La puzolana o pozzuolana ( / ˌ p ɒ t s ( w ) ə ˈ l ɑː n ə / POT -s (w) ə- LAH -nə , italiano: [potts (w) oˈlaːna] ), también conocida como ceniza puzolánica ( latín : pulvis puteolanus ), es un material silíceo o silíceo- aluminoso natural que reacciona con hidróxido de calcio en presencia de agua a temperatura ambiente (cf. reacción puzolánica ). En esta reacción se forman compuestos insolubles de silicato de calcio hidratado e hidrato de aluminato de calcio que poseen propiedades cementosas . La designación puzolana se deriva de uno de los principales depósitos de ceniza volcánica utilizados por los romanos en Italia , en Pozzuoli . La definición moderna de puzolana engloba cualquier material volcánico ( piedra pómez o ceniza volcánica ), compuesto predominantemente de vidrio volcánico fino , que se utiliza como puzolana . Obsérvese la diferencia con el término puzolana, que no influye en el origen específico del material, a diferencia de puzolana, que solo se puede utilizar para puzolanas de origen volcánico, compuestas principalmente de vidrio volcánico .
Las puzolanas, como la tierra de Santorini , se utilizaban en el Mediterráneo oriental desde el 500 al 400 a. C. Aunque fueron los antiguos griegos los que las utilizaron por primera vez, fueron los romanos quienes finalmente desarrollaron por completo el potencial de las pastas de cal y puzolana como fase aglutinante en el hormigón romano utilizado para edificios y construcciones submarinas. Vitruvio habla de cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja, todas las cuales se pueden encontrar en las zonas volcánicas de Italia, como Nápoles . Por lo general, se mezclaba muy bien con cal en una proporción de dos a uno justo antes de mezclarla con agua. El puerto romano de Cosa se construyó con hormigón de puzolana y cal que se vertió bajo el agua, aparentemente utilizando un tubo largo para colocarlo con cuidado sin permitir que el agua del mar se mezclara con él. Los tres muelles todavía son visibles hoy en día, con las partes submarinas en general en excelentes condiciones incluso después de más de 2100 años.
El principal componente puzolánico activo de las cenizas y pómez volcánicas es un vidrio altamente poroso . [1] La naturaleza fácilmente alterable o altamente reactiva de estas cenizas y pómez limita su aparición en gran medida a áreas volcánicas recientemente activas. La mayoría de las puzolanas naturales utilizadas tradicionalmente pertenecen a este grupo, es decir, la pómez volcánica de Pozzuoli , la tierra de Santorini y las partes incoherentes de la trass alemana .
La composición química de la puzolana es variable y refleja el tipo regional de vulcanismo . Siendo el SiO 2 el componente químico principal, la mayoría de las pómez y cenizas inalteradas caen en el rango de composición intermedio (52–66 % en peso de SiO 2 ) a ácido (>66 % en peso de SiO 2 ) para los tipos de rocas vítreas delineados por la IUGS . Los piroclásticos básicos (45–52 % en peso de SiO 2 ) y ultrabásicos (<45 % en peso de SiO 2 ) se usan con menos frecuencia como puzolanas . Al 2 O 3 está presente en cantidades sustanciales en la mayoría de las puzolanas, Fe 2 O 3 y MgO están presentes solo en proporciones menores, como es típico o en tipos de rocas más ácidos . Los contenidos de CaO y álcali son generalmente modestos pero pueden variar sustancialmente de una puzolana a otra.
La composición mineralógica de las rocas piroclásticas inalteradas está determinada principalmente por la presencia de fenocristales y la composición química del magma parental . El componente principal es el vidrio volcánico , típicamente presente en cantidades superiores al 50 % en peso. La puzolana que contiene significativamente menos vidrio volcánico , como una traquiandesita de Volvic (Francia) con solo el 25 % en peso, es menos reactiva . [2] Además del contenido de vidrio y su morfología asociada con el área de superficie específica , también los defectos y el grado de deformación en el vidrio parecen afectar la actividad puzolánica . [3] Los minerales asociados típicos presentes como fenocristales grandes son miembros de la serie de solución sólida de feldespato plagioclasa . En las rocas piroclásticas en las que predominan los álcalis sobre el Ca, se encuentran feldespato potásico como la sanidina o el feldespato sódico de albita [4] . La leucita está presente en las puzolanas del Lacio ricas en K y pobres en sílice . El cuarzo suele estar presente en cantidades menores en puzolanas ácidas, mientras que los piroxenos y/o los fenocristales de olivino se encuentran a menudo en materiales más básicos. También se encuentran xenocristales o fragmentos de roca incorporados durante los violentos eventos eruptivos y deposicionales. La zeolita , el CT de ópalo y los minerales arcillosos suelen estar presentes en cantidades menores como productos de alteración del vidrio volcánico. Si bien la zeolitización o formación de CT de ópalo es en general beneficiosa para la actividad puzolánica , la formación de arcilla tiene efectos adversos en el rendimiento de las mezclas de cal y puzolana o de los cementos mezclados.
La puzolana es abundante en ciertas localidades y se utiliza ampliamente como aditivo al cemento Portland en países como Italia, Alemania, Kenia, Uganda, Turquía, China y Grecia. En comparación con las puzolanas derivadas de la industria , se caracterizan por tener una mayor variedad de composiciones y propiedades físicas. La aplicación de la puzolana en el cemento Portland está controlada principalmente por la disponibilidad local de depósitos adecuados y la competencia con los materiales cementantes complementarios derivados de la industria a los que se puede acceder. En parte debido al agotamiento de estas últimas fuentes y a las extensas reservas de puzolana disponibles, en parte debido a las ventajas técnicas demostradas de un uso inteligente de la puzolana, se espera que su uso se expanda fuertemente en el futuro. [5]
La reacción puzolánica es la reacción química que se produce en el cemento Portland que contiene puzolanas . Es la principal reacción que interviene en el hormigón romano inventado en la Antigua Roma . En la base de la reacción puzolánica se encuentra una reacción ácido-base simple entre el hidróxido de calcio (como Portlandita ) y el ácido silícico .