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Caracterización de morteros mixtos de cal obtenida del reciclado de fosfoyeso
Characterization of mixed mortars with lime obtained from recycled phosphogypsum
Vicente Flores-Alésa,
Autor para correspondencia
vflores@us.es

Autor para correspondencia.
, María Rodríguez-Romerob, Isabel Romero-Hermidab, Luis Esquiviasb
a Dpto. Construcciones Arquitectónicas II, Universidad de Sevilla, Sevilla, España
b Dpto. Física de la Materia Condensada, Universidad de Sevilla, Sevilla, España
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La utilizaci&#243;n de materiales de desecho y no convencionales es uno de los m&#233;todos m&#225;s efectivos&#44; econ&#243;micos&#44; innovadores y sostenibles para mejorar el rendimiento de los conglomerados de cemento&#46; Con el fin de fomentar el uso en la construcci&#243;n de conglomerados que incorporen residuos&#44; lo que algunos autores denominan &#171;green concretes&#187;&#44; se requieren con urgencia est&#225;ndares apropiados as&#237; como colaboraciones interdisciplinarias entre los distintos agentes que intervienen en la construcci&#243;n&#46; Adem&#225;s&#44; se requieren m&#225;s proyectos de demostraci&#243;n y m&#225;s investigaciones y desarrollos para el desarrollo de aglutinantes alternativos <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0170">&#91;3&#93;</a>&#46;</p><p id="par0010" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El modelo m&#225;s com&#250;n en la actualidad es la sustituci&#243;n de &#225;ridos por diversos materiales reciclados&#44; lo que ha supuesto un progreso significativo en el sector de la construcci&#243;n&#44; reduciendo as&#237; la necesidad de extraer los agregados v&#237;rgenes&#46; Entre los materiales de sustituci&#243;n m&#225;s empleados cabe citar el agregado de hormig&#243;n reciclado <a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0175">&#91;4&#44;5&#93;</a>&#44; vidrio posconsumo&#44; llantas de desecho <a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0185">&#91;6&#44;7&#93;</a>&#44; pl&#225;sticos y subproductos del papel y otras industrias <a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0195">&#91;8&#44;9&#93;</a>&#46;</p><p id="par0015" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El &#225;cido fosf&#243;rico &#40;H<span class="elsevierStyleInf">3</span>PO<span class="elsevierStyleInf">4</span>&#41; es un &#225;cido inorg&#225;nico usado principalmente en fertilizantes agr&#237;colas&#44; aditivos en detergentes&#44; productos de limpieza e insecticidas&#46; La producci&#243;n industrial del &#225;cido fosf&#243;rico parte del &#225;cido sulf&#250;rico y una roca de fosfato natural&#46; Este proceso genera un residuo&#44; denominado com&#250;nmente fosfoyeso &#40;PG&#41;&#44; con alta concentraci&#243;n de impurezas y sustancias t&#243;xicas&#46; La reacci&#243;n qu&#237;mica del proceso industrial es la siguiente <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0205">&#91;10&#93;</a>&#58;</p><p id="par0020" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Ca<span class="elsevierStyleInf">3</span>&#40;PO<span class="elsevierStyleInf">4</span>&#41;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>3H<span class="elsevierStyleInf">2</span>SO<span class="elsevierStyleInf">4</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>6H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O --&#62; 2H<span class="elsevierStyleInf">3</span>PO<span class="elsevierStyleInf">4</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>3&#40;CaSO<span class="elsevierStyleInf">4</span>&#41;&#183;2 H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O</p><p id="par0025" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Existen 3 m&#233;todos para la producci&#243;n comercial del &#225;cido fosf&#243;rico&#58; proceso h&#250;medo&#44; proceso t&#233;rmico y proceso de horno seco&#46; El proceso h&#250;medo es la ruta m&#225;s com&#250;n&#46; El PG es un residuo blanco generado en la producci&#243;n industrial del &#225;cido mediante el proceso h&#250;medo&#44; cuya composici&#243;n mayoritaria es sulfato de calcio dihidrato &#40;CaSO<span class="elsevierStyleInf">4</span>&#183;2H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O&#47;yeso&#41;&#46;</p><p id="par0030" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Cada a&#241;o se producen en el mundo millones de toneladas de subproducto de PG&#44; causado por el incremento de la demanda de fertilizantes <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0210">&#91;11&#93;</a>&#46; Estos residuos se almacenan habitualmente en balsas sin ning&#250;n tratamiento previo&#46; La contaminaci&#243;n y el riesgo en las zonas de almacenamiento que esta situaci&#243;n provoca han dado lugar a importantes problemas en las poblaciones afectadas&#46; Adem&#225;s&#44; el uso comercial para su reutilizaci&#243;n se ve limitado porque la obtenci&#243;n del PG en este proceso contiene alta concentraci&#243;n de sustancias t&#243;xicas como fluoruro y con frecuencia amonio <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0215">&#91;12&#93;</a>&#46; Tambi&#233;n&#44; tiene alto contenido de metales y radionucleidos liberados en el proceso industrial&#46; Hoy en d&#237;a solo se recicla un 15&#37; de todo el PG generado <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0205">&#91;10&#93;</a>&#46;</p><p id="par0035" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En Espa&#241;a la producci&#243;n de PG se concentra principalmente en la ciudad de Huelva&#44; donde hay una gran preocupaci&#243;n porque los residuos son vertidos en una zona pantanosa cerca de la r&#237;a formada por la uni&#243;n del r&#237;o Tinto y el Odiel <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0220">&#91;13&#93;</a>&#46;</p><p id="par0040" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Por otro lado&#44; las elevadas concentraciones de emisiones de gases de CO<span class="elsevierStyleInf">2</span> a la atmosfera afectan gravemente al clima y ecosistemas de la Tierra&#44; causando grandes impactos negativos&#46; Estos problemas ambientales est&#225;n llevando al estudio de tecnolog&#237;as de captura de carbono y reducci&#243;n de emisiones <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0225">&#91;14&#93;</a>&#46; Se ha demostrado que algunos residuos son importantes sumideros de CO<span class="elsevierStyleInf">2</span> por medio de la carbonataci&#243;n <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0230">&#91;15&#93;</a>&#46; Esta estrategia se conoce como secuestro mineral&#46; Adem&#225;s&#44; las principales ventajas de este proceso son su seguridad&#44; bajo coste&#44; con un bajo consumo de energ&#237;a&#44; aunque la velocidad de la reacci&#243;n podr&#237;a ser lenta <a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0235">&#91;16&#44;17&#93;</a>&#46; Por &#250;ltimo&#44; se considera una oportunidad para dar utilidad a las emisiones de CO<span class="elsevierStyleInf">2</span> mediante el reaprovechamiento de residuos peligrosos&#46;</p><p id="par0045" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Es el caso que nos ocupa&#44; el tratamiento de partida del PG pasa por su reacci&#243;n con hidr&#243;xido s&#243;dico NaOH para obtener portlandita Ca&#40;OH&#41;<span class="elsevierStyleInf">2</span> en forma de pasta de cal&#44; un producto con capacidad de reacci&#243;n espontanea con el CO<span class="elsevierStyleInf">2&#46;</span> El proceso global genera un doble beneficio&#44; por un lado permite el reaprovechamiento de los PG&#44; y por otro ayuda a disminuir la concentraci&#243;n de gases de efecto invernadero en la atm&#243;sfera y sus consecuencias en el cambio clim&#225;tico <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0245">&#91;18&#93;</a>&#46; Una vez desarrollado el procedimiento de reciclado del PG&#44; obteni&#233;ndose pasta de cal como subproducto&#59; esta investigaci&#243;n desarrolla&#44; con car&#225;cter novedoso&#44; la posibilidad de valorar el comportamiento de esta cal como material de construcci&#243;n&#44; evaluando su comportamiento como componente de un mortero bastardo&#46;</p><p id="par0050" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El hidr&#243;xido de calcio&#44; como pasta de cal&#44; es un material utilizado en construcci&#243;n&#44; principalmente como aglomerante en morteros y estabilizador de suelos&#46; Puede ser usado para mejorar el grado de cohesi&#243;n de los materiales al modificar la porosidad debida a la carbonataci&#243;n de este hidr&#243;xido&#46; Los morteros fabricados con cal presentan una carbonataci&#243;n hacia dentro&#59; como es evidente&#44; la superficie se ver&#225; afectada antes&#46; El n&#250;cleo se conserva h&#250;medo con el fin de mantener las propiedades de transpiraci&#243;n y plasticidad <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0250">&#91;19&#93;</a>&#46; A medida que la carbonataci&#243;n avanza hacia el n&#250;cleo el mortero se ir&#225; transformando en carbonato c&#225;lcico&#46; Para que esto ocurra la superficie debe estar en estado fresco expuesta al aire atmosf&#233;rico&#58;</p><p id="par0055" class="elsevierStylePara elsevierViewall">6&#40;3CaO<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>SiO<span class="elsevierStyleInf">2</span>&#41;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>18 H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O --&#62; 5CaO<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>6SiO<span class="elsevierStyleInf">2</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>5 H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>13Ca&#40;OH&#41;<span class="elsevierStyleInf">2</span></p><p id="par0060" class="elsevierStylePara elsevierViewall">CO<span class="elsevierStyleInf">2</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O --&#62; H<span class="elsevierStyleInf">2</span>CO<span class="elsevierStyleInf">3</span></p><p id="par0065" class="elsevierStylePara elsevierViewall">A su vez&#44; este reaccionar&#225; con el hidr&#243;xido de calcio&#44; obteniendo como resultado el carbonato de calcio y agua&#46;</p><p id="par0070" class="elsevierStylePara elsevierViewall">H<span class="elsevierStyleInf">2</span>CO<span class="elsevierStyleInf">3</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>Ca&#40;OH&#41;<span class="elsevierStyleInf">2</span> --&#62; CaCO<span class="elsevierStyleInf">3</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O</p><p id="par0075" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La carbonataci&#243;n es un proceso natural y se ve afectado por variables naturales&#46; Se origina por la difusi&#243;n cuando se da la reacci&#243;n de la cal con el di&#243;xido de carbono&#46; Este CO<span class="elsevierStyleInf">2</span> entra a trav&#233;s de los poros <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0255">&#91;20&#93;</a>&#46; El avance de carbonataci&#243;n de la superficie al centro del mortero depende principalmente de la humedad&#44; m&#225;s favorable cuando est&#225; comprendida entre el 50-70&#37;&#46; Por encima o debajo de este l&#237;mite los poros se encuentran ocupados y el CO<span class="elsevierStyleInf">2</span> no puede ingresar en la estructura&#46; Adem&#225;s&#44; la carbonataci&#243;n tambi&#233;n se ve influenciada por la permeabilidad y la concentraci&#243;n de CO<span class="elsevierStyleInf">2</span> presente en la atm&#243;sfera <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0260">&#91;21&#93;</a>&#46;</p></span><span id="sec0010" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0030">Objetivos</span><p id="par0080" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En este estudio se eval&#250;a la posibilidad de fabricaci&#243;n de morteros de cal procedente de residuos&#46; La cal se obtiene del PG&#46; Este residuo contiene sulfatos solubles&#44; sales perjudiciales para los materiales de construcci&#243;n que contienen cemento&#46; Por ello&#44; la eliminaci&#243;n de estos sulfatos es una condici&#243;n previa de esta experimentaci&#243;n para mejorar el rendimiento de los morteros estudiados&#46; Los materiales incorporados deben ser inertes respecto al resto de componentes del conglomerado no desarrollando reacciones de degradaci&#243;n y garantizando una adecuada durabilidad <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0260">&#91;21&#93;</a>&#44; no deben influir negativamente en el comportamiento reol&#243;gico del material fresco y deben cumplir con los est&#225;ndares de resistencia normalizados&#46;</p><p id="par0085" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El objetivo general de este estudio es evaluar el comportamiento de morteros mixtos fabricados a partir de cemento y cal procedente del reciclado de PG&#46;</p><p id="par0090" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Se analiza la viabilidad de reciclado del PG en portlandita&#44; cal apagada&#44; mediante caracterizaci&#243;n qu&#237;mica y mineral&#243;gica&#46; Considerando las diferencias de comportamiento entre la cal con sulfatos solubles y sin estos sulfatos solubles&#44; se ha llevado a cabo un estudio comparativo de c&#243;mo afecta al comportamiento de los morteros&#46; En este trabajo se aborda la incorporaci&#243;n de residuos desde una perspectiva de reutilizaci&#243;n de un producto de desecho como materia prima para la obtenci&#243;n de uno de los componentes del mortero&#44; la pasta de cal&#46;</p><p id="par0095" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El objetivo derivado de la fabricaci&#243;n de morteros con cal procedente de residuos ha sido analizar su trabajabilidad y sus capacidades mec&#225;nicas&#44; con la intenci&#243;n de verificar su comportamiento frente al de un mortero convencional tomado como referencia&#46;</p></span><span id="sec0015" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0035">Materiales y metodolog&#237;a</span><span id="sec0020" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0040">Materiales</span><p id="par0100" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Para la fabricaci&#243;n de la pasta de cal se parte de un procedimiento desarrollado por Esquivias et al&#46; &#40;2018&#41; <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0215">&#91;12&#93;</a>&#44; que permite la disoluci&#243;n de los PG&#44; cuya composici&#243;n mineral&#243;gica queda descrita en la <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0005">figura 1</a>&#44; en una soluci&#243;n de hidr&#243;xido s&#243;dico&#44; obteni&#233;ndose sulfato de sodio y un precipitado s&#243;lido de hidr&#243;xido de calcio en forma de pasta de cal <a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0220">&#91;13&#44;14&#93;</a>&#46; Este se trata con una disoluci&#243;n de NaOH comercial con el fin de obtener cal apagada&#44; portlandita&#44; con presencia de sulfatos solubles &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0010">fig&#46; 2</a>&#41;&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0005"></elsevierMultimedia><elsevierMultimedia ident="fig0010"></elsevierMultimedia><p id="par0105" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Esta reacci&#243;n tiene una doble ventaja&#59; por una parte&#44; provoca la fijaci&#243;n de la concentraci&#243;n de los is&#243;topos presentes en los PG <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0265">&#91;22&#93;</a>&#44; y por otra&#44; tiene como resultado un producto&#44; la pasta de cal&#44; con una interesante versatilidad de posibles aplicaciones relacionadas con la industria de la construcci&#243;n&#46; Resultados previos han demostrado un alto rendimiento en la reacci&#243;n de precipitaci&#243;n del hidr&#243;xido de calcio y la trasferencia de las trazas de impurezas al producto s&#243;lido&#44; de manera que se consigue un interesante grado de estabilizaci&#243;n&#44; frente a la peligrosidad que supone su presencia en estado fluido con el consiguiente riesgo derivado de las lixiviaciones <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0270">&#91;23&#93;</a>&#46;</p><p id="par0110" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Con relaci&#243;n al producto obtenido&#44; es sabido que los sulfatos desarrollan reacciones negativas para la estabilidad de los morteros de cemento&#44; debido a que reaccionan con el aluminato tric&#225;lcico propio del cemento formando ettringita &#40;Ca<span class="elsevierStyleInf">6</span>Al<span class="elsevierStyleInf">2</span>&#40;SO<span class="elsevierStyleInf">4</span>&#41;<span class="elsevierStyleInf">3</span>&#40;OH&#41;<span class="elsevierStyleInf">12</span>&#183;26H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O&#41;&#44; sal muy expansiva&#44; que genera fisuraciones por las tensiones internas que produce en el sistema poroso del conglomerado <a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0275">&#91;24&#44;25&#93;</a>&#46; Por ello&#44; la cal obtenida se ha sometido a un tratamiento convencional con hidr&#243;xido de bario&#44; Ba&#40;OH&#41;<span class="elsevierStyleInf">2</span>&#44; para que los sulfatos precipiten en forma de sulfato b&#225;rico insoluble&#44; de manera que se evitan los procesos de recristalizaci&#243;n expansiva&#44; seg&#250;n la reacci&#243;n&#58;</p><p id="par0115" class="elsevierStylePara elsevierViewall">2Na<span class="elsevierStyleInf">2</span>SO<span class="elsevierStyleInf">4</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>Ba&#40;OH&#41;<span class="elsevierStyleInf">2</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>Ca&#40;OH&#41;<span class="elsevierStyleInf">2</span> --&#62; CaSO<span class="elsevierStyleInf">4</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>H<span class="elsevierStyleInf">2</span>O<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>4NaOH<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#43;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>BaSO<span class="elsevierStyleInf">4</span>&#8595;</p><p id="par0120" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Esta reacci&#243;n es com&#250;n a los productos de conservaci&#243;n y restauraci&#243;n empleados&#44; gen&#233;ricamente bajo el nombre de <span class="elsevierStyleItalic">&#171;tratamientos antisulfato&#187;</span>&#46;</p><p id="par0125" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En cuanto a la fabricaci&#243;n de los morteros&#44; se ha empleado una dosificaci&#243;n convencional 1&#58;1&#58;6 &#40;cemento&#58;cal&#58;arena&#41; de acuerdo con la norma UNE-EN 196-1&#58;2018 <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0285">&#91;26&#93;</a>&#46; Se han preparado morteros de 2 tipos&#44; seg&#250;n la cal empleada&#59; unos con la pasta de cal obtenida directamente de proceso de tratamiento de los PG sin eliminaci&#243;n de sulfatos solubles&#44; y otros con pasta de cal en la que se han insolubilizado los sulfatos para&#44; de esta manera&#44; hacer una comparativa y analizar la incidencia de la presencia de las sales en las caracter&#237;sticas y prestaciones de los morteros&#46;</p><p id="par0130" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Se ha utilizado cemento CEBASA CEM IV&#47;B&#40;V&#41; 32&#46;5N&#44; evitando su exposici&#243;n gratuita al aire ambiental&#44; solo el menor tiempo posible durante su manipulaci&#243;n para minimizar la captura de la humedad ambiente que ocasiona aglomeraci&#243;n y meteorizaci&#243;n&#44; que pueden alterar los resultados de los ensayos&#46; La arena empleada ha sido suministrada por el Instituto Eduardo Torroja&#46;</p><p id="par0135" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Mediante el ensayo de consistencia en la mesa de sacudidas se ha confirmado el agua de amasado necesaria&#46;</p><p id="par0140" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Se han llevado a cabo ensayos de resistencia a la flexi&#243;n y la compresi&#243;n a los 7&#44; 28 y 90 d&#237;as de su preparaci&#243;n&#46; En el &#250;ltimo caso&#44; los morteros han permanecido 28 d&#237;as en una c&#225;mara de atm&#243;sfera controlada en condiciones de 20<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#176;C y del 95&#37; de humedad ambiental para una carbonataci&#243;n acelerada y el resto del tiempo hasta 90 d&#237;as al aire para observar c&#243;mo la carbonataci&#243;n ambiental afecta a sus propiedades&#46; La consistencia de la pasta se realiz&#243; de acuerdo con la norma UNE-EN 1015-3&#58;2000 <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0290">&#91;27&#93;</a>&#46; La dosificaci&#243;n completa de los morteros queda recogida en la <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#tbl0005">tabla 1</a>&#46;</p><elsevierMultimedia ident="tbl0005"></elsevierMultimedia></span><span id="sec0025" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0045">Metodolog&#237;a</span><p id="par0145" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En primer lugar&#44; se fabric&#243; pasta de cal a partir de PG&#44; procedente de la balsa de Huelva de acuerdo con el proceso antes descrito&#46; El PG se ha tratado en fase l&#237;quida con una disoluci&#243;n de hidr&#243;xido de sodio&#44; dejando la mezcla reaccionar bajo agitaci&#243;n durante 10<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>min&#44; obteni&#233;ndose un precipitado de cal y una soluci&#243;n sobrenadante de sulfato s&#243;dico&#46;</p><p id="par0150" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Tras ello&#44; se centrifug&#243; el producto obtenido para eliminar el sobrenadante&#44; y el precipitado se lav&#243; con agua destilada para evitar la formaci&#243;n de cristales de sulfatos&#46; Una parte de la pasta de cal se trat&#243; con una disoluci&#243;n de hidr&#243;xido de bario cuya reacci&#243;n con el sulfato s&#243;dico &#40;soluble&#41; produce un precipitado de sulfato b&#225;rico &#40;insoluble&#41; y una soluci&#243;n sobrenadante de sosa que se separ&#243; mediante centrifugado&#46;</p><p id="par0155" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Para terminar esta primera parte&#44; se ha caracterizado la cal obtenida&#46; Para ello&#44; se centrifugaron peque&#241;as porciones de muestra de ambos tipos&#44; posteriormente secadas en estufa y molidas en mortero de &#225;gata hasta un tama&#241;o de part&#237;cula inferior a 125<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#956;m&#46; Se caracterizaron mediante fluorescencia de rayos X &#40;XRF&#41; en espectr&#243;metro de fluorescencia de rayos-X Panalytical&#174; &#40;AXIOS&#41; de tubo de Rh para el an&#225;lisis elemental de muestras s&#243;lidas&#59; difracci&#243;n de rayos X &#40;XRD&#41; en difract&#243;metro marca Bruker-AXS&#174; modelo D8I-A25&#44; equipado con un filamento de cobre Cu K&#945; &#40;&#955;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#61;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>1&#44;5405 ¿&#41;&#44; con configuraci&#243;n Bragg-Bentano &#952;-&#952;&#44; filtro de n&#237;quel y detector lineal Lynxeye&#44; mediante la t&#233;cnica de polvo&#59; y termogravimetr&#237;a en calor&#237;metro diferencial de barrido Q600 SDT de TA Instruments&#174;&#46;</p><p id="par0160" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Con relaci&#243;n a los morteros&#44; se prepararon con una dosificaci&#243;n relativa 1&#58;1&#58;6 &#40;cemento&#58;cal&#58;arena&#41; m&#225;s uno de referencia&#44; solo de cemento y arena seg&#250;n la correspondiente norma UNE-EN 196-1&#58;2018 <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0285">&#91;26&#93;</a>&#44; con el objeto de determinar la influencia de la cal en las prestaciones mec&#225;nicas de los morteros mixtos mediante ensayos de consistencia&#44; y resistencia a flexi&#243;n y compresi&#243;n&#46;</p><p id="par0165" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Una vez preparadas las amasadas&#44; se estudiaron las consistencias seg&#250;n UNE-EN 1015-3&#58;2000 &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0015">fig&#46; 3</a>&#41; y se prepararon probetas de 40<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#215;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>40<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#215;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>160<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>mm&#46; Se han realizado 2 series diferentes de morteros y una de referencia&#44; para verificar la ya mencionada influencia de sulfatos &#40;solubles o insolubles&#41; presentes en la cal&#46; Los ensayos de flexi&#243;n y compresi&#243;n se llevaron a cabo a edades de 7&#44; 28 y 90 d&#237;as desde su fabricaci&#243;n&#46; La edad de 90 d&#237;as se ha considerado como tiempo suficiente para que se haya desarrollado&#44; aunque no definitivamente&#44; la carbonataci&#243;n de la pasta de cal y las capacidades mec&#225;nicas del producto hayan alcanzado un nivel de crecimiento muy lento&#46; Adem&#225;s&#44; para comprobar el grado de carbonataci&#243;n se ha realizado un ensayo cualitativo mediante el test de fenolftale&#237;na&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0015"></elsevierMultimedia><p id="par0170" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Finalmente&#44; con objeto de conocer el estado final del material constituyente de los morteros y su grado final de carbonataci&#243;n&#44; se llev&#243; a cabo la caracterizaci&#243;n mineral&#243;gica mediante DXR&#44; siguiendo la misma metodolog&#237;a descrita para las pastas&#46;</p></span></span><span id="sec0030" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0050">An&#225;lisis y discusi&#243;n de los resultados</span><span id="sec0035" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0055">Caracterizaci&#243;n de la cal</span><p id="par0175" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La pasta de cal obtenida a partir del PG presenta una composici&#243;n qu&#237;mica de elevada pureza&#44; aunque con un contenido en sulfatos relevante para su uso como componente de un mortero de cemento &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#tbl0010">tabla 2</a>&#41;&#46;</p><elsevierMultimedia ident="tbl0010"></elsevierMultimedia><p id="par0180" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las fases minerales que aparecen en el DRX ratifican claramente la conversi&#243;n del PG en portlandita seg&#250;n la reacci&#243;n antes se&#241;alada&#46;</p><p id="par0185" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Por otro lado&#44; se ha realizado el an&#225;lisis termogravim&#233;trico &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0020">fig&#46; 4</a>&#41; para confirmar el comportamiento a partir de la p&#233;rdida de peso por deshidrataci&#243;n&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0020"></elsevierMultimedia><p id="par0190" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El an&#225;lisis termogravim&#233;trico confirma que se produce una p&#233;rdida de peso de un 18&#37; en peso en un proceso en una sola etapa a partir de los 400<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>&#176;C por la deshidrataci&#243;n de los silicatos de calcio hidratados&#46; Esto es indicativo de que inicialmente no se ha iniciado el proceso de carbonataci&#243;n de la cal&#46;</p></span><span id="sec0040" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0060">Ensayos de flexi&#243;n y compresi&#243;n</span><p id="par0195" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En relaci&#243;n con los ensayos mec&#225;nicos&#44; se ha evaluado el comportamiento de los morteros mixtos respecto del mortero de referencia &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0025">fig&#46; 5</a>&#41;&#46; Se ha podido observar una previsible ligera bajada en los resultados de flexi&#243;n y compresi&#243;n causados por la adici&#243;n de la pasta de cal&#46; Dicha ca&#237;da de resistencia es perfectamente coherente con morteros mixtos convencionales de similares caracter&#237;sticas <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0295">&#91;28&#93;</a>&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0025"></elsevierMultimedia><p id="par0200" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En la <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#tbl0015">tabla 3</a> se muestran los resultados de resistencia a flexi&#243;n de las diferentes muestras estudiadas y para los 3 periodos de an&#225;lisis &#40;7&#44; 28 y 90 d&#237;as&#41;&#46; Como puede observarse&#44; con el transcurso de tiempo se incrementan los valores de resistencia&#46; A diferencia de lo que cabr&#237;a esperar&#44; los resultados de los morteros realizados con la pasta que conten&#237;a sulfatos son mayores que aquellos fabricados con pasta sin sulfatos&#46;</p><elsevierMultimedia ident="tbl0015"></elsevierMultimedia><p id="par0205" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Por su parte&#44; los valores de resistencia a compresi&#243;n se mantienen tambi&#233;n crecientes a medida que avanza el estudio&#46; Como era de esperar&#44; los resultados de los ensayos de compresi&#243;n son significativamente m&#225;s altos en los morteros sin sulfatos&#44; como puede verse en la <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#tbl0015">tabla 3</a>&#46;</p><p id="par0210" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las roturas de las probetas se producen con una morfolog&#237;a de doble pir&#225;mide invertida&#44; tal y como se observa en la <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0030">figura 6</a><a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0300">&#91;29&#93;</a>&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0030"></elsevierMultimedia></span><span id="sec0045" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0065">Difracci&#243;n de rayos X</span><p id="par0215" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Esta t&#233;cnica permite conocer las fases minerales presentes en cada periodo de tiempo establecido con el fin de poder comprobar el grado de desarrollo en el mortero&#46; Esta t&#233;cnica s&#237; permite identificar el proceso de carbonataci&#243;n&#46; A medida que pasa el tiempo&#44; la reacci&#243;n va progresando y&#44; por tanto&#44; se ha podido observar en los diagramas una menor intensidad de portlandita a medida que aparece calcita&#46;</p><p id="par0220" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Al haberse sometido la pasta de cal a lavados en la fase de preparaci&#243;n&#44; el yeso no se identifica en ning&#250;n caso&#44; porque no est&#225; en cantidades suficientes para desarrollar cristalinidad suficiente para que se detecte en los difractogramas de los morteros&#46; Adem&#225;s&#44; las fases hidratadas del cemento presentan poca cristalinidad&#44; los silicatos del cemento no suelen aparecen en el difractogramas por desarrollarse como geles <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0305">&#91;30&#93;</a>&#46; Por ello&#44; principalmente&#44; se observa en cada uno de ellos cuarzo y feldespatos de la arena y&#44; seg&#250;n el estado de carbonataci&#243;n&#44; carbonato c&#225;lcico &#40;calcita&#41; o portlandita&#46;</p><p id="par0225" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En la <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0035">figura 7</a> se representa un comparativo con los difractogramas de los morteros sin y con sulfatos a 28 d&#237;as&#46; Se observa que la evoluci&#243;n ha sido similar y no diferencia entre ambos DRX&#44; salvo la presencia de BaSO<span class="elsevierStyleInf">4</span> que aparece por la incorporaci&#243;n del hidr&#243;xido de bario a la cal para eliminar los sulfatos&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0035"></elsevierMultimedia></span><span id="sec0050" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0070">Test de fenolftale&#237;na</span><p id="par0230" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El test de la fenolftale&#237;na permite identificar el grado de carbonataci&#243;n de un mortero&#46; El proceso de carbonataci&#243;n provoca un descenso del pH del mortero&#44; dando lugar a que la tinci&#243;n magenta &#40;&#62;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>9&#44;5&#41;&#44; propia del mortero altamente alcalino &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0040">fig&#46; 8</a>&#41;&#44; desaparezca como resultado de una tinci&#243;n incolora &#40;&#60;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>9&#44;5&#41; <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0155">&#91;31&#93;</a>&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0040"></elsevierMultimedia><p id="par0235" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Cuanto mayor sea la porosidad del mortero&#44; con m&#225;s facilidad avanzar&#225; el frente de carbonataci&#243;n a lo largo del tiempo hacia el interior del material&#46; En el caso de los morteros&#44; el proceso es favorable puesto que da lugar a un incremento de la resistencia mec&#225;nica por la formaci&#243;n de carbonato de calcio&#46; Considerando el grado de compactaci&#243;n que han alcanzado los morteros en su preparaci&#243;n&#44; se ha observado que en el periodo de desarrollo experimental de este trabajo solo se ha producido una carbonataci&#243;n superficial&#44; no pudiendo percibirse modificaci&#243;n crom&#225;tica en el anillo perimetral de las probetas por variaci&#243;n del pH&#46;</p></span></span><span id="sec0055" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0075">Conclusiones</span><p id="par0240" class="elsevierStylePara elsevierViewall">De los resultados anteriores es posible concluir lo siguiente&#58;</p><p id="par0245" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El proceso de elaboraci&#243;n de la pasta de cal a partir de PG dio los resultados esperados&#46; Se obtiene una pasta homog&#233;nea de cal apta para su empleo en la fabricaci&#243;n de morteros bastardos&#46;</p><p id="par0250" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El tratamiento del PG con NaOH es positivo para obtener cal apagada en forma de pasta&#44; como puede comprobarse en los diferentes an&#225;lisis realizados&#46;</p><p id="par0255" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En cuanto a la fabricaci&#243;n de morteros&#44; el estudio no es lo suficientemente prolongado en el tiempo como para extraer conclusiones definitivas&#44; pudi&#233;ndose afirmar que la carbonataci&#243;n que se da en las muestras es muy lenta&#46; No obstante&#44; las pruebas de resistencia a flexi&#243;n y compresi&#243;n dan valores crecientes con el tiempo&#46; Como era de esperar&#44; los valores son bajos en comparaci&#243;n con los morteros de referencia&#46;</p><p id="par0260" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Los an&#225;lisis de DXR difracci&#243;n de rayos X evidencian una presencia mayoritaria de cuarzo&#59; los silicatos de calcio no aparecen en los patrones debido a su baja cristalinidad&#44; siendo de esperar que&#44; a largo plazo&#44; la portlandita vaya desapareciendo al tiempo que aumenta la presencia de calcita por la carbonataci&#243;n del mortero&#44; efecto que ya se ha evidenciado de manera incipiente en los difractogramas realizados a 28 d&#237;as&#46;</p><p id="par0265" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Por todo lo expuesto&#44; el producto obtenido del reciclado de un residuo de complicada gesti&#243;n como son los PG se muestra como adecuado para su incorporaci&#243;n a morteros bastardos&#44; lo que abre una v&#237;a de investigaci&#243;n interesante desde el punto de vista medioambiental&#46;</p></span></span>"
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t\t\t</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">Cemento &#40;g&#41;&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t\t\t</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">Cal &#40;g&#41;&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t\t\t</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">Arena &#40;g&#41;&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t\t\t</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">Agua &#40;ml&#41;&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t\t\t</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">Proporci&#243;n&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t\t\t</th></tr></thead><tbody title="tbody"><tr title="table-row"><td class="td-with-role" title="\n
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                  \t\t\t\t">Referencia&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t">-&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t">1&#58;6&#58;0&#44;5&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</td></tr><tr title="table-row"><td class="td-with-role" title="\n
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                  \t\t\t\t">Con sulfatos&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t">Sin sulfatos&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t</td><td class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col">P<span class="elsevierStyleInf">2</span>O<span class="elsevierStyleInf">5</span>&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t" scope="col">F&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">Flexi&#243;n</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">Compresi&#243;n</th></tr><tr title="table-row"><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t\t\t</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">7 d&#237;as&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t\t\t</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">28 d&#237;as&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
                  \t\t\t\t\t\t</th><th class="td" title="\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">90 d&#237;as&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">7 d&#237;as&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t" scope="col" style="border-bottom: 2px solid black">28 d&#237;as&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t">Con sulfatos&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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                  \t\t\t\t">4&#44;5&nbsp;\t\t\t\t\t\t\n
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Información del artículo
ISSN: 03663175
Idioma original: Español
Datos actualizados diariamente
año/Mes Html Pdf Total
2024 Noviembre 3 0 3
2024 Octubre 25 10 35
2024 Septiembre 36 16 52
2024 Agosto 37 9 46
2024 Julio 44 4 48
2024 Junio 32 18 50
2024 Mayo 44 28 72
2024 Abril 34 9 43
2024 Marzo 52 9 61
2024 Febrero 37 26 63
2024 Enero 53 34 87
2023 Diciembre 68 36 104
2023 Noviembre 89 47 136
2023 Octubre 101 44 145
2023 Septiembre 76 12 88
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2023 Junio 96 15 111
2023 Mayo 104 24 128
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2023 Marzo 110 4 114
2023 Febrero 68 4 72
2023 Enero 42 4 46
2022 Diciembre 58 14 72
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2022 Julio 61 12 73
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2022 Mayo 81 13 94
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2022 Marzo 244 12 256
2022 Febrero 253 12 265
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2021 Diciembre 117 20 137
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2021 Octubre 55 25 80
2021 Septiembre 38 9 47
2021 Agosto 32 11 43
2021 Julio 40 9 49
2021 Junio 33 18 51
2021 Mayo 36 14 50
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2020 Junio 37 37 74
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2020 Enero 3 17 20
2019 Diciembre 13 19 32
2019 Noviembre 3 31 34
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