CONCRETO VERDE ULTRA ÓPTIMO: UNA ALTERNATIVA DE SOSTENIBILIDAD.

Transcripción

1 CONCRETO VERDE ULTRA ÓPTIMO: UNA ALTERNATIVA DE SOSTENIBILIDAD. Diego Velandia Manchego Ana Cristina Gómez Álvarez Bogotá, 28 de Octubre de Título de la presentación

2 CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN Línea del tiempo Generación de CO2 Evolución del material cementante 2. HVFA Concepto de HVFA. Curvas de diseño. Realidades HVFA. 3. GEOPOLÍMEROS Concepto de geopolímeros. Materiales y activación química. Desafíos. 4. UOGC Resistencia. Caracterización del material. Desarrollo de resistencias. Ensayos de durabilidad Conclusiones. 2

3 INTRODUCCIÓN

4 4 Título de la presentación

5 5 Título de la presentación

6 Línea del tiempo 3000 AC AC

7 Generación de CO2 7 Mehta, P K, Sustainability of the Concrete Industry Critical Issues, ACI Strategic Development Committee's "Concrete Summit on Sustainable Development", March 29, 2007, Washington DC

8 EVOLUCIÓN DEL MATERIAL Cemento portland 100% Mezclas binarias Mezclas ternarias HVFA Concreto con alto contenido de ceniza volante UOGC Cemento + HVFA + Activadores Geopolimeros 8

9 HVFA

10 CONCEPTO HVFA Mínima sustitución de contenido de ceniza volante del 50% Máximo contenido de agua 130 kg/m 3 Máximo contenido de cemento 200 kg/m 3 HVFA Superplastificante es necesario para asentamientos superiores a 150 mm y relaciones de 0.3 Bajas relaciones agua material cementante La ceniza cumple ASTM C

11 11 Título de la presentación

12 USO DE CENIZA Fuente Freeman, E. Gao, Y. Hurt, R. Suuberg, E. Interaction of Carbon-Containing Fly Ash with Comercial Air-Entraining Admixtures for Concrete

13 13 Título de la presentación

14 ADITIVOS Curva de sensibilidad Plastificante y Superplastificante Porcentaje de reducción [%] 36% 34% 32% 30% 28% 26% 24% 22% 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 0.00% 0.05% 0.10% 0.15% 0.20% 0.25% 0.30% 0.35% 0.40% 0.45% 0.50% 0.55% 0.60% 0.65% 0.70% 0.75% 0.80% 0.85% 0.90% Dosificación [%] 0% Ceniza 18% Ceniza 30% Ceniza 50% Ceniza 14

15 REALIDADES DEL HVFA Disminuye Testigo (100% PC) Aumenta Demanda de agua Exudación Aire Incluido Calor de Hidratación Resistencias a 3 Resistencias a 7 Permeabilidad Ingreso de cloruros RAA Resistencias a 28 Resistencia a la Abrasión Contraccion Carbonatación Trabajabilidad Tiempo de fraguado Resistencias a 56 Resistencias a 90 Resistencia Sulfatos 15

16 GEOPOLÍMEROS

17 CONCEPTO DE GEOPOLÍMEROS 100% de material cementante suplementario Material sintético compuesto por aluminosilicato s: reacción entre aluminosilicato s y alcalis Geopolimeros / Concretos Curado a altas temperaturas NaOH, KOH, Na2SiO3, K2SiO3 Los materiales suplementarios utilizados requieren cierta finura, sílice, aluminio, inquemado 17

18 REQUERIMIENTOS DEL MATERIAL Inquemado < 5% Fe 2 O 3 y CaO 10% SiO 2 reactiva > 40% Tamaño de partícula < 45 mm: 80%-90% Contenido vitreo > 50% Strength (MPa) Fineness (% Retained 45 micron sieve) 18 Fineness of Fly ash and the effect on mortar strength BS3892 Part 1 mortar prism test using five differering fly ash sources

19 ACTIVACIÓN QUÍMICA Fuente Microstructure Development of Alkaliactivated fly ash cement: a descriptive model. Cement and Concrete Research

20 Resistencias - Curado A and B) Different solution 1) Air Curing, 85 C, 2) Water Curing, 85 C Alkali activation of fly ashes. Part 1: Effect of curing conditions on the carbonation of the reaction products. Fuel 84 20

21 DURABILIDAD GEOPOLÍMEROS 100% OPC 100% FA 21 Alkali-aggregate reaction in activated fly ash systems Cement and Concrete Research. 2007

22 ATAQUE POR ÁCIDOS 22 Durability of alkali - activated fly ash cementitious materials. Advances in Geopolymer Science and Technology (42)

23 DESAFIOS Entendimiento de la química Parametrización de comportamiento para diseño de mezcla Lixiviación de álcalis Contracción Carbonatacion Reacción álcali agregado Aditivos, Agentes inclusores de aire Curado Control de calidad Normativa Base de datos: costos, manufactura y durabilidad 23

24 UOGC

25 CONCEPTO UOGC 50% - 80% de material cementante suplementario Productos teoricamente: CSH - - NASH Máximo contenido de agua 140 kg/m 3 UOGC Activadores químicos. Maxima relación agua material cementante 0,45 Los materiales suplementarios utilizados requieren cierta finura, sílice, aluminio, inquemado 25

26 CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL Composition (%) Materials SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 (SiO 2 )+(Al 2 O 3 )+ (Fe 2 O 3 ) SO 3 LOI Na 2 O CaO K 2 O MgO Ceniza A 56,67 20,65 4,92 82,24 0,06 10,74 0,07 3,27 1,59 0,62 Ceniza B 43,83 28,11 4,39 76,33 0, ,89 5,99 1,28 1,74 Ceniza C 55,14 17,63 9,77 82,54 0,11 8,74 0,56 3,64 1,78 1,38 Ceniza D 58,58 19,96 10,21 88,75 0,5 1,53 0,76 3,17 2,29 1,5 Ceniza A 26

27 Caracterización química Composition (%) Materials Quartz Mullite Hematite Magnetite Magnesite Coesite Hatrurite Calcite Lime Magnesiof errite Amorphous material Ceniza A 18 15,10 0,7 0,6 1,2 64,5 Ceniza B 8 20,60 0,5 1,6 69,3 Ceniza C 22,8 8,80 1,2 1,20 0,4 65,6 Ceniza D 14,8 6 1,2 0,6 1,

28 Caracterización física Accumulative passing mass [%] Fly ashes granulometry Particle size [µm] Fly ashes granulometry A B C D Volume [%] Particle size [µm] 28 A B C D

29 EVOLUCIÓN DE RESISTENCIAS 120% Evolución de resistencias - (Activador 1-1%) 100% Resistencia [%] 80% 60% 40% 20% 0% Tiempo [días] Testigo 18% Ceniza 30% 35% 40% 45% 50% 29

30 EVOLUCIÓN DE RESISTENCIAS 140% Evolución de resistencias - Activador 2 1% 120% Resistencia [%] 100% 80% 60% 40% 20% 0% Tiempo [días] Testigo 15% 25% 30% 35% 30

31 DOSIS DE ACTIVADOR A FA - Activator 28D Strength /50 50/50 Act 1 (0,5%) 50/50 Act 1 (1%) 50/50 Act 1 (1,5%) 50/50 Act 1 (3,5%) Percentage variation 28D strength 150% 140% 130% 120% 110% 100% 90% 80% 70% Percentage variation 31

32 DESEMPEÑO DEL ACTIVADOR Compressive strength (MPa) % FA % FA + Act # 1 (1%) % FA % FA + Act # 1 (1%) Compressive strength Time (days) 32

33 PERMEABILIDAD AL AGUA 30 Permeabilidad al agua - NTC Water penetration [mm] % FA 30% FA Control Act # 1 (1%) Act # 8 (1%) 33

34 PERMEABILIDAD AL IÓN CLORURO Coulombs % FA 30% FA Control Act # 1 (1%) Act # 8 (1%) 34

35 CONCLUSIONES Los concretos con alto contenido de ceniza (HVFA) presentan ventajas de durabilidad y resistencias residuales, sin embargo las resistencias iniciales son bajas y requieren altos contenidos de aditivos (incremento en costo). Los geopolimeros son una alternativa ambientalmente atractiva, sin embargo requieren una mayor profundización respecto a su fundamentación química, durabilidad, normativa, control de calidad y costo El concepto del Ultra Optimum Green Concrete (UOGC) es una alternativa en donde se mantienen los dos conceptos anteriormente mencionados y en un corto plazo su viabilidad y aplicación es coherente respecto a la necesidad ambiental 35