.jpg/1280px-EMC_Cement_Natural_Pozzolan_Deposits_(Southern_California).jpg)
Las puzolanas son una amplia clase de materiales silíceos y aluminosos que, por sí mismos, poseen poco o ningún valor cementoso pero que, en forma finamente dividida y en presencia de agua, reaccionan químicamente con hidróxido de calcio (Ca(OH) 2 ) en condiciones normales. temperatura para formar compuestos que poseen propiedades cementosas. [1] La cuantificación de la capacidad de una puzolana para reaccionar con hidróxido de calcio y agua se da midiendo su actividad puzolánica . [2] Las puzolanas son puzolanas naturales de origen volcánico.
Las mezclas de cal calcinada y materiales de aluminosilicato activo finamente molidos fueron pioneras y se desarrollaron como aglutinantes inorgánicos en el mundo antiguo. Los restos arquitectónicos de la civilización minoica en Creta han mostrado evidencia del uso combinado de cal apagada y adiciones de tiestos finamente molidos para revestimientos impermeables en baños, cisternas y acueductos. [3] La evidencia del uso deliberado de materiales volcánicos como cenizas volcánicas o tobas por parte de los antiguos griegos se remonta al menos al 500-400 a. C., como se descubrió en la antigua ciudad de Kameiros , Rodas . [4] En los siglos siguientes, la práctica se extendió al continente y finalmente fue adoptada y desarrollada por los romanos . Los romanos utilizaban piedras pómez y tobas volcánicas encontradas en territorios vecinos, las más famosas se encontraban en Pozzuoli (Nápoles), de ahí el nombre de puzolana, y en Segni (Lacio). Se dio preferencia a fuentes naturales de puzolana como el trass alemán , pero con frecuencia se utilizaban desechos cerámicos triturados cuando no había depósitos naturales disponibles localmente. Las excepcionales condiciones de vida y conservación de algunos de los edificios romanos más famosos, como el Panteón o el Puente del Gard, construidos con morteros de cal puzolana y hormigón, atestiguan tanto la excelente mano de obra conseguida por los ingenieros romanos como las propiedades duraderas de los aglutinantes que utilizaron. usado.
Gran parte de la habilidad práctica y el conocimiento sobre el uso de puzolanas se perdieron con la decadencia del imperio romano. El redescubrimiento de las prácticas arquitectónicas romanas, descritas por Vitruvio en De Architectura , también condujo a la reintroducción de aglutinantes de cal y puzolana. En particular, la resistencia, durabilidad y capacidad hidráulica de endurecimiento bajo el agua los convirtieron en materiales de construcción populares durante los siglos XVI al XVIII. La invención de otros cementos de cal hidráulica y, finalmente, del cemento Portland en los siglos XVIII y XIX dio lugar a una disminución gradual del uso de aglutinantes de cal y puzolana, que desarrollan resistencia con menor rapidez. [ cita necesaria ]
A lo largo del siglo XX, el uso de puzolanas como aditivos (el término técnico es "material cementoso suplementario", generalmente abreviado "SCM") a las mezclas de hormigón de cemento Portland se ha convertido en una práctica común. La combinación de aspectos económicos y técnicos y, cada vez más, preocupaciones medioambientales han hecho que los llamados cementos mezclados, es decir, cementos que contienen cantidades considerables de materiales cementantes suplementarios (principalmente alrededor del 20% en peso, pero más del 80% en peso en los altos hornos Portland). cemento de escoria ), el tipo de cemento más producido y utilizado a principios del siglo XXI. [5]
La definición general de puzolana abarca una gran cantidad de materiales que varían ampliamente en términos de origen, composición y propiedades. Tanto los materiales naturales como los artificiales (artificiales) muestran actividad puzolánica y se utilizan como materiales cementosos suplementarios. Las puzolanas artificiales pueden producirse deliberadamente, por ejemplo mediante activación térmica de arcillas de caolín para obtener metacaolín , o pueden obtenerse como desechos o subproductos de procesos a alta temperatura, como las cenizas volantes de la producción de electricidad a partir de carbón. Las puzolanas más utilizadas hoy en día son subproductos industriales como las cenizas volantes , el humo de sílice procedente de la fundición de silicio, el metacaolín altamente reactivo y los residuos de materia orgánica quemada ricos en sílice, como la ceniza de cáscara de arroz . Su uso ha sido firmemente establecido y regulado en muchos países. Sin embargo, el suministro de subproductos puzolánicos de alta calidad es limitado y muchas fuentes locales ya están plenamente explotadas. Las alternativas a los subproductos puzolánicos habituales se encuentran, por un lado, en la ampliación de la gama de subproductos industriales o desechos sociales considerados y, por otro lado, en un mayor uso de puzolanas naturales.
Las puzolanas naturales abundan en determinados lugares y se utilizan ampliamente como complemento del cemento Portland en países como Italia, Alemania, Grecia y China. Se utilizan comúnmente cenizas volcánicas y piedras pómez compuestas en gran parte de vidrio volcánico , al igual que depósitos en los que el vidrio volcánico se ha transformado en zeolitas por interacción con aguas alcalinas. Los depósitos de origen sedimentario son menos comunes. Las tierras de diatomeas , formadas por la acumulación de microesqueletos de diatomeas silíceas , son aquí un material de origen destacado.
Los beneficios del uso de puzolana en cemento y hormigón son triples. En primer lugar, está la ganancia económica que se obtiene al sustituir una parte sustancial del cemento Portland por puzolanas naturales o subproductos industriales más baratos. En segundo lugar está la reducción del costo ambiental del cemento mezclado asociado con los gases de efecto invernadero emitidos durante la producción de cemento Portland. Una tercera ventaja es la mayor durabilidad del producto final.
La mezcla de puzolanas con cemento Portland tiene una interferencia limitada en el proceso de producción convencional y ofrece la oportunidad de convertir residuos (por ejemplo, cenizas volantes ) en materiales de construcción duraderos.
Generalmente es factible una reducción del 40 por ciento del cemento Portland en la mezcla de concreto cuando se reemplaza con una combinación de materiales puzolánicos. Las puzolanas se pueden utilizar para controlar el fraguado, aumentar la durabilidad, reducir costos y reducir la contaminación sin reducir significativamente la resistencia a la compresión final u otras características de rendimiento.
Las propiedades de los cementos mezclados endurecidos están fuertemente relacionadas con el desarrollo de la microestructura del aglutinante, es decir, con la distribución, tipo, forma y dimensiones tanto de los productos de reacción como de los poros. Los efectos beneficiosos de la adición de puzolana en términos de mayor resistencia a la compresión, rendimiento y mayor durabilidad se atribuyen principalmente a la reacción puzolánica en la que se consume hidróxido de calcio para producir productos de reacción CSH y CAH adicionales. Estos productos de reacción puzolánica llenan los poros y dan como resultado un refinamiento de la distribución del tamaño de los poros o de la estructura de los poros. Esto da como resultado una permeabilidad reducida del aglutinante.
La contribución de la reacción puzolánica a la resistencia del cemento generalmente se desarrolla en etapas posteriores de curado, dependiendo de la actividad puzolánica. En la gran mayoría de los cementos mezclados se pueden observar resistencias iniciales más bajas en comparación con el cemento Portland original. Sin embargo, especialmente en el caso de puzolanas más finas que el cemento Portland, la disminución de la resistencia inicial suele ser menor de lo que se puede esperar basándose en el factor de dilución. Esto puede explicarse por el efecto de relleno, en el que pequeños granos de SCM llenan el espacio entre las partículas de cemento, dando como resultado un aglutinante mucho más denso. La aceleración de las reacciones de hidratación del cemento Portland también puede compensar parcialmente la pérdida de resistencia inicial.
La mayor resistencia química a la entrada y acción nociva de soluciones agresivas constituye una de las principales ventajas de los cementos aditivos puzolánicos. La durabilidad mejorada de los aglutinantes mezclados con puzolana alarga la vida útil de las estructuras y reduce la costosa e inconveniente necesidad de reemplazar la construcción dañada.
Una de las razones principales para una mayor durabilidad es el menor contenido de hidróxido de calcio disponible para participar en reacciones expansivas nocivas inducidas, por ejemplo, por el ataque de sulfatos . Además, la reducida permeabilidad del aglutinante ralentiza la entrada de iones nocivos como el cloro o el carbonato. La reacción puzolánica también puede reducir el riesgo de reacciones expansivas álcali-sílice entre el cemento y los agregados al cambiar la solución de los poros del aglutinante. La reducción de la alcalinidad de la solución y el aumento de las concentraciones de alúmina disminuyen o inhiben fuertemente la disolución de los aluminosilicatos agregados. [6]
{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
Medios relacionados con la puzolana en Wikimedia Commons