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 hidrato de silicato de calcio y de hidrato de aluminato de calcio que poseen propiedades cementosas . La denominación puzolana 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 . Nótese la diferencia con el término puzolana, que no influye en el origen específico del material, a diferencia de puzolana, que sólo puede usarse para puzolanas de origen volcánico, compuestas principalmente de vidrio volcánico .
Las puzolanas como la tierra de Santorin se utilizaron en el Mediterráneo oriental desde el 500 al 400 a. C. Aunque los primeros fueron los antiguos griegos, fueron los romanos quienes finalmente desarrollaron plenamente 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 en una proporción de dos a uno con cal justo antes de mezclarlo con agua. El puerto romano de Cosa se construyó con hormigón de cal y puzolana 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, y las partes submarinas en general se encuentran en excelentes condiciones incluso después de más de 2100 años.
El principal componente puzolánicamente activo de las cenizas y piedra pómez volcánicas es un vidrio muy poroso . [1] La naturaleza fácilmente alterable o altamente reactiva de estas cenizas y piedra pómez limita su aparición en gran medida a áreas volcánicas recientemente activas. A este grupo pertenecen la mayoría de las puzolanas naturales utilizadas tradicionalmente , es decir, la piedra pómez volcánica de Pozzuoli , la tierra de Santorin y las partes incoherentes del trass alemán .
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 piedras pómez y cenizas inalteradas se encuentran en el rango de composición intermedia (52–66 % en peso de SiO 2 ) a ácido (>66 % en peso de SiO 2 ) para los tipos de rocas vítreas descritos por la IUGS . Los piroclásticos básicos (45–52 % en peso de SiO 2 ) y ultrabásicos (<45 % en peso de SiO 2 ) se utilizan 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 sólo en proporciones menores, como es típico en tipos de rocas más ácidas . Los contenidos de CaO y álcalis suelen ser 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 original . El componente principal es el vidrio volcánico, normalmente presente en cantidades superiores al 50% en peso. Las puzolanas que contienen significativamente menos vidrio volcánico , como la traquiandesita de Volvic (Francia) con sólo un 25% en peso, son menos reactivas . [2] Aparte del contenido de vidrio y su morfología asociada con la 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 grandes fenocristales son miembros de la serie de soluciones sólidas de feldespato de plagioclasa . En rocas piroclásticas en las que predominan los álcalis sobre el Ca, se encuentran feldespatos potásicos como la sanidina o la albita feldespato sódico [4] . La leucita está presente en las puzolanas de Latium ricas en K y pobres en sílice . El cuarzo suele estar presente en cantidades menores en las 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 ópalo CT y los minerales arcillosos suelen estar presentes en cantidades menores como productos de alteración del vidrio volcánico. Si bien la zeolización o formación de ópalo CT es en general beneficiosa para la actividad puzolánica , la formación de arcilla tiene efectos adversos sobre el desempeño de las mezclas de cal y puzolana o de los cementos mezclados.
La puzolana abunda en determinados lugares y se utiliza ampliamente como complemento del cemento Portland en países como Italia, Alemania, Kenia, Uganda, Turquía, China y Grecia. En comparación con los subproductos industriales de las puzolanas , se caracterizan por mayores rangos de composición y una mayor variabilidad en las propiedades físicas. La aplicación de puzolana en el cemento Portland está controlada principalmente por la disponibilidad local de depósitos adecuados y la competencia con los materiales cementosos suplementarios subproductos industriales accesibles. En parte debido al agotamiento de estas últimas fuentes y a las grandes reservas de puzolana disponibles, en parte debido a las probadas ventajas técnicas de un uso inteligente de la puzolana, se espera que su uso se amplíe considerablemente 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 implicada en el hormigón romano inventado en la Antigua Roma . La base de la reacción puzolánica es una simple reacción ácido-base entre hidróxido de calcio (como portlandita ) y ácido silícico .