Evaluación de la durabilidad en ácido acético y sulfato de magnesio de morteros elaborados a partir de activación alcalina de ceniza volante, ladrillo y vidrio reciclado

Abstract

En la presente investigación se evaluó la durabilidad de morteros ecológicos elaborados con arena de río y arena de vidrio frente a ambientes agresivos de ácido acético y sulfato de magnesio. Para ello, previamente, se realizó la caracterización química y física de las materias primas empleadas (OPC, ceniza volante, residuo de ladrillo y residuos de vidrio) para determinar su calidad. Se prepararon seis mezclas, cuatro basadas en cemento portland: OPC, OPC + CV, OPC + RL, OPC + VIDRIO, y dos activadas alcalinamente OPC+AA+CV y OPC+AA+RL variando las proporciones de cada componente, permitiendo seleccionar la composición óptima en función de la resistencia a compresión. Posteriormente, se realizaron morteros empleando arena natural y arena de vidrio, a los cuales se les realizó pruebas de fluidez, densidad, porosidad y succión capilar y resistencia a la compresión. Finalmente, los morteros fueron expuestos a ambientes agresivos: ácido acético (CH₃COOH) y sulfato de magnesio (MgSO₄). Estos ambientes de exposición permitieron simular condiciones propias de ambientes domésticos para materiales de enchape, el cual fue el elemento de aplicación del presente proyecto. En el ensayo de fluidez, la mezcla OPC+RL mostró mayor fluidez con arena natural (182.3%), mientras que OPC+AA+RL fue la menos fluida (173.1%). Los resultados de absorción y porosidad mostraron que las mezclas con arena de vidrio absorben ligeramente menos agua comparado a morteros elaborados con arena de río. Al comparar los residuos empleados, los morteros elaborados con RL fueron los morteros que tuvieron la menor absorción, tanto el basado en OPC (11.8%) como el álcali activado (11%), en comparación al mortero de referencia que tuvo una absorción de 14%. En los ensayos de compresión, de manera general los morteros elaborados con arena de vidrio tuvieron menor resistencia cuando eran basados en OPC, mientras que en los morteros álcali activados la resistencia fue mayor frente a morteros de arena de río. Con arena de río, los morteros OPC, OPC+CV, OPC+RL y OPC+VIDRIO alcanzaron entre 17 y 26 MPa a los 28 días, mientras que los activados alcalinamente no superaron los 10 MPa. Con arena de vidrio, los morteros OPC, OPC+CV, OPC+RL y OPC+VIDRIO alcanzaron entre 15 y 24 MPa a los 28 días, y los activados alcalinamente alcanzaron 10 MPa. La durabilidad de los morteros en ácido acético mostró que los morteros ganan peso durante los primeros días de exposición (entre 1.1-1.5%), sin embargo, cuando avanza la edad pierden peso, hasta un 0.2% cuando se elaboran con arena de río. En los morteros con arena de vidrio, los primeros días ganan entre 0.1-0.6% de peso, y en la medida que avanza el tiempo pierden entre 0.9 y 2.3%. Esta variación de peso afecta la resistencia de los morteros, y después de 90 días las resistencias caen ligeramente para los morteros con arena de río; sin embargo, en morteros con arena de vidrio las resistencias se aumentan para los basados con OPC, y en los álcali-activados permanecen similares que antes del ensayo. La durabilidad de los morteros en sulfato de magnesio mostró que los morteros ganan peso durante todos los días de exposición entre 1 y 4.5% para los morteros con arena de río (para 120 días de exposición) y entre 1 y 7% para los morteros con arena de vidrio. Esta variación de peso afecta la resistencia de los morteros ya que por la formación de geles debilitan la matriz, y después de 90 días los morteros OPC, OPC+CV, OPC+RL, OPC+VIDRIO las resistencias caen ligeramente para los morteros con arena de río en cambio para los 120 días los morteros activados alcalinamente OPC+AA+CV Y OPC+AA+RL aumentaron. En los morteros con arena de vidrio las resistencias se aumentan desde 90 días de exposición para los morteros basados en OPC, y en los álcali-activados permanecen, en general, similares que al inicio. La durabilidad por exposición a alta temperatura mostró que luego de la exposición a 800 °C, las mezclas con arena de río mostraron mayor resistencia que las de arena de vidrio, la mezcla de referencia OPC alcanzó resistencia de 12.95 MPa y las mezclas con residuos tuvieron una mejor resistencia (entre 5 y 7 MPa); sin embargo, se destaca el mortero álcali-activado con CV que aumentó la resistencia posterior a la exposición a alta temperatura pasando de 4 MPa a 16 MPa. Esto se atribuye a la mayor estabilidad térmica de la arena de río y a las discontinuidades que generan los álcalis del vidrio a altas temperaturas. En los morteros con arena de vidrio, los basados en OPC reportaron resistencias entre 5-8 MPa, mientras que el álcali-activado no superó 3 MPa. En general, los resultados muestran que es posible producir morteros más durables y sostenibles usando residuos, sin embargo, deben cuidarse cuidadosamente las dosificaciones de las materias primas para obtener un material de buena calidad.