Efecto de la adición de cal en las propiedades mecánicas y durabilidad de hormigones con altos contenidos en cenizas volantes silíceas.

Resumen

Se investiga un conglomerante con menor “huella de carbono”, mediante la sustitución de 50% de cemento Portland (CP) por ceniza volante silícea (CV), añadiendo cal hidratada (CL) y siendo la relación CL/CV=0,20 (en algunos CL/CV será 0,10). En trabajos anteriores, en los que participa este autor (Calabuig y Lorca, 2009; Lorca et al., 2014), se estudiaron las ventajas de sistemas ternarios CP:CV:CL con buenos resultados. En esta investigación se pretende dar un paso más para mejorar estos sistemas. Para ello se muele conjuntamente la CV y CL “(CV:CL)m” aumentando la finura, mejorando la homogeneidad y reactividad de ambos componentes. Esta tesis comprende investigaciones sobre el comportamiento físico y puzolánico de la cal hidratada en sistemas simples CP y binarios CP:CV. También estudia la resistencia a compresión de microhormigones variando la relación agua/conglomerante (w/b) y el tipo de conglomerante, contrastando los resultados respecto del conglomerante CP:(CV:CL)m. En estos sistemas binarios la relación CP/CV=1 y la relación CL/CV=0,20. Se hace un estudio de durabilidad de microhormigones con relación w/b=0,5, contrastando las prestaciones de los sistemas CP y CP:CV respecto de CP:(CV:CL)m. Las pruebas consisten, fundamentalmente, en durabilidad del hormigón frente a sulfatos y corrosión de las armaduras. Para el seguimiento del grado de corrosión de las armaduras de acero se han aplicado técnicas electroquímicas, midiendo la resistencia a la polarización de probetas curadas en agua (referencia) y sometidas a corrosión por cloruro y cloruro-sulfato. A la vez, se hace un seguimiento de la resistividad del hormigón, en las mismas probetas, dado que dicho valor es determinante en la difusión de cloruros. Una aplicación de interés del conglomerante CP:CV:CL puede ser como componente de hormigones autocompactantes aprovechando las propiedades de cohesión y viscosidad que proporciona la cal hidratada al hormigón fresco. Los resultados de esta tesis muestran que, en sistemas simples de CP, en ausencia de otros finos, la cal hidratada funciona como un fino inerte, de manera similar a los finos calizos, mejorando la resistencia mecánica del sistema a corto plazo. En estos sistemas, cuando están saturados de finos (finos calizos o ceniza volante), la adición de CL, aparentemente, no produce ningún efecto sobre la resistencia mecánica. En sistemas binarios CP:CV (CP/CV=1), la adición de CL ha mejorado siempre la resistencia mecánica a todas las edades. En igualdad de condiciones, el conglomerante propuesto, CP:(CV:CL)m, (en microhormigones variando w/b) mejora con claridad la resistencia mecánica de sistemas CP:CV y CP:CV:CL a todas las edades estudiadas. También, a largo plazo, un año, este conglomerante supera la resistencia a compresión en microhormigones hechos solo con CP. El conglomerante CP:(CV:CL)m, mejora la durabilidad de sistemas CP:CV en todas las pruebas realizadas. Respecto de la corrosión de las armaduras, cuando el contenido de cal fue CL/CV=0,2, tiene un comportamiento similar al CP, mejorando cuando el ataque es sólo de cloruros, ofreciendo mayor resistencia a la penetración de ión Cl- para las edades estudiadas. Por otra parte, respecto a la carbonatación del hormigón con CP:(CV:CL)m mejora los sistemas CP:CV siendo algo peor que en sistemas sólo con CP. Se realizan análisis termogravimétricos para comprobar la presencia de Ca(OH)2 a largo plazo en estos conglomerantes. Los resultados de esta prueba a 360 días manifiestan un contenido muy bajo de Ca(OH)2, cuando el conglomerante fue CP:CV (CP/CV=1). Este sistema se puede considerar prácticamente autoneutralizado, no ocurriendo lo mismo en sistemas con adición CL. En condiciones de laboratorio, más severa que las condiciones naturales, se puede afirmar que este conglomerante tiene unas prestaciones excelentes, pudiendo competir con ventaja si no con un CEM I 52,R sí con otros cementos con adiciones, contemplados en RC-08. Cierto es que estos conglomerantes que contienen CV, requieren periodos de curado más largos. Síntesis. Se han diseñado una serie de microhormigones con el conglomerante (CV:CL)m abarcando un amplio el espectro de resistencias. De todas las relaciones w/b estudiadas, tiene gran interés la relación w/b=0,5 que tiene buena resistencia mecánica, incluso a corto plazo, y es baja en emisiones de CO2, (180 Kg/m3 de CP). Los microhormigones con sólo adición de CV, al final del periodo estudiado, tienen un contenido de Ca(OH)2 muy bajo, incapaz de mantener el pH elevado para garantizar la pasividad de las armaduras y presentan un cierto grado de corrosión. La adición de cal en estos sistemas es necesaria para evitar la autoneutralización del hormigón. La molienda conjunta, conglomerante (CV:CL)m, mejora los sistemas estudiados anteriormente de CV que incluían cal sin molienda. En definitiva, este conglomerante, bajo en cemento Portland, puede tener un comportamiento similar al CP e incluso mejorar el comportamiento de estos hormigones en ambientes expuestos a cloruros. Hay que destacar el buen comportamiento de este conglomerante en el hormigón autocompactante, al conseguir gran fluidez a un coste razonable. Como desventaja hay que decir que estos hormigones requieren mayores tiempos de curado.