Caracterización de mortero ecológico empleando residuos sólidos de construcción

Abstract

En el presente trabajo de investigación se evalúo el porcentaje de reemplazo en peso de polvo de ladrillo reciclado (PLR) o polvo de concreto reciclado (PCR) en morteros de cemento portland (CP); los porcentajes de reemplazo fueron de 10%, 30%, 50%, 70% y 100%, respectivamente. El PLR y el PCR fueron activados de forma alcalina, para ello se utilizó una solución de NaOH (2M) y Silicato de sodio (3M); el PLR y PCR se obtuvo de la selección y molienda de escombros de construcción del distrito de Víctor Larco Herrera (Trujillo-Perú) que fueron arrojados en la rivera de la playa de Buenos Aires; el PLR y PCR que se utilizaron en las mezclas fue molido y tamizado por malla Nº400 (solo se utilizó el polvo pasante). Una vez obtenido el PLR y PCR se procedió al proceso de elaboración de muestras de morteros para ensayos de compresión (ASTM C-109), según los porcentajes de reemplazo ya mencionados. La relación de agregado (arena fina) a aglomerante (CP-PLR o PCR) fue de 3:1; la mezcla de solución alcalina utilizada se incluyó en el agua de amasado; la relación agua/cemento utilizado fue de 0.55, estos tres criterios se mantuvieron constantes en todos los casos. Luego del desmolde y codificado los morteros obtenidos (PLR y CP), estos se curaron en estufa eléctrica (70 °C /72 horas) posteriormente se dejó curar a temperatura ambiente por 28 días; el tiempo de curado total (28 días), también se aplicó a los morteros libres de PLR y PCR. Las muestras ensayadas por compresión fueron utilizadas para determinar el porcentaje de absorción de agua (ASTM C 642). Los resultados del ensayo a compresión de los morteros L-10 (CP 90%, PLR del 10% y la solución alcalina), produjo el valor promedio de resistencia a la compresión mayor (17.70 MPa); este valor representa un incremento de 47.13%, respecto a los morteros de cemento libres de PLR (12.03 MPa, en promedio), de la misma forma el mismo mortero L-10, obtuvo un porcentaje de absorción de agua en promedio de 9.61% , siendo de 12.45% para el mortero de cemento libre de PLR, lo cual representa una disminución del porcentaje de absorción de agua del 22.81 %. Así mismo, los resultados del ensayo a compresión de los morteros con PCR, el C 10 (CP 90%, PCR del 10% y la solución alcalina), produjeron el valor promedio de resistencia a la compresión mayor (17.85 MPa); este valor representa un incremento de 48.38%, respecto a los morteros de cemento libres de PCR (12.03 MPa, en promedio), de la misma forma el mismo mortero C-10, obtuvo un porcentaje de absorción de agua en promedio de 9.95%, siendo de 12.45% para el mortero de cemento libre de PLR, lo cual representa una disminución del porcentaje de absorción de agua del 20.08 %. Las diferencias de las propiedades evaluadas se deberían a formación de geles adicionales (CSH y CASH) al proceso típico de hidratación del mortero de cemento, los cuales disminuyen los vacíos propios de las mezclas de cemento y por ende incrementan la densidad de la mezcla, generando el incremento de la resistencia a la compresión y la disminución del porcentaje de absorción de agua. Los resultados se corroboran mediante el uso de las técnicas de caracterización de DRX; FTIR-ATR, SEM, además de la evaluación estadísticas de ANOVA.

In this research work, the replacement percentage by weight of recycled brick dust (RWP) or recycled concrete dust (RCP) in Portland cement (PC) mortars was evaluated; the replacement percentages were 10%, 30%, 50%, 70% and 100%, respectively. The PLR and PCR were alkaline activated, using a solution of NaOH (2M) and sodium silicate (3M); the PLR and PCR were obtained from the selection and grinding of construction debris from the district of Victor Larco Herrera (Trujillo-Peru) that were dumped on the shore of the Buenos Aires beach; the PLR and PCR used in the mixtures were ground and sieved by mesh No. 400 (only the passing powder was used). Once the PLR and PCR were obtained, the mortar samples were prepared for compression tests (ASTM C-109), according to the aforementioned replacement percentages. The ratio of aggregate (fine sand) to binder (CP PLR or PCR) was 3:1; the alkaline solution mixture used was included in the mixing water; the water/cement ratio used was 0.55; these three criteria were kept constant in all cases. After demolding and coding, the mortars obtained (PLR and CP) were cured in an electric oven (70 °C /72 hours) and then left to cure at room temperature for 28 days; the total curing time (28 days) was also applied to the mortars free of PLR and PCR. The samples tested by compression were used to determine the percentage of water absorption (ASTM C 642). The compression test results of the L-10 mortars (CP 90%, PLR 10% and the alkaline solution), produced the highest average compressive strength value (17.70 MPa); this value represents an increase of 47.13%, with respect to the PLR-free cement mortars (12. 03 MPa, on average), in the same way the same mortar L-10, obtained an average water absorption percentage of 9.61%, being 12.45% for the PLR-free cement mortar, which represents a decrease in the percentage of water absorption of 22.81%. Likewise, the compression test results of the mortars with PCR, the C-10 (CP 90%, PCR of 10% and the alkaline solution), produced the highest average compressive strength value (17.85 MPa); this value represents an increase of 48.38%, with respect to the PCR-free cement mortars (12. 03 MPa, on average), in the same way the same mortar C-10, obtained an average water absorption percentage of 9.95%, being 12.45% for the PLR free cement mortar, which represents a decrease in the percentage of water absorption of 20.08 %. The differences in the evaluated properties are due to the formation of additional gels (CSH and CASH) to the typical hydration process of cement mortar, which decrease the voids of the cement mixtures and therefore increase the density of the mixture, generating an increase in compressive strength and a decrease in the percentage of water absorption. The results are corroborated by the use of XRD characterization techniques; FTIR-ATR, SEM, in addition to the statistical evaluation of ANOVA.