño de partícula entre 0.9-175 µm.
19
5. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
5.1 MUESTREO CENIZA VOLANTE
Adquirir la ceniza volante para el desarrollo del proyecto de grado titulado “efecto
de las cenizas volantes tratadas térmicamente como sustituto parcial del cemento
en morteros”, requirió de su extracción directa de los ductos de enfriamiento, los
cuales se ubican posterior a los filtros electrostáticos de las calderas en los 2
ingenios azucareros del Valle del Cauca. Cada ingenio azucarero proporcionó dos
tipos diferentes de ceniza volante.
Fig. 4 Recolección de ceniza volante
Cada tipo de ceniza denominadas combinada, gruesa, carbón y bagazo-carbón,
se recolectaron en una proporción aproximada de 10 kg cada hora, por toma,
donde para cada una se acopió un total de 50 kg. El ejercicio se realizó en horas
de la mañana entre las 7 a.m y 1 p.m. Cada ceniza fue debidamente empacada,
almacenada y rotulada en recipientes plásticos herméticos para evitar la
contaminación entre ellas y agentes externos, además de facilitar su
reconocimiento.
20
La labor de recolección requirió de una dedicación de 4 días, donde al culminar
cada jornada, se transportó el material recolectado a los laboratorios ubicados en
las instalaciones de la universidad de San Buenaventura Cali. Cabe mencionar
que se hizo uso de las debidas normas de seguridad industrial, donde cada
ingenio azucarero otorgó los debidos elementos de seguridad y el personal de
apoyo capacitado.
5.2 CARACTERIZACION MATERIA PRIMA
Las materias primas utilizadas en esta investigación fueron cemento, arena de rio
local, ceniza volante, agua potable y un aditivo reductor de agua (Sika Viscocrete
2100).
5.2.1 Cemento
La industria cementera Argos situada en la ciudad de Yumbo-Valle del Cauca,
otorgo 2 tarros con capacidad de 50 galones de cemento sin adición.
5.2.2 Arena
Se utilizó agregado fino calizo de la región, se determinaron propiedades físicas
por medio de los ensayos de granulometría (ASTM C-136, ASTM C-33), peso
volumétrico seco suelto (ASTM C-29) y, densidad y absorción (ASTM C-127,
ASTM C-128). Con el objetivo de eliminar la influencia de la distribución de
partículas del agregado fino, se utilizó una graduación intermedia entre los límites
superior e inferior especificados por la ASTM C 33–03.
5.2.3 Distribución de tamaño de partícula por vía seca
La distribución de tamaño de partícula por vía seca de los cuatro tipos de ceniza
volante se determino de acuerdo a la norma ASTM C-136 con en una serie de
tamices PINZUAR.
21
Fig. 5 Tamizadora y serie de tamices PINZUAR.
5.2.4 Microscopia electrónica de barrido y análisis de energías dispersivas
(SEM/EDS) de la ceniza volante
Para conocer la morfología presente en la ceniza volante, se uso la técnica de
caracterización de microscopia electrónica de barrido (SEM) por medio de un
microscopio electrónico de barrido marca JEOL modelo JSM6490LV.
El microscopio electrónico de barrido, es un instrumento capaz de ofrecer un
variado rango de informaciones procedentes de la superficie de la muestra. Esta
técnica consiste en el escaneo punto a punto de una muestra que es irradiada con
un haz de electrones de alta energía. La información tanto topográfica como
morfológica, conformacional y cristalográfica es obtenida a través del análisis de
los electrones deflectados tras la interacción con la muestra. Estos microscopios
constan de una fuente de electrones que los acelera desde 0.3 a 30eV y se puede
realizar medidas en vacío como en atmósfera húmeda. Dependiendo de las
condiciones de medida, se pueden obtener resoluciones de entre 10 y 0.8 nm.
Por otro lado el empleo de la técnica EDX (Detector de espectroscopia por
energías dispersivas de rayos X) acoplada a estos microscopios proporciona
información sobre la composición del material, y se realizo mediante un equipo
Oxford Instruments modelo INCA PENTAFETx3 con resolución de 137 eV a 5.9
KeV.
22
Figura 6. Microscopio electrónico de barrido JEOL (SEM).
5.2.5 Análisis químico de la ceniza volante
La composición química de la CV se analizó mediante la técnica de fluorescencia
de rayos X (FRX), por medio de un espectrómetro de fluorescencia de rayos X,
MagixPro PW – 2440 Philips equipado con un tubo de Rodio, con una potencia
máxima de 4 KW y una sensibilidad de 200ppm (0.02%) en la detección de
elementos pesados metálicos.
El análisis semicuantitativo se realizó con el software IQ, haciendo 11 barridos,
con el fin de detectar todos los elementos presentes en la muestra, excluyendo H,
C, Li, Be, B, N, O y los elementos transuránicos.
Inicialmente las muestras fueron secadas a 105 °C por un periodo de 12 horas.
Cómo las muestras poseían un tamaño de partícula demasiado gruesa, estas se
redujeron con un molino de bolas de ágata; después se pasaron por un tamiz
malla 100μ. Las muestras en polvo fueron mezcladas con cera espectro métrica
de la casa Merck en relación Muestra: Cera de 10:1. Homogenizadas por
agitación; llevadas a una prensa hidráulica a 120 kN por un minuto, generando
cuatro pastillas prensadas de 37mm de diámetro que, posteriormente fueron
medidas en la aplicación SEMIQ-2007.
23
5.2.6 Difracción de rayos X (DRX)
Esta técnica de caracterización es un método rápido y sencillo para identificar
diversas fases cristalinas presentes en un material [68]. Donde el compuesto se
irradia por un haz de rayos x monocromático de longitud de onda ʎ; los planos
cristalográficos son los que cumplen la ley de Bragg (2d sen=nʎ). n=n° entero; ʎ=
longitud de onda de rayos X; d=espacio interplanar y = ángulo de incidencia del
rayo. [69]
La difracción de rayos X se adapta para obtener información cuantitativa, puesto
que las intensidades de los picos de difracción de un compuesto, son
proporcionales a la fracción de ese material en la misma.
Para determinar los constituyentes mineralógicos de las cenizas volantes y el
análisis de las fases cristalinas encontradas, se utilizó el difractómetro PANalytical
X’Pert MRD de la Universidad del Valle, Cali, el cual utiliza una radiación de Kα1
del Cu (λ = 1.5406 A). El tubo de rayos X trabajó a 45 kV – 40 mA y la muestra se
rotó durante el análisis a 2 segundos por vuelta.
Fig. 7 Difractómetro XPert MRD de PANalytical
Para elaborar las pastillas previo a su registro la muestra debió molerse hasta
asegurar que la pastilla formada tuviera una superficie perfectamente plana sobre
la que incidiera el haz de rayos X. El porta muestras empleado tenía 16 milímetros
24
de diámetro y 2.5 milímetros de altura (PW3373/00). El registro se realizó en el
intervalo 2θ comprendido entre 10º y 70 º durante 150 segundos.
5.2.7 Análisis termo gravimétrico
El análisis de termo gravimetría se llevo a cabo por medio de un termo gravímetro
SDT Q600 de TA Instruments para cuatro diferentes tipos de cenizas 1. Carbón, 2.
Carbón-Bagazo, 3. Gruesa, 4. Combinada, con muestras entre 3-5 mg, con rata de
calentamiento de 10 °C/min y un contenido de gas nitrógeno de 90 ml/min, el
ensayo se realizó hasta una temperatura de 950 °C.
Fig. 8 Termo gravímetro SDT Q600
5.3 TRATAMIENTO TÉRMICO A 750 Y 900 °C
Para cada tipo de ceniza en estudio se implementó un tratamiento térmico a dos
temperaturas distintas que son 750 y 900 °C, el tratamiento se efectuó en un
horno CerHecol automático modelo 10-5, programado con una rata de
calentamiento de 10 °C/min y un tiempo de sostenimiento de 1 hora a la
temperatura máxima de exposición ya sea 750 o 900 °C, posterior al
sostenimiento se realizó un enfriamiento a temperatura ambiente. El tratamiento
25
térmico se efectuó para las cenizas volantes con un tamaño de partícula retenido a
0,075 mm en el caso de la ceniza gruesa y combinada, y un tamaño de partícula
retenido a 0,150 mm para las cenizas de carbón y bagazo-carbón, la razón de
selección del tamaño de partícula se da en base al análisis granulométrico descrito
en la norma ASTM C-136, encontrándose que para cada selección granulométrica
se obtiene un valor retenido igual o mayor al 50% otorgando un margen de trabajo
para el subproducto alto, y que no es conforme con lo estipulado por la norma
ASTM C-618 para la finura que debe cumplir la ceniza volante, es destacable
mencionar que es permitido por dicha norma el uso de la ceniza con un tamaño de
partícula superior al estipulado siempre y cuando los datos a obtener cumplan a
cabalidad los requisitos estipulados en la investigación.
Fig. 9 Horno CerHecol Automatico
5.3.1 Determinación del contenido de materia orgánica.
La norma ASTM D7348 define perdida por ignición como “la perdida en masa de
muestras calentadas a 750°C o 950°C”.Esta técnica de caracterización térmica
que nos permite conocer la cantidad de materia orgánica y otros compuestos
presentes en las muestras de ceniza volante, la cual se evalúo exponiendo la
muestra experimental a altas temperaturas siendo esta de 950 grados
26
centígrados, con una rata de calentamiento de 10 C/min y un sostenimiento a la
temperatura final de una hora.
5.4 PROPIEDADES MECANICAS Y DE DURABILIDAD
5.4.1 Resistencia a la compresión
Se usaron 117 muestras de morteros cilíndricos de 100 mm de diámetro y 200 mm
de altura para determinar la resistencia a compresión (figura 10).
Fig. 10 Probetas de 10 * 20 cm ensayadas a compresion.
Los ensayos se realizaron siguiendo la norma NTC 673 en una prensa PINZUAR
PC42D. Tres muestras se ensayaron para la obtención del valor medio de la
resistencia a la compresión de todas las mezclas de mortero determinadas a las
edades de 14, 28 y 60 días. Con adición de ceniza al 20% en peso de sustitución
del cemento: sin tratamiento (Combinada, Gruesa, 100% Carbón, Bagazo-
Carbón), con tratamiento térmico a dos temperaturas (750 °C, 900 °C) y sin
adición de ceniza. La matriz experimental se aprecia en la tabla 8.
27
Fig. 11 Maquina universal PINZUAR PC42D.
TIPO DE CENIZA # TAMIZ-
% ACUMULADO TEMPERATURA
(°C)
RESISTENCIA MECÁNICA
% adición
Edad
14 28 60
Sin ceniza (control)
--- o 0
Ceniza Gruesa
R200 (0,074 mm),
(53.7 %)
0 20
750 20
900 20
Ceniza Combinada
R200 (0,074 mm),
(50.8 %)
0 20
750 20
900 20
Ceniza Carbón
R100 (0,149 mm),
(75.17 %)
0 20
750 20
900 20
Ceniza Carbón-Bagazo
R100 (0,149 mm),
(69.61 %)
0 20
750 20
900 20
Tabla 8. Matriz experimental.
5.4.2 Diseño de experimento factorial 3x4x3 con un factor de medidas
repetidas
El Diseño utilizado fue de medidas repetidas, esto debido a que sobre la misma
unidad experimental (mezcla), se obtuvieron varias muestras para ser medidas en
el tiempo (14, 28, 60 días), esto hace que las observaciones no sean
28
independientes, también se tienen dos factores más, la temperatura y el tipo de
ceniza. El supuesto de normalidad fue corroborado satisfactoriamente, es decir los
errores del modelo provienen de una población que se distribuye normal con
media cero y varianza 2. Con respecto al supuesto de homogeneidad de
varianzas este se cumplió (p-value = 0,693), (anexo A).
Así mismo se validó el supuesto de esfericidad encontrando que este no se
cumple para un nivel de significancia (p-valor =0,000) (tabla 9), es decir, la
hipótesis nula es rechazada (Hipótesis nula: la matriz de varianza-covarianza es
esférica o circular). Cuando este supuesto no se cumple, sabemos que el análisis
multivariado es más potente que el análisis univariado, puesto que no es afectado
por la falta de esfericidad, entonces, podemos tomar decisiones utilizando los
estadísticos multivariados; también estamos en libertad de utilizar el análisis
univariado aplicando el corrector épsilon (Greenhouse-Geisser, Greisser y
Greenhouse y Huynh-Feldt), se analizan estos resultados, haciendo la salvedad
que en nuestro caso los resultados fueron los mismos en el análisis de varianza
univariado y multivariado.
MAUCHLY'S TEST OF SPHERICITYB
Measure:rc
Within Subjects Effect
Mauchly's W
Approx. Chi-
Square
df
P-valorSig
.
Epsilona
Greenhouse-Geisser
Huynh-Feldt
Lower-
bound
dimension1
Tiempo ,225 34,301 2 ,000 ,563 ,843 ,500
Tabla 9. Prueba de esfericidad de Mauchly
En la tabla 10 se muestra el análisis de varianza de medidas repetidas
univariado del factor de medidas repetidas (tiempo de curado) y la interacción con
los factores temperatura y tipo de ceniza. Los cuatro estadísticos (valor del
estadístico F no corregida y las tres corregidas) de la prueba coinciden en que el
tiempo de curado es significativo, así como también las interacciones tanto de
29
segundo y tercer orden, esto es, entre la temperatura, tipo de ceniza y tiempo de
curado (p-value <0.002), lo cual indica que las medias de la resistencia a la
compresión no es la misma en cada uno de los tiempos, así como también los
promedios de las interacciones, es decir hay una clara dependencia entre estas
tres variables.
Dado el resultado significativo de interacción entre los factores temperatura, tipo
de ceniza y tiempo de curado de las probetas, se realizó la prueba de
comparaciones múltiples, donde se utilizó un nivel de significancia de 0.05 para
realizar las comparaciones.
TESTS OF WITHIN-SUBJECTS EFFECTS
Measure:rc
Source Type III Sum of Squares
df Mean
Square F Sig.
Noncent. Paramete
r
Observed Power
a
Tiempo
Sphericity Assumed
329,255 2 164,62
7 50,99
2 ,000
101,983 1,000
Greenhouse-Geisser
329,255 1,127 292,20
2 50,99
2 ,000
57,458 1,000
Huynh-Feldt 329,255 1,686 195,28
4 50,99
2 ,000
85,973 1,000
Lower-bound
329,255 1,000 329,25
5 50,99
2 ,000
50,992 1,000
tiempo * tipo ceniza
Sphericity Assumed
88,787 6 14,798 4,583 ,001
27,501 ,975
Greenhouse-Geisser
88,787 3,380 26,265 4,583 ,008
15,494 ,864
Huynh-Feldt 88,787 5,058 17,554 4,583 ,002
23,184 ,954
Lower-bound
88,787 3,000 29,596 4,583 ,011
13,750 ,829
tiempo * temperatura
Sphericity Assumed
1113,639
4 278,41
0 86,23
4 ,000
344,938 1,000
Greenhouse-Geisser
1113,639
2,254 494,15
8 86,23
4 ,000
194,339 1,000
Huynh-Feldt 1113,63
9 3,372
330,254
86,234
,000
290,788 1,000
Lower-bound
1113,639
2,000 556,82
0 86,23
4 ,000
172,469 1,000
tiempo * tipo ceniza *
temperatura
Sphericity Assumed
185,628 12 15,469 4,791 ,000
57,496 ,999
Greenhouse-Geisser
185,628 6,761 27,456 4,791 ,001
32,394 ,977
Huynh-Feldt 185,628 10,11 18,350 4,791 ,00 48,470 ,998
30
6 0
Lower-bound
185,628 6,000 30,938 4,791 ,002
28,748 ,963
Error(tiempo)
Sphericity Assumed
154,969 48 3,229
Greenhouse-Geisser
154,969 27,04
3 5,730
Huynh-Feldt 154,969 40,46
5 3,830
Lower-bound
154,969 24,00
0 6,457
a. Computed using alpha = ,05
Tabla 10. Análisis de varianza de la variable resistencia a la compresión.
5.4.3 Índice de actividad puzolánica de la ceniza volante
Para determinar el indice de actividad puzolanica de las cenizas volantes se
siguio el metodo de ensayo mecanico presente en la norma ASTM C-311, donde
se evaluaron 39 morteros cilindricos a la edad de 28 dias. Tres muestras se
ensayaron para cada tipo de ceniza incluyendo las muestras control (sin adición).
La tabla 29 muestra el índice de actividad puzolánica.
5.4.4 Determinación de succión capilar
El método de ensayo de la norma IRAM 1871[65] establece los procedimientos para
la determinación de la capacidad y la velocidad de succión capilar de agua. La
capacidad y la velocidad de succión, son parámetros asociados con la durabilidad.
La succión capilar se produce como consecuencia de la acción de fuerzas de
adhesión de las moléculas de agua a las paredes de los poros en el concreto y
otros materiales porosos. Una baja velocidad de succión indica, en general, un
concreto con propiedades de transporte satisfactorias para asegurar una vida útil
aceptable de la estructura. [67]
El ensayo se efectúo siguiendo el procedimiento descrito en la norma IRAM 1871.
Se realizaron doce morteros (con distintos tipos de ceniza cada una tratada a
31
diferente temperatura) con una sustitución del 20% en peso del cemento. Se
manufacturó para cada ceniza (Combinada, Gruesa, 100% Carbón, Bagazo-
Carbón) un mortero con cada tratamiento térmico a temperatura (750 °C, 900 °C) y
un mortero para cada ceniza sin tratamiento térmico.
Las muestras se evaluaron tras cumplirse para cada una el tiempo de curado a 28
días, y la superficie se recubrió con un impermeabilizante asfaltico.
32
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 CARACTERIZACION MATERIA PRIMA
6.1.1 Cemento
Las especificaciones físicas y químicas para el cemento sin adiciones otorgado
por la cementera Argos se presentan en la tabla 11.
PARAMETRO ESPECIFICACION
Principio de fraguado (minutos) 150-200
Fin Fraguado (minutos) Max. 330
Finura Blaine (cm2/g) 3000-3500
% Retenido malla N° 325-45 µm 5.0-10.0
% Cal libre Max. 2.0
% MgO Max. 2.0
% SO3 1.60-2.60
% CaO Min. 62.5
% Perdidas por ignición Max. 2.0
Tabla 11. Características físicas y químicas del cemento Argos sin adición.
6.1.2 Arena
Los datos obtenidos de la caracterización física de la arena se muestran en la
tabla 12.
33
PROPIEDADES AGREGADO FINO
Peso volumétrico seco suelto, Kg/m3 15.30
Densidad 2.64
Absorción, % 1.9
Modulo de finura 3.88
Tabla 12. Propiedades físicas de la arena (agregado fino).
En la figura 12 se presenta la curva granulométrica de la arena, resultado obtenido
tras realizar el ensayo granulométrico para agregados finos según la norma ASTM
C-136.
Fig. 12 Granulometría de la arena
La norma ASTM C-33 admite el empleo de agregados que no cumplen con las
exigencias, siempre y cuando compensen las especificaciones del proyecto, en el
que se evaluó el efecto de las cenizas volantes tratadas térmicamente al sustituir
parcialmente el cemento en morteros.
6.1.3 Distribución de tamaño de partícula por vía seca
La figura 13 muestra la distribución del tamaño de las partículas de los cuatro tipos
de cenizas volantes en estudio. El rango de tamaños oscila entre los 1400 µm y
-20,00%
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%
120,00%
1,18 0,85 0,425 0,25 0,18 0,125
Po
rce
nta
je q
ue
pas
a
Abertura de tamices (mm)
34
45µm. Se observa claramente un mayor tamaño de partícula en las cenizas
volantes carbón y bagazo-carbón el cual es atribuido generalmente a los
inquemados presentes. [64]
Fig. 13 Distribución de tamaño de partícula de las cenizas volantes A) Carbón B)
Bagazo-Carbón C) Combinada y D) Gruesa.
Los valores granulométricos correspondientes a cada grafico y tipo de ceniza se
presentan en anexo (B).
6.1.4 Análisis de microscopia electrónica de barrido
Es bastante conocido que la morfología de las cenizas volantes depende
directamente del proceso y la temperatura de combustión. [57] El estudio
morfológico por medio de Microscopia electrónica de barrido (SEM) de las cenizas
seleccionadas se muestra en las figuras 14, y 15.
35
Fig. 14 Aspecto general de las partículas de la ceniza volante (x1000).
Fig. 15 Partícula esférica hueca y vacía (Ceno esfera) (X2500)
Las imágenes SEM muestran diferentes morfologías de partículas, donde se
puede observar claramente la presencia de partículas gruesas, de forma irregular,
superficie rugosa y alta porosidad similar a las encontradas en otras
investigaciones [60,61] y con ayuda conjunta del microanálisis por EDS se permite
diferenciar composiciones químicas puntuales.
El análisis por EDS muestra que las partículas alargadas y de mayor tamaño se
forman por carbón, las partículas gruesas de forma irregular y con porosidad son
en mayor parte partículas orgánicas dado su alto contenido de oxigeno (O: 23-
33%) [44]
36
Fig. 16 Espectrometría de dispersión (x2000) de partículas de las cenizas volantes
Espectros 1,2 y 3.
Tabla 13. Espectrometría de dispersión cenizas volantes espectro 1, 2 y 3.
Las partículas con superficie lisa y en gran proporción esféricas encontrándose
también de estructura irregular se componen de sílice, que son representadas en
las Fig. 16, y 17.
Fig. 17 Espectrometría de dispersión (x4000) partícula de ceniza volante Espectros 1 y 2.
ESPECTRO EN LAS ESTADÍSTICAS SI TOTAL
Espectro 1 Si 100 100
Espectro 2 Si 100 100
Tabla 14. Espectrometría de dispersión ceniza volante espectro 1y 2.
37
6.1.5 Análisis químico de la ceniza volante
Los resultados de composición química de la ceniza volante evaluada mediante la
técnica de fluorescencia de rayos X (FRX) en el equipo MagixPro PW – 2440
Philips equipado con un tubo de Rodio, con una potencia máxima de 4 KW, son:
ELEMENTO Y/O COMPUESTO
CENIZA COMBINADA (% EN PESO)
CENIZA GRUESA (% EN PESO)
CENIZA BAGAZO-CARBON (% EN PESO)
CENIZA CARBON (% EN PESO)
SiO2 61.173 61.586 55.597 50.016
Al2O3 15.696 14.873 21.473 27.800
Fe2O3 8.928 9.329 9.643 9.972
CaO 4.364 4.503 3.885 3.807
MgO 2.960 2.903 1.603 1.242
K2O 2.754 2.618 1.971 1.430
Na2O 1.235 1.398 0.832 0.829
TiO2 0.903 0.886 1.533 1.905
P2O5 0.789 0.715 0.410 0.308
S 0.745 0.702 2.410 2.163
MnO 0.140 0.133 0.074 0.033
Ba 0.098 0.108 0.171 0.194
Cr 0.062 0.085 0.083 0.054
Sr 0.042 0.044 0.054 0.056
V 0.036 0.041 0.074 0.081
Zn 0.020 0.019 0.017 0.014
Cu 0.018 0.020 0.031 0.033
Zr 0.018 0.019 0.030 0.035
Rb 0.013 0.012 0.013 0.014
Y 0.006 0.005 0.010 0.011
As 0.002 0.001 0.003 0.004
Cl - - 0.077 -
Ni - - 0.014 -
Tabla 15. Composición química de la ceniza volante.
--*LLD por debajo del límite de detección
Los resultados químicos (tabla 15) muestran que los cuatro tipos de cenizas se
componen de SiO2, Al2O3 y Fe2O3 cuya suma alcanza valores superiores al 75%.
El resto lo componen óxidos (CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, P2O5, MnO) presentes
en concentraciones inferiores al 4%. Las cenizas Bagazo-Carbón y Carbón,
muestran un contenido menor de sílice (55 y 50% respectivamente) y un alto
38
contenido de la perdida por ignición por encima del 30%. Este valor se relaciona
con la presencia de partículas orgánicas no quemadas (Bagazo, carbón) que son
arrastrados por los gases de combustión. De acuerdo a la norma ASTM C-618 las
cenizas evaluadas son consideradas químicamente como cenizas clase F.
6.1.6 Análisis de difracción de rayos X
Para la identificación de fases del análisis por difracción de rayos X en la base de
datos, (The International Centre for Diffraction Data, (ICDD)) se realizo la
búsqueda con la información obtenida en los ensayos de fluorescencia de rayos X
de los posibles elementos presentes. Los posibles candidatos para cada muestra
corresponden a los presentados en la tabla de lista de candidatos. Cabe aclarar
que la técnica no determina trazas menores al 3%. La cualificación presentada de
las fases se hizo por inspección visual de los difractogramas y de los posibles
candidatos, y sin realizar refinamiento por método Rietveld.
A continuación se presentan los difractogramas de rayos X de las cenizas volantes
combinada, gruesa, carbón y bagazo-carbón. Mineralógicamente, las cuatro
cenizas presentan espectros muy similares.
Fig. 18 Comparación de los difractogramas experimentales
39
Como puede observarse en los diferentes difracto gramas (figura 19, 20,21), las
cenizas volantes son un material fundamentalmente vítreo (halo registrado entre
2= 15-40°), pero constituidas de igual manera por fases cristalinas minoritarias
como cuarzo (SiO2), cristobalita (SiO2), óxidos de hierro (Fe2O3). La presencia de
cristobalita se relaciona con un proceso de recristalización a partir de sílice
amorfa, a temperaturas superiores a los 800°C. [70, 71,72]
Los difractogramas experimentales junto a sus candidatos y respectivas listas se
presentan a continuación.
Fig. 19 Comparación del difractograma experimental con candidatos, ceniza
gruesa y combinada
REF. CODE NOMBRE MUESTRA FORMULA QUIMICA CUANTIFICACION
01-083-2465 Silicon Dioxide SiO2 Mayoritaria
01-075-0923 Cristobalite SiO2 Minoritaria
01-073-0265 Anorthite high, calcium tectodialumodisilicate
Fe(PO4) Minoritaria
01-089-8104 diiron(III) oxide Fe2O3 Importante
Tabla. 16 Lista de candidatos muestra gruesa y combinada
40
Fig. 20 Comparación del difractograma experimental con candidatos, ceniza
bagazo-carbón
REF. CODE NOMBRE MUESTRA FORMULA QUIMICA CUANTIFICACION
01-083-2465 Silicon Dioxide SiO2 Mayoritaria
01-075-0923 Cristobalite SiO2 Minoritaria
01-085-0460 -Si O2, quartz low HP SiO2 Minoritaria
01-072-6844 Dialuminum silicate oxide Al2O5Si Minoritaria
01-089-8104 diiron(III) oxide Fe2O3 Importante
Tabla. 17 Lista de candidatos muestra bagazo-carbón
Fig 21 Comparación del difractograma experimental con candidatos, ceniza carbón
41
REF. CODE NOMBRE MUESTRA FORMULA QUIMICA CUANTIFICACION
01-083-2465 Silicon Dioxide SiO2 Mayoritaria
01-072-6844 Dialuminum silicate oxide Al2O5Si Minoritaria
01-089-8104 diiron(III) oxide Fe2O3 Importante
Tabla. 18 Lista de candidatos muestra carbón
Las respectivas tablas de datos con los picos característicos a cada ceniza se
pueden observar en anexos (D).
6.1.7 Análisis Termo gravimétrico (TGA)
Los resultados obtenidos del análisis termo gravimétrico se presentan a
continuación en la tabla 19, para cada tipo de ceniza y rango de temperatura:
MUESTRA % PÉRDIDA PESO
(25-400°C) % PÉRDIDA DE PESO
(400-900 °C) % PÉRDIDA DE PESO
(25 – 950°C)
Carbón 0.7013 30.62 31.84
Carbón Bagazo 1.487 33.41 35.86
Gruesa 0.7349 12.41 13.15
Combinada 1.319 5.911 7.23
Tabla 19. Porcentaje de pérdida en peso a rangos de temperatura.
El análisis térmico (TGA) reveló cambios térmicos y la pérdida de peso cuando las
cenizas se sometieron a proceso térmico. La figura 22 ilustra estas variaciones
térmicas para las cenizas estudiadas. Las curvas de TGA muestran perdidas en
peso variables durante su calentamiento hasta 950 °C en función del origen de las
cenizas. Así, la ceniza bagazo-carbón presenta una pérdida de peso alta sobre
35%, seguida de manera descendiente por la ceniza carbón con pérdida de
31.84%, continuamente tenemos la ceniza gruesa con pérdida del 13.15%, y
finalmente la ceniza combinada muestra una perdida en peso de 7.23%.
42
Fig. 22 Análisis Termogravimétrico de ceniza volante: (A) Carbón, (B) Bagazo-
Carbón, (C) Gruesa, (D) Combinada
Los cuatro tipos de cenizas (Carbón, Bagazo-Carbón, Gruesa y Combinada),
muestran una gran pérdida en masa por encima de los 550 °C, que puede ser
atribuido a la descomposición del carbón, del bagazo de caña de azúcar y/o
materia orgánica aun presente. Asimismo se aprecia una leve pérdida en peso
alrededor de los 250 °C, la cual puede ser atribuida al proceso de deshidroxilación
de la gibbsita (forma mineral del hidróxido de aluminio).
En un concepto general altas pérdidas de inquemados presentes entre el 7 y 35%,
y en concordancia con la norma ASTM C-618, se dificulta dar una clasificación a
las cenizas volantes.
43
6.1.8 Determinación del contenido de inquemados posterior al tratamiento
térmico
Conocer el efecto del tratamiento térmico sobre la descomposición de materia
orgánica aun presente en la ceniza volante es de gran importancia en la
investigación, por ende los datos obtenidos posteriores al tratamiento térmico a
partir de la norma ASTM D7348 se muestran en la tabla 20 y 21 para las muestras
tratadas a 900 y 750 °C respectivamente.
PERDIDA POR CALCINACION (%) MUESTRA TRATADA A 900 °C
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
3.7 2.2 3.6 3.4
TABLA 20. Perdida por calcinación muestras tratadas a 900 °C.
PERDIDA POR CALCINACION (%) MUESTRA TRATADA A 750 °C
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
6.76 3.99 11.74 11.57
TABLA 21. Perdida por calcinación muestras tratadas a 750 °C.
En una perspectiva global se puede observar que a una temperatura de 900°C
existe una pérdida por calcinación de materia orgánica en un rango de entre 2 y
4%. Siendo supremamente inferior el LOI (Los on ignition) en comparación con las
expuestas a 750°C donde la materia orgánica oscila entre el 4 y 12%. Claramente
se puede observar en comparación al análisis termo gravimétrico que el
tratamiento térmico a 900 °C afecta notoriamente la cantidad de materia orgánica
presente en la muestra, otorgando una disminución del 71% para las muestras
combinada y gruesa tratada a 900 °C, asimismo las muestras carbón y bagazo-
carbón a la misma temperatura presentan una disminución de inquemados del
89%. En el caso del tratamiento térmico a 750 °C, las muestras combinada y
gruesa disminuyen en un 47% el remanente orgánico presente, y un 65% para las
muestras carbón y bagazo-carbón.
44
6.2 PROPIEDADES MECÁNICAS Y DE DURABILIDAD
6.2.1 Resistencia a la compresión
Los resultados obtenidos de la evaluación de las resistencias mecánicas a
compresión a partir de la norma NTC 673 en el equipo PINZUAR PC42D se
presentan en las tablas 22, 23,24 y 25.
RESISTENCIA A LA COMPRESION (Mpa) MUESTRA SIN ADICION
14 28 60 25.53 31.57 38.31
Tabla 22. Resistencia a la compresión de morteros sin adición de ceniza volante.
RESISTENCIA A LA COMPRESION (Mpa) MUESTRA SIN TRATAMIENTO
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
14 28 60 14 28 60 14 28 60 14 28 60 9.99 22.77 28.09 9.15 16.54 24.04 8.31 10.78 15.72 5.38 12.24 16.57
Tabla 231. Resistencia a la compresión de morteros adicionados con ceniza sin
tratamiento.
Se puede apreciar que las resistencias a compresión obtenidas de los morteros
adicionados con cenizas volantes sin tratamiento térmico presentan resistencias
inferiores a las diferentes edades 14, 28 y 60 días, que las registradas en las
muestras control (no alcanzan los resultados de referencia en ninguno de los
tiempos estudiados). Caso contrario ocurre con los datos obtenidos de las
muestras evaluadas a compresión con ceniza volante tratada térmicamente donde
claramente se puede apreciar una diferencia poco significativa con respecto a los
datos de referencia en las resistencias mecánicas. Cabe recalcar que se obtienen
mejores propiedades mecánicas a compresión a mayores temperaturas como se
percibe en las tablas 24 y 25, para tratamiento térmico a 750 y 900 °C
respectivamente.
45
RESISTENCIA A LA COMPRESION (Mpa) MUESTRA TRATADA A 750 °C
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
14 28 60 14 28 60 14 28 60 14 28 60 26.37 33.04 38.51 23.52 39.97 48.54 18.22 26.99 30.76 18.11 31.08 34.81
Tabla 24. Resistencia a la compresión de morteros adicionados con ceniza tratada a
750°C.
RESISTENCIA A LA COMPRESION (Mpa) MUESTRA TRATADA A 900 °C
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
14 28 60 14 28 60 14 28 60 14 28 60 34.17 44.96 47.07 29.18 40.08 51.45 21.82 31.91 35.65 21.43 32.66 38.94
Tabla 25. Resistencia a la compresión de morteros adicionados con ceniza tratada a
900°C.
Se aprecia en los morteros adicionados con ceniza volante tratada y sin tratar
térmicamente una tendencia, donde aquellos elaborados con ceniza volante
tratada térmicamente presentan mayores resistencias a la compresión, contrario a
lo que ocurre con las muestras elaboradas con la ceniza volante sin tratar. Es
importante destacar que la diferencia entre muestras es significativa.
Especialmente en el ámbito comparativo con las muestras control, donde las
resistencias mecánicas siempre fueron superiores en las diversas edades
evaluadas frente a la adición de ceniza sin tratamiento.
En aspectos generales los resultados muestran una disminución de resistencias a
compresión a edades tempranas para las muestras adicionadas con cenizas
respecto a los morteros control, y un aumento de resistencias en edades
superiores a los 28 días.
6.2.2 Índice de actividad puzolánica
El ensayo de actividad puzolánica da información de la reactividad química de la
ceniza volante, es decir de la capacidad para reaccionar entre la ceniza (puzolana)
y el hidróxido de calcio liberado durante la hidratación del cemento. Los resultados
46
obtenidos del ensayo del índice de actividad puzolánica se presentan en las tablas
26,27 y 28.
PUZOLANIDAD (%) MUESTRA SIN TRATAMIENTO
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
28 28 28 28 72 % 52% 34% 39%
Tabla 26. Índice de actividad puzolánica de morteros adicionados con ceniza sin
tratamiento.
PUZOLANIDAD (%) MUESTRA TRATADA A 750 °C
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
28 28 28 28 105% 127% 85% 98%
Tabla 27. Índice de actividad puzolánica de morteros adicionados con ceniza tratada a
750 °C.
PUZOLANIDAD (%) MUESTRA TRATADA A 900 °C
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
28 28 28 28 142% 127% 101% 103%
Tabla 28. Índice de actividad puzolánica de morteros adicionados con ceniza tratada a
900 °C.
Asimismo en la Tabla 29, se recogen los valores comparativos de dichos índices
de actividad.
MUESTRA TRATAMIENTO RESISTENCIA
(a 28 días, MPa)
INDICE DE ACTIVIDAD ASTM C-311 (a 28 días, %)
Control Sin adición 31,57 100
47
Combinada
--- 22,77 72
750 °C 33,04 105
900 °C 44,96 142
Gruesa
--- 16,54 52
750 °C 39,97 126
900 °C 40,08 127
Carbón
--- 10,78 34
750 °C 26,99 85
900 °C 31,91 101
Bagazo-carbón
--- 12,24 39
750 °C 31,08 98
900 °C 32,66 103
Tabla 29. Valores comparativos del índice de actividad puzolánica.
En los resultados obtenidos observamos que todas las muestras adicionadas con
ceniza volante tratada térmicamente, a los 28 días, cumplen con el requisito del
índice de actividad puzolánica de la norma ASTM C-311, y permite catalogar a las
cenizas parcialmente como clase F. No obstante, las muestras adicionadas con
ceniza volante sin tratamiento incumplen los parámetros establecidos para el
índice de actividad puzolánica por la norma. Esto quiere decir que el tratamiento
térmico al disminuir material orgánico de las muestras, influye directamente en la
reactividad química del SiO2 y Al2O3 presente en las cenizas, otorgándoles la
actividad puzolánica expresada con anterioridad.
6.2.3 Determinación de succión capilar
Los valores obtenidos de velocidad de succión capilar para los diferentes morteros
adicionados con ceniza tratada y sin tratar térmicamente de acuerdo a la norma
IRAM 1871 se presentan en las tablas 30, 31, 32 y 33. Adicionalmente las
respectivas curvas se muestran más adelante (Anexo C).
VELOCIDAD DE SUCCION CAPILAR ( g/(m2*s1/2)) MUESTRA SIN ADICION
2.23
48
Tabla 30. Velocidad de succión capilar de morteros sin adición de ceniza volante.
VELOCIDAD DE SUCCION CAPILAR ( g/(m2*s1/2)) MUESTRA SIN TRATAMIENTO
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON 1.87 2.03 2.27 2.95
Tabla 31. Velocidad de succión capilar de morteros con adición de ceniza volante
sin tratamiento térmico.
VELOCIDAD DE SUCCION CAPILAR ( g/(m2*s1/2)) MUESTRA TRATADA A 750 °C
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON
1.55 1.01 0.61 0.80
Tabla 32. Velocidad de succión capilar de morteros con adición de ceniza volante
tratada térmicamente a 750 °C.
VELOCIDAD DE SUCCION CAPILAR ( g/(m2*s1/2)) MUESTRA TRATADA A 900 °C
COMBINADA GRUESA CARBON BAGAZO-CARBON 0.90 0,97 0.66 0.59
Tabla 33. Velocidad de succión capilar de morteros con adición de ceniza volante
tratada térmicamente a 900 °C.
Los resultados obtenidos en este ensayo de la velocidad de succión capilar de los
morteros en estudio se ubica en el rango fijado por el reglamento CIRSOC 201,
siendo de 4 g/ (m2*s1/2). Adicionalmente se contempla que los morteros
adicionados con ceniza tratada térmicamente a las temperaturas de 750 y 900 °C,
presentan una menor velocidad de succión capilar respecto a la muestra control y
la adicionada con ceniza sin tratamiento, esto se traduce en mayor durabilidad de
los morteros adicionados y en la efectividad del tratamiento térmico frente a este
ítem evaluado.
49
7. CONCLUSIONES
Utilizar las cenizas volantes provenientes de la industria azucarera del
departamento del Valle del Cauca para sustituir parcialmente el cemento en
un orden del 20% para la elaboración de morteros es posible cuando se
implementa un tratamiento térmico a las temperaturas de 750 y 900 °C.
Las cenizas volantes denominadas (combinada, gruesa, carbón y bagazo-
carbón), de acuerdo a la norma ASTM C-618 y los resultados de la
caracterización realizada, satisfacen parcialmente los requisitos
estipulados para finura y pérdida por calcinación, dejándolas sin
clasificación.
El tratamiento térmico a 900°C efectuado a las cenizas volantes se
considera satisfactorio, debido a la disminución de sus inquemados
alrededor del 80%, el cual aumento del índice de actividad puzolánica en un
43% aproximadamente. Así mismo tratar térmicamente a la temperatura de
750°C se considera positivo al eliminar inquemados y mejorar la actividad
puzolánica de las cenizas volantes, aunque en menor proporción que a
900°C.
El índice de actividad puzolánica de las cenizas volantes estudiadas con la
norma ASTM C-311, determino que la ceniza volante sin tratamiento
térmico en el mortero exhibe una disminución en las propiedades
mecánicas, incumpliendo con el índice de puzolanidad. Contrariamente
sucede en los morteros adicionados con ceniza volante tratada
térmicamente a 750 °C y 900 °C igualando y superando las propiedades
50
mecánicas, se aprecia que el tratamiento térmico influencia directamente la
actividad puzolánica de las cenizas.
La ceniza volante con tratamiento térmico a 750°C que presenta mayor
índice de actividad puzolánica es la gruesa con un valor del 127%, y la
ceniza que presenta de igual manera una alta actividad puzolánica con
tratamiento a 900°C es la combinada con el 142%.
El tratamiento térmico infiere directamente en la reactividad de las cenizas
volantes, el cual se aprecia en las propiedades mecánicas a edades
tempranas (14 días), aunque es más evidente en edades superiores a los
28 días, donde se observa un notorio aumento en comparación a las
muestras de morteros sin adición alguna de ceniza volante (muestras
control). De igual manera se considera una disminución en la velocidad de
succión capilar de los morteros adicionados con ceniza volante, afectando
de manera directa y positiva la durabilidad que presentan las muestras a la
edad de 60 días.
Sin importar el tipo de ceniza, la mejor temperatura puede ser 750°C o
900°C debido a que estadísticamente su efecto es igual sobre la resistencia
a la compresión.
51
BIBLIOGRAFIA
1. Rattapon S, Chai J, Pokpong R, Wichian C. Effect of ground bagasse ash
on mechanical and durability properties of recycled aggregate concrete.
Materials and design 36 (2012) 597-603.
2. Frías M, Villar-Cociña E, Sánchez de Rojas MI, Valencia E. The effect that
different pozzolanic activity methods has on the kinetic constants of the
pozzolanic reaction in sugar cane straw-clay ash/lime systems. Cement and
Concrete Research 2005;35:2137–42.
3. Frías M, Villar-Cociña E. Influence of calcining temperature on the activation
of sugar-cane bagasse: kinetic parameters. Adv Cem Res 2007;19:109–15.
4. Frías M, Villar-Cociña E, and Valencia E. Characterization of sugar cane
straw waste as pozzolanic material for construction: calcining temperature
and kinetic parameters. Waste Manage 2007;27:533–8.
5. Villar-Cociña E, Valencia-Morales E, Gonzalez Rodriguez R, Hernandez
Ruiz J. Kinetics of the pozzolanic reaction between lime and sugar cane
straw ash by electrical conductivity measurement: a kinetic–diffusive model.
Cem Concr Res 2003;33:517–24.
6. Villar-Cociña E, Frías M, Valencia E, Sánchez de Rojas MI. An evaluation of
different kinetic models for determining the kinetic coefficients in sugar cane
straw-clay ash/lime systems. Adv Cem Res 2006;18:17–26.
7. Villar-Cociña E, Frías M, Valencia E. Sugar cane wastes as pozzolanic
materials: application of mathematic model. ACI Mater J 2008;105:258–64.
8. Morales EV, Villar-Cociña E, Frías M, Santos SF, Savastano Jr H. Effects of
calcining conditions on the microstructure of sugar cane waste ashes
52
(SCWA): influence in the pozzolanic activation. Cem Concr Compos
2009;31:22–8.
9. Massazza, F. Chemistry of pozzolanic additions and mixed cement. IL
Cement 1976, 73 (1), 3–39.
10. Taylor, H.F.W. Cement Chemistry, second ed. Thomas Telford Publishing,
Thomas Telford Services Ltd, 1997, p. 434.
11. Metha, PK.. Role of cementitious material in sustainable development of the
concrete industry. In: Malhotra, V.M. (Ed.), Proceeding of the Sixth
CANMET/ACI International Conference on the Fly ash, Silica fume, Slag
and Natural Pozzolans in Concrete, 1998. vol. 1, SP-178. Bangkok, pp. 1–
20.
12. Frías, M., Sánchez de Rojas, M.I., Urca, A. Study of the instability of black
slags from electric arc furnace steel industry. Material Construction, 2002.
52 (267), 79–83.
13. Frías, M., Sánchez de Rojas, M.I. Chemical assessment of the electric arc
furnace slag as construction material: expansive compounds. Cement and
Concrete Research, 2004. 34, 1881–1888.
14. Chandrasekhar S, Pramada PN, Majeed J. Efecto de la temperatura de
calcinación y la velocidad de calentamiento en las propiedades ópticas y
reactividad de ceniza de cáscara de arroz. J Mater Ciencia 2006
15. de Souza C, Ghavami K, Stroeven P. La porosidad y la permeabilidad al
agua de la cáscara de arroz en compuestos de cemento reforzadas con
pulpa de bambú. J Mater Ciencia 2006
16. Cordeiro GC, Filho RDT, Tavares LM, Fairbairn EMR. Actividad puzolánica
y efecto de relleno de azúcar de caña ceniza del bagazo en el cemento
Portland y los morteros de cal. Cement and Concrete Composites 2008;
30:410 - 8.
53
17. Ganesan K, Rajagopal K, Thangavel K. Evaluación de la ceniza del bagazo
como material cementicio suplementario. Cement and Concrete Composites
2007; 29:515 - 24.
18. Frías M, Villar-Cociña E, Valencia-Morales E. Caracterización de la caña de
azúcar de residuos de paja como material puzolánico para la construcción:
parámetros y temperatura de calcinación. Manejo de residuos 2007; 27:533
- 8.
19. Villar-Cociña E, Frías Rojas M, caña de Valencia-Morales E. Aplicación de
un modelo matemático de materiales puzolánicos. ACI Mater J 2008; 105
(3): 258-6 4.
20. Paya J, Monzó J, Borrachero MV, Pinzón L, Ordoñez LM. Cenizas de
bagazo de caña de azúcar (SCBA): estudios sobre sus propiedades para la
reutilización en la producción de hormigón. Journal of Chemical Technology
and Biotechnology 18 Marzo 2002; Volumen 77:321 - 325.
21. Baguant K. Propiedades del hormigón con cenizas de bagazo como
agregado fino. En: Malhotra VM, editor. Actas de la FIF conferencia
internacional CANMET / ACI sobre las cenizas volantes, sílica humos,
escorias y puzolanas naturales en concreto, Milwauke; 1995. p. 153-1 18.
22. Chandrasekhar S, Satyanarayana KG, Pramada PN, Raghavan P, Gupta
TH. Procesamiento, propiedades y aplicaciones de sílice reactiva de la
cáscara de arroz. Journal Material Science. 2003; 38:3159 - 6 8.
23. Majumdar AJ, Larner LJ. . La Medición de la actividad puzolánica. Cement
Concrete Research. 1977; 7:209.
24. Massazza, F. Química de adiciones puzolánicas y cemento mezclado. Il
Cemento, 1976. 73 (1), 3-39.
25. Taylor, HFW. Química del Cemento, segunda ed. Thomas Telford
Publishing, Thomas Telford Services Ltd, 1997. p. 434.
26. Metha, PK.. Papel de material de cemento en el desarrollo sostenible de la
industria del hormigón. En: Malhotra, VM (Ed.), Actas de la Sexta
54
Conferencia Internacional CANMET / ACI sobre las cenizas volantes, humo
de sílice, escorias y puzolanas naturales en concreto, 1998. vol. 1, SP-
178. Bangkok, pp. 1-20.
27. Frías, M., Sánchez de Rojas, MI, Uría, A. Estudio de la inestabilidad de
escorias de la industria de acero en hornos de arco eléctrico. Material de
Construcción, 2002. 52 (267), 79-83.
28. Frías, M., Sánchez de Rojas, MI. Evaluación química de la escoria de horno
de arco eléctrico como material de construcción: expansivas
compuestos. Cement Concrete Research, 2004. 34, 1881-1888.
29. Sasao, T. Una estimación de los costos sociales de la ubicación vertedero
mediante un experimento de elección. Gestión de residuos, 2004. 24, 753-
762.
30. Cordeiro GC, Filho RDT, Fairbairn EMR, Luis MMT, Oliveira CH. Influencia
de la molienda mecánica en la actividad puzolánica de la ceniza de bagazo
de caña de azúcar. Int. RILEM Construcción y estructuras, Barcelona,
2004. p. 731-4 0.
31. Asocaña. Balance azucarero colombiano. En línea. 2013. Citado 6-Marzo
2013. http://www.asocana.org/modules/documentos/5528.aspx.
32. Cárdenas, M., Mejía, C., García, F. La industria del cemento en Colombia.
Working papers series. No 33. Enero de 2007.
33. NTC 3356: 2000, Concretos. Mortero premezclado para mampostería.
34. Powers, T.C.; ¨The physical structure and engineering properties of
concrete¨. Research and development laboratories bulletin, (90), 24. Mayo
25, 1970.
35. Valenta, O. Kinetics of water permeability into concrete as an important
factor of its deterioration and of reinforcement corrosion. RILEM
International Symposium on the durability of concrete Parte 1, Praga. (1969)
36. UNE 80300:2000 IN. Cementos. Recomendaciones para el uso de los
cementos. 2000. Asociación española de normalización y certificación.
55
37. Pihlajavaara, S:E. y P., H; ¨correlation between permeability properties and
strength of concrete¨. Cement and concrete research, 5, 321-328. (1975)
38. Naik, T.R., Singh, S.S. y Hossain, M.M.; ¨Permeability of concrete
containing large amount of fly ash cement and concrete research, 24 (5),
913-922. (1994)
39. Brouwers, H.J.H.; The work of powers and brownyard revisited: Part 1.
Cement and Concrete Research, 34, 1697-1716. (2004).
40. Taylor, H.F.W. Cement Chemistry, second ed. London: Thomas Telford
Publishing, Thomas Telford Services Ltd, p. 434. (2003)
41. ACI 211.1-91: standard practice for selecting proportions for normal,
heavyweight and mass concrete (reapproved 2002). 2002, American
concrete institute.
42. L´ Hermite, R. Au pied du murk. Paris.: Societe de la diffusion des
Techniques du batiment et des travaux publics. (1969)
43. Admixtures for concrete: improvement of properties. RILEM: Chapman and
hall.
44. Paillere, A.M., Ben Bassat, M, y Akman, S.; Guide for use of admixtures in
concrete. Mat. & Struct., 25, 49-56. (1992).
45. Studies of the physical properties of hardened cement paste. Powers, T.C.,
Brownyard, T.L.: Portland Cement Association.
46. Brunauer, S. y Greenberg, S.A. The hydratation of tricalcium silicate and B-
dicalcium silicate at room temperature. 4th international symposium on the
chemistry of cement, Washington, D.C. (1960)
47. Feldman, R.F., y Sereda, P.; A new model for hydrated Portland cement
and its practical implications. Eng J can, 53 (8-9), 53-59. (1970)
48. Jennings, H.M.; A model for the microstructure of calcium silicate hydrates
in cement paste. Cement and concrete research, 30, 101-116. (2000).
56
49. Tennis, P.D., Jennings, H.M.; A model for two types of calcium silicate
hydrated in the microstructure of Portland cement pastes. Cement and
concrete research, 30, 855-863. (2000).
50. Richardson, I.G.; ¨The nature of the hydration products in hardened cement
pastes¨. Cement and concrete composites, 22, 97-113. (2000)
51. Constantinides, G. y Ulm, F-J.; The effect of two types of C-S-H on the
elasticity of cement-based materials: Results from nanoindentation and
micromechanical modeling. Cement and concrete research, 34, 67-80.
(2004).
52. ASTM C 618. Especificación estándar para las cenizas volantes de carbón
y puzolana natural cruda o calcinada para su uso como un aditivo mineral
en concreto. ASTM C 618-2001. En: Libro Anual de las normas ASTM,
vol. 04,02; 2.001.
53. Peña Urueña, Mary L.; Caracterización de cenizas de algunos carbones
colombianos in situ por retro dispersión gamma-gamma. Bogotá D.C, 2011.
Trabajo de grado (Maestría en Ciencias-Química). Universidad Nacional de
Colombia. Facultad de Ciencias. Departamento de Química.
54. Asociación de Investigaciones Industrial Eléctrica (ASINEL) ¨Las cenizas
volantes y sus aplicaciones¨, Asoc.Inv.Ind.Elct., 3ª edición, Madrid,
Diciembre 1982.
55. Alonso Ramírez, J.L.; Orígenes, tipos y caracterización de las cenizas
volantes, MOPU-CEDEX, Cuaderno de investigación C27, Madrid 1990.
56. García Rosselló, Julián. Las cenizas volantes en los hormigones para
presas. Madrid, 1987.
57. Cabrera, J.G.; Cusens, A.R.; “The use of PFA in concrete”; International
Symposium Vol.1 and 2, Leeds, 1982.
58. Sersale, R.; Structure and characterization of pozzolanas and of fly ashes,
VIIth. Int.Con.Chem.Cem.; Vol I, Sub-theme IV 1/3-1/18;Paris, 1980.
57
59. K. Krausova, T. W. Cheng, L. Gautron, Y. S. Dai, S. Borenstajn. Heat
treatment on fly and bottom ash based geopolymers: Effect on the
immobilization of lead and cadmium. International journal of environmental
science and development, vol. 3, No. 4, Agosto 2012.
60. Paya J, Monzó JM, Borrachero MV, Díaz Pinzón L, Ordóñez LM. Sugar-
cane bagasse ash (SCBA): studies on its properties for reusing in concrete
production. Journal of Chemical Technolgy and Biotechnolgy; 77, 321–325.
2002.
61. Moisés Frías, Ernesto Villar, Holmer Savastano. Brazilian sugar cane
bagasse ashes from the cogeneration industry as active pozzolans for
cement manufacture. Cement & Concrete Composites 33 (2011) 490-496.
62. Villarino A. El cemento. Ciencia y tecnología de los materiales. Escuela
Politécnica Superior de Ávila. 57-128. Revisado 16 de abril.
http://ocw.usal.es/eduCommons/ensenanzas-tecnicas/ciencia-y-tecnologia-
de-los-materiales/contenido/TEMA%205-%20EL%20CEMENTO.pdf
63. Londoño G., Análisis de medidas repetidas. Universidad Nacional de
Colombia. Medellín. 2004. 34 p. Versión electrónica.
64. Velásquez L., De La Cruz J., Sánchez J., Marín M.; “Remoción de carbón
inquemado de las cenizas volantes producidas en el proceso de combustión
de carbón”. Revista energética. No. 38 (Dic., 2007); 107-112. ISSN 0120-
9833.
65. IRAM 1871, Hormigón. Método de ensayo para determinar la capacidad y la
velocidad de succión capilar de agua del hormigón endurecido. IRAM,
Buenos Aires, (2004).
66. CIRSOC 201-2005, Proyecto de reglamento argentino de estructuras de
hormigón, INTI, Buenos Aires, (2005)
67. AATH Memorias del V Congreso internacional – editores Prof. Sota Jorge
D., Ing. Ortega Néstor F., Ing. Moro Juan M. – Reprográficas JMA. S.A.
CABA, Buenos Aires 2012. “Relación entre la velocidad de succión capilar y
58
la velocidad de secado de probetas de hormigón”. Y.A. Villagrán Zaccardi,
V.L Taus, A.A Di Maio, A. Pittori.
68. Willard H., Merritt L., Dean J., Settle F. Métodos instrumentales de análisis
(1991). Grupo Editorial Iboamerica, México, pág. 363-370.
69. Faraldos M., Goberna C. Técnicas de análisis y caracterización de
materiales (2002). Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid,
España.
70. Boateng A., Skeete D. Incineration of rice hull for use a cementitious
material: the Guyana experience. Cement and Concrete Research 20, 795-
802. 1990.
71. Khangaonkar P., Rahmat A., Jolly k. Kinetic study of the hydrothermal
reaction between lime and rice husk ash silica. Cement ando Concrete
Research 22, 577-588. 1992.
72. Malhotra S., Dave N. Investigations into the effect of addition of fly ash and
burnt clay pozzolana on certain engineering properties of cement
composites. Cement and Concrete Composites 22. 285-291. 1999.
59
ANEXOS
A: Validación de supuestos
Normalidad
Figura 7. Grafico de normalidad
Homogeneidad
Levene's Test (Any Continuous Distribution)
Test statistic = 0,74. p-value = 0,693
60
B: Tablas de datos de la distribución de tamaño de partícula
DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE PARTICULA CENIZA CARBON
MICRONES PESO
(g) PORCENTAJE (%)
EN PESO RETENIDO % ACUMULADO
RETENIDO % ACUMULADO
PASANTE
1400 0.35 1.09 1.09
1000-1400 0.51 1.59 2.69 98.91
600-1000 5.98 18.68 21.37 97.31
425-600 3.49 10.90 32.27 78.63
300-425 3.16 9.87 42.14 67.73
212-300 2.47 7.72 49.86 57.86
150-212 2.67 8.34 58.20 50.14
106-150 2.24 7 65.20 41.80
75-106 1.98 6.19 71.38 34.80
45-75 2.81 8.78 80.16 28.62
Fondo-45 6.4 19.84 100 19.84
MUESTRA FINAL
32 100
Análisis de tamaño de partícula por tamizaje seco ceniza carbón
DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE PARTICULA CENIZA BAGAZO-CARBON
MICRONES PESO
(g) PORCENTAJE (%)
EN PESO RETENIDO % ACUMULADO
RETENIDO % ACUMULADO
PASANTE
1400 0.12 0.41 0.41
1000-1400 0.38 1.30 1.71 99.59
600-1000 2.87 9.80 11.51 98.29
425-600 2.04 6.97 18.48 88.49
300-425 1.54 5.26 23.74 81.52
212-300 1.04 3.55 27.29 76.26
150-212 1.2 4.10 31.39 72.71
106-150 1.82 6.22 37.60 68.61
75-106 3.75 12.81 50.41 62.40
45-75 5.84 19.95 70.36 49.59
Fondo-45 8.7 29.64 100 29.64
MUESTRA FINAL
29.3 100
Análisis de tamaño de partícula por tamizaje seco ceniza bagazo-carbón
61
DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE PARTICULA CENIZA COMBINADA
MICRONES PESO
(g) PORCENTAJE (%)
EN PESO RETENIDO % ACUMULADO
RETENIDO % ACUMULADO
PASANTE
1400 0.03 0.10 0.10
1000-1400 0.04 0.14 0.24 99.90
600-1000 0.9 3.09 3.33 99.76
425-600 0.84 2.88 6.21 96.67
300-425 0.78 2.67 8.88 93.79
212-300 1.04 3.57 12.44 91.12
150-212 1.55 5.31 17.76 87.56
106-150 2.85 9.77 27.53 82.24
75-106 4.36 14.95 42.48 72.47
45-75 11.24 38.53 81.01 57.52
Fondo-45 5.54 18.99 100 18.99
MUESTRA FINAL
29.17 100
Análisis de tamaño de partícula por tamizaje seco ceniza combinada
DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE PARTICULA CENIZA GRUESA
MICRONES PESO
(g) PORCENTAJE (%)
EN PESO RETENIDO % ACUMULADO
RETENIDO % ACUMULADO
PASANTE
1400 0.08 0.24 0.24
1000-1400 0.2 0.60 0.84 99.76
600-1000 1.18 3.52 4.35 99.16
425-600 0.98 2.92 7.28 95.65
300-425 0.94 2.80 10.08 92.72
212-300 1.11 3.31 13.39 89.92
150-212 2.44 7.28 20.67 86.61
106-150 3.85 11.48 32.15 79.33
75-106 4.69 13.99 46.14 67.85
45-75 9.8 29.23 75.37 53.86
Fondo-45 8.26 24.63 100 24.63
MUESTRA FINAL
33.53 100
Análisis de tamaño de partícula por tamizaje seco ceniza gruesa
62
C: Curvas de velocidad de succión capilar
Curva de velocidad de succión capilar ceniza sin tratamiento térmico
Curva de velocidad de succión capilar ceniza tratada a 750°C
63
Fig. Curva de velocidad de succión capilar ceniza tratada a 900°C
D: Picos de las cenizas volantes
Datos de los picos ceniza bagazo-carbón
64
Datos de los picos ceniza gruesa y combinada
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