Estudio del efecto de la hidratación de la escoria blanca de acería de HEA: aplicación en pastas y morteros de cemento

Abstract

La ausencia de una alternativa de uso, técnica y económicamente viable para las escorias procedentes de la fase de afino o metalurgia secundaria (escorias blancas o LFS), ha provocado que el destino final de éstas sean los vertederos. Año tras año,el problema se agrava; planteando dificultades a las empresas generadoras, el medio ambiente y la sociedad en general.La necesidad y preocupación de la ciudadanía por preservar los recursos naturales y la contaminación ambiental, junto con la cada vez más estricta normativa, son los principales precursores de la investigación y desarrollo de técnicas de reutilización y reciclado de subproductos industriales. En este contexto, surge la valorización de la escoria blanca como sustitución parcial, o incluso total, del árido o cementonatural, en la fabricación de morteros y hormigones.Investigaciones y desarrollos previos avalan la escoria blanca como un material con altas expectativas para su empleo en la construcción. Sin embargo, para su normalización de uso en el mercado, se antoja necesaria una mayor investigación orientada a aclarar ciertas incertidumbres tecnológicas, asociadas al efecto de la escoria blanca en matrices cementicias. Especialmente destacable es el caso de los morteros de albañilería, tanto en términos de estudios físico-mecánicos, y aspectos microestructurales, como en lo que se refiere al comportamiento de estos morteros en referencia a su durabilidad. Adicionalmente, esta Tesis Doctoral pretende profundizar en los diferentes tipos de escoria blanca, su proceso de hidratación y expansión, amén de sus efectos toda vez que se halle integrada comoun componente más de los morteros.El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral, es el de profundizar en la ciencia de los procesos de hidratación y expansión de las escorias blancas, y colaborar en la generación de conocimiento sobre las prestaciones mecánicas y dedurabilidad de los morteros de albañilería elaborados con ellas. A tal fin, se articulaun plan de trabajo en torno a cuatro capítulos experimentales, previo a uno introductorio de contexto del problema, los objetivos principales y estructura de laTesis Doctoral, y otros dos finales de conclusiones y bibliografía asociada al documento de Tesis Doctoral, respectivamente.En el primero, se caracterizan los materiales que forman los morteros: cemento(tipo I y II), escorias blancas LFS, arena caliza y filler calizo; determinando suscaracterísticas morfológicas y físico-químicas. A este respecto, las escorias blancasestán formadas básicamente, por óxidos de cal, silicio y aluminio, acompañadas demagnesio y hierro en menores proporciones.En el segundo, se lleva a cabo la valorización y proceso de estabilizaciónvolumétrica de las escorias blancas. La aproximación tradicional de estabilizaciónmediante regado, no arroja resultados positivos a este estudio, por lo que se tratanlas escorias evitando su contacto con agua. Se estudia, además, su hidratación bajocondiciones controladas, al objeto de profundizar en los cambios mineralógicosasociados a las interacciones que se producen entre el CO2 ambiental y el agua enla escoria y, por ende, en su expansión. Las fases mineralógicas, apuntan aexpansiones ligadas a compuestos hidratados y/o carbonatados a costa de fasescon aluminio, magnesio y/o calcio.En el tercero, se analiza la influencia de la escoria blanca en las propiedadescementicias del material. Se diseñan pastas y morteros elaborados consustituciones parciales (en peso) del 10% y 20% de cemento Portland por escoriablanca y por filler calizo de referencia. Se determinan las propiedades mecánicasen estado endurecido. La incorporación de escorias blancas a los morteros influyede la siguiente manera: mayor porcentaje de sustitución, mayores caídas deresistencias y mayor porosidad. La tipología de la escoria utilizada influye en lasresistencias obtenidas.Por último, en el cuarto capítulo, se abordan aspectos relativos a la durabilidad delos morteros fabricados, evaluando su efectividad ante eflorescencias y ciclos dehumedad-sequedad. También se analiza la expansión de los morteros. Laincorporación de escorias blancas a los morteros proporciona mejoras deresistencia, ante fenómenos de humedad-sequedad, y ofrece una respuesta similaral mortero de referencia, en cuanto a las eflorescencias se refiere. La expansión dela escoria blanca en la matriz cementicia, adecuadamente controlado, no tiene porqué suponer un inconveniente para su empleo en el mercado de los materiales deconstrucción.A partir de todos los desarrollos abordados en la presente Tesis Doctoral, podríafinalmente concluirse cómo en la fabricación de morteros, con sustitucionesparciales de cemento por escoria blanca, se recomienda la incorporación de ésta en cantidades en torno al 10%.