Lunes, 05 Abril 2021 00:00

EFECTOS DE LA CENIZA DE LA CASCARILLA DE ARROZ EN EL PROPORCIONAMIENTO PARA MORTEROS Y CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO.

AUTOR: Ing. Pedro Javier Lamas Cáceres

  1. INTRODUCCIÓN.

La incorporación de residuos agroindustriales de arroz a una mezcla, no solo mejora su uso, sino que aumenta la resistencia del cemento y reduce los costos de las obras, según la investigación.

El presente trabajo es una investigación que pretende demostrar la utilidad de la Ceniza de la Cascarilla de Arroz como Puzolana de Alta Reactividad, para la aplicación en la industria del concreto y del cemento. Dicha investigación aplica a la obtención de concretos de Alta Resistencia con la incorporación de Ceniza de Cascarilla como adición mineral, reemplazando a materiales no existentes en nuestro país para este propósito, como lo son la microsílice y las cenizas volantes. Este subproducto orgánico, desechado por muchas arroceras en nuestro medio, puede convertirse en uno de los materiales más importantes para la industria de la construcción en nuestro país.

  1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

El arroz (ariza sativa), como segundo cereal del mundo – después del trigo- es una planta anual que constituye la base de la alimentación de vastas regiones desarrolladas o en vías de desarrollo. Este por la importancia mencionada, genera importantes cantidades de desechos agrícolas, difíciles de eliminarlas, que son producto del tratamiento de pelado antes del consumo humano. Aunque en ocasiones este residuo se usa como abono, gracias al proyecto de investigación, se determinó comprobar las bases técnicas para lograr su aprovechamiento para mejorar la resistencia a la compresión del cemento Portland tradicional.

  1. OBJETIVO GENERAL.

Se conoce que las adiciones minerales activas en la elaboración de los Concretos brindan a estos conglomerados de cemento una serie de beneficios como: control de calor de hidratación, menor permeabilidad y como consecuencia mejoras en la durabilidad, mayor compacidad, mayor resistencia mecánica, etc.

De esta manera el objetivo principal de esta investigación, fue demostrar las propiedades de la Ceniza de Cascarilla de Arroz en el campo tecnológico de los materiales de construcción y a la elaboración de mezclas de morteros y Concretos de Alta Resistencia, en reemplazo parcial de contenido de cemento, con materiales de la zona, determinando dosificación, procedimientos de mezclado y métodos de prueba.

Existe un avance tecnológico en el mundo acerca de la producción de Concretos de Alta Resistencias y Alta Durabilidad que genera la necesidad de optimizar, cada vez más, los materiales para la construcción de edificaciones y estructuras apropiadas, seguras y durables en beneficio del desarrollo de nuestro país.

La verificación e investigación de los Concretos de Alta Resistencia fabricados por materiales disponibles localmente, entre ellos la Ceniza de Cascarilla de Arroz, es vital para ampliar este conocimiento respecto a este material y facilitar, también fomentar, la utilización del mismo en proyectos de Ingeniería. El reto que se tiene en nuestro país de las empresas ligadas a la producción de cemento y concreto es, sin duda, empezar con el uso de estos materiales por parte de los diseñadores, y con una regulación de los mismos mediante códigos y reglamentos correspondientes.

  1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN. -

La presente investigación, fue realizada el año 2005, que sirvió para poder obtener el título a nivel Licenciatura en la Carrera de Ingeniería Civil. El trabajo se obtuvo mediante una investigación permanente con información actualizada, utilizando antecedentes de trabajos previos a nivel mundial. El trabajo de laboratorio se realizó en un laboratorio de hormigones, de la Universidad Técnica de Oruro y de la empresa SOBOCE.

Se pretende continuar esta investigación, complementando datos experimentales, utilización de procedimientos químicos para extracción de la sílice de la ceniza de cascarilla de arroz y la optimización de proporciones para mejorar la calidad del hormigón obtenido.

El proceso empieza con una quema especial de la cascarilla para eliminar el compuesto orgánico, y después la ceniza se somete a un procedimiento de molienda. La ceniza, que en su análisis químico contiene la sustancia denominada sílice activa, tiene una estructura amorfa. Este compuesto se adiciona en la dosificación del concreto por métodos establecidos.

La sílice obtenida, de color blanco y amorfa, que tiene la capacidad de hidratarse y formar compuestos SCH de manera similar a los formados en la hidratación del clinker Pórtland. A su vez, la sílice puede diferenciarse de las que poseen hidraulicidad latente o cementantes y los puzolánicos. Mientras que las primeras tienen la capacidad de hidratarse por sí mismas en presencia de agua y un agente catalizador, la sílice activa se hidrata a través de una reacción secundaria donde se combinan con el Ca(OH)2 formado durante la hidratación primaria (1), resultando compuestos SCH:

            Hidratación primaria: CnS + H2O -> gel SCH + Ca(OH)2                                 (1)
            Hidratación secundaria: SiO2 + Ca (OH)2 + H2O -> gel SCH                           (2)
Donde:

CnS : silicatos de calcio
H2O : agua
Gel SCH : silicatos de calcio hidratados o gel de tobermorita (o gel de cemento)
Ca(OH)2: hidróxido de calcio

Donde el SiO2 lo aporta la puzolana y el Ca(OH)2 es el subproducto generado durante la hidratación primaria. Podrá observarse que durante la hidratación de las puzolanas no hay generación de Ca(OH)2 por lo cual es de esperar que los cementos u hormigones que poseen estas adiciones presenten mayor resistencia final y durabilidad que los elaborados con cementos "puros" ya que el Ca(OH)2 tiene muy baja resistencia estructural.

  1. CONCLUSIONES Y RESULTADOS OBTENIDOS. -

Después de las pruebas en laboratorio realizadas, los resultados establecieron que las mejoras del hormigón en cuanto a resistencia y durabilidad son excelentes.

Según los resultados de la experiencia hasta aquí realizada, la incorporación de la ceniza de cascarilla de arroz al hormigón, en reemplazo parcial del contenido de cemento en peso, le brindan un aumento considerable de resistencia a compresión (para el orden de 5%, 10% y 15%), y mejoras reológicas del material.

Según los criterios hasta ahora establecidos para la realización de esta investigación, los residuos agroindustriales al concreto no solo le proporcionan mayor resistencia, sino que mitiga su impacto ambiental, mejora las condiciones de durabilidad del concreto y reduce los costos de construcción. 

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