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Puzolanas Definición:
Las puzolanas son materiales naturales o artificiales que contienen sílice y/ alúmina. No son cementosas en sí, pero cuando son molidos finamente mezcladas con cal, la mezcla fraguará y endurecerá a temperaturas normale en presencia de apara, como el cemento.
Las puzolanas pueden reemplazar de 15 a 40% del cemento portland si reducir significativamente la resistencia del concreto.
La mayoría de materiales puzolánico descritos aquí son subproductos d procesos industriales o agrícolas, que son producidos en grandes cantidades constituyendo un problema de desperdicio, si permanecen sin utilizar. Incluso no hubiera otros beneficios, sólo este aspecto justificaría un incremento de empleo de estos materiales. Comparado con la producción y empleo de cemento portland, estos materiales contribuyen a ahorrar costos y energías ayudan a reducir la contaminación ambiental y, en la mayoría de los casos mejoran la calidad del producto final. Origen e Historia de la Puzolana
La Puzolana es el nombre que recibe la ceniza y las piedras volcánicas que provienen de la población de Puzzuoli, en las faldas f aldas del Vesubio, Italia. Actualmente por puzolana se se conoce a una diversidad diversidad de rocas, arenas y piedras volcánicas. Su utilización en la antigüedad
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Su explotación y uso, principalmente en la construcción, data de la era romana.
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Tipos de Puzolanas: a) Puzolanas naturales:
Rocas volcánicas, en las que el constituyente amorfo es vidrio producid por enfriamiento brusco de la lava. Por ejemplo las cenizas volcánica las tobas, la escoria y obsidiana. Rocas o suelos en las que el constituyente silíceo contiene ópalo, ya se por la precipitación de la sílice de una solución o de los residuos d organismos de lo cual son ejemplos las tierras de diatomeas, o las arcilla calcinadas por vía natural a partir de calor o de un flujo de lava.
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Ladrillos de Bloque sólido combustible siendo incinerados para producir ceniza con características puzolánicas. b) Puzolanas artificiales
Cenizas volantes: las cenizas que se producen en la combustión de carbón
mineral (lignito), fundamentalmente en las plantas térmicas de generación de electricidad.
Arcillas activadas o calcinadas artificialmente: por ejemplo residuos de la quema de ladrillos de arcilla y otros tipos de arcilla que hayan estado sometidas a temperaturas superiores a los 800 °C.
Escorias de fundición: principalmente de la fundición de aleaciones ferrosas
en altos hornos. Estas escorias deben ser violentamente enfriadas para logra que adquieran una estructura amorfa.
Cenizas de residuos agrícolas: la ceniza de cascarilla de arroz, ceniza del bagazo y la paja de la caña de azúcar. Cuando son quemados convenientemente, se obtiene un residuo mineral rico en sílice y alúmina, You're Reading a Preview
cuya estructura depende de la temperatura de combustión. Unlock full access with a free trial.
Mejora en las propiedades del Cemento Puzolánico Download With Free Trial
El cemento puzolánico se produce a partir de mezclar íntimamente y moler e un molino de bolas hasta fino polvo una mezcla de hidrato de cal y puzolan con una proporción promedio de 70% de puzolana y 30% de cal. El materia producido requiere tener una finura similar a la del cemento Portland ordinar (250-300 kg/m^2 ensayo Blaine). El cemento puzolánico tipo CP40 ha sid desarrollado y producido por el CIDEM, centro de investigaciones de l Sign up to vote on this title Universidad Central de Las Villas, enclavada en la Ciudad de Santa Clara Useful Not useful provincia Villa Clara, Cuba. Las ventajas que ofrece el cemento puzolánico sobre el resto se detallan
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Disminución del calor de hidratación. Mejora en la resistencia a la abrasión. Aumento la resistencia del acero a la corrosión. Menor necesidad de agua.
Propiedades de la puzolana
Las propiedades de las puzolanas dependen de la composición química y l estructura interna. Se prefiere puzolanas con composición química tal que l presencia de los tres principales óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3) sea mayor d 70%. Se trata que la puzolana tenga una estructura amorfa.
En el caso de las puzolanas obtenidas como desechos de la agricultur (cenizas de la caña de azúcar y el arroz), la forma más viable de mejorar su propiedades es realizar una quema controlada en incineradores rústicos, dond se controla la temperatura de combustión, y el tiempo de residencia de material.
Si la temperatura de combustión está en el rango entre 400-760 °C, ha garantía de que la sílice se forma en fases amorfas, de mucha reactividad Para temperaturas superiores comienzan formarse fases cristalinas de sílice You're Reading aa Preview poco reactivas a temperatura ambiente. Unlock full access with a free trial.
Download With Free Trial Principales Usos y Aplicaciones
La piedra volcánica conocida como puzolana es ideal para una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo: Paisajismo: Su bajo peso en relación con el tamaño y su aspecto rústico y Sign up to vote on this title
exótico ofrecen una solución funcional y estéticamente Useful innovadora Not usefulen la
jardinería creativa. Las rocas de lava representan la última tendencia entre los
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Acuario: Tanto la piedra volcánica como las rocas volcánicas son ideales y
seguras para los acuarios, con Ph neutro no distorsionan las propiedades
naturales del agua ni afectan la salud de los peces, a la vez que, gracias a sus grietas y hendiduras, se convierten en atractivos naturales de los acuarios y peceras, dotando de un lugar de exploración para los peces y proporcionando zonas de interés y de refugio. Medio de Cultivo: La puzolana es un sustrato inerte, aireante y de alto
drenaje, ideal para cultivos hidropónicos y bonsai. Hormigones de baja densidad: Su alta resistencia y su peso relativo bajo la
constituyen en una opción muy adecuada para la elaboración de este tipo de compuestos. Uso deportivo (Tenis, golf): En sus diversos colores acentúa la belleza
natural de los campos de golfYou're y su calidad arenosa la hace ideal para el Reading a Preview revestimiento de canchas de tenis.
Unlock full access with a free trial.
Download With Free la convierte enTrial un filtro natural sumamente Filtro natural: Su alta porosidad
efectivo para líquidos. Aislante Térmico: Utilizada en la construcción debido a su capacidad como
barrera al paso del calor. (0,21 Kcal / Hm2 C) Sign up to vote on this title
densidad para Arqueología: Como protector de restos arqueológicos Not useful Useful debaja conservación.
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Fabricación de Hormigones de baja densidad (como ya se ha señalado en el caso del Panteón de Roma). Drenaje natural en campos de fútbol e instalaciones deportivas. Absorbente (en el caso del agua del 20 al 30 % del peso de árido seco) y preparación de tierras volcánicas olorosas. Aislante Térmico (0,21 Kcal / Hm2 C) Arqueología. Protector de restos arqueológicos de baja densidad para conservación de restos (por construcción sobre ellos o con carácter temporal). Jardinería. En numerosas rotondas, jardines. Sustituto eficaz del césped e zona con carencia de agua de riego. Abrasivo. Usado como ingrediente en algunos detergentes abrasivos. Los cementos puzolánicos
El uso de materiales suplementarios tales como las puzolanas naturales
ceniza volante, escorias granuladas de alto horno, etc., mejoran la durabilida
del concreto. En México, es muy común el auso de las puzolanas naturales par You're Reading Preview producir el cemento portland-puzolana. Unlock full access with a free trial.
With Trial existen diferentes banco Debido a las características Download geológicas deFree México,
de puzolanas naturales. Los minerales representativos que se han identificad
para varios bancos de puzolanas naturales mexicanas son la oligo-clasa y e
cuarzo principalmente, además de vidrio en forma de pumicita y lítico volcánicos, especialmente de composición ácida.
up tosulfatos vote on this Una forma de mejorar la resistencia al ataque Sign de los estitleconsiderar e
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uso del cemento portland-puzolana. En esta investigación se examinan cuále
son los parámetros que tienen influencia en la resistencia a los sulfatos. Incluy
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Cambio de Longitud de Barras de Mortero Expuestas al Ataque por Sulfato ASTM C 1012, así como su comportamiento en el concreto.
Dependiendo de las características de actividad puzolánica, la composició química y el contenido en el cemento de las puzolanas naturales empleadas es importante determinar cuál es su influencia para mejorar la resistencia a ataque de sulfatos tanto en morteros como en el concreto. Métodos experimentales Materiales Cementos
Los cementos investigados incluyen tres cementos portland (ASTM tipos I, II y V) y ocho cementos portland-puzolana. Estos cementos tienen diferente composición de clinker portland, material puzolánico y cantidad de puzolana. Ar ena estándar
Para elaborar los morteros se empleó arena estándar graduada que cumple con ASTM C 778. You're Reading a Preview Puzolanas naturales
Unlock full access with a free trial.
With Trial Las puzolanas naturales se Download obtuvieron deFree 10 diferentes bancos localizados en la república mexicana. La actividad puzolánica con cal y con cemento portland se determinó de acuerdo con ASTM C 311. La identificación de cada material puzolánico se realizó a través de un estudio petrográfico y mediante difracción de rayos X.
Pruebas de comportamiento de acuerdo con el método Sign up to vote on this title
ASTM C 1012. Useful Not useful
El método ASTM C 1012 cubre la determinación del cambio de longitud de
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Pruebas en concreto Concreto
Se manejaron dos consumos de cemento (350 y 450 kg/m3) para cada uno de los diseños de mezcla. Los especímenes se curaron durante 30 días, excepto aquellos a los que se les determinó su resistencia a la compresión a 7 y 28 días. Posteriormente, se sumergieron en una solución a 5 por ciento de sulfato de sodio y se realizó un estudio visual, además de toma fotográfica durante un periodo de 27 meses. Cemento
Para las pruebas de ataque de sulfatos en especímenes de concreto, se utilizaron los siguientes cementos: portland tipo I y tipo V y el cemento portland-puzolana CPZ-A Resultados y discusión Puzolanas natur ales
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Las puzolanas naturales mexicanas sonwithmateriales de origen piro clástico Unlock full access a free trial. como resultado de erupciones volcánicas explosivas, donde los fragmentos Download With Free por Trial aire para ser finalmente producto de la erupción son transportados depositados en la superficie del suelo o el agua. Una vez depositados como materiales incoherentes pueden ser sometidos a procesos diagenéticos que los llevan a transformarse en una roca compacta identificada como toba. Las tobas (materiales compactos) mexicanas empleadas como puzolana, tienen como primera característica común una alteración importante en sus constituyentes (piroclastos y matriz) en donde Sign un up proceso destacable es la to vote on this title zeolitización, que indica y revalida la gran capacidad que Useful Not usefultienen los materiales volcánicos para producir esta transformación diagenética. Los materiales zeolíticos identificados (DRX) son la clinoptilolita, heulandita y
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La evaluación de la actividad puzolánica es esencial para evaluar el material como una puzolana. De acuerdo con ASTM C 618, para utilizarse como aditivo mineral en el cemento portland las puzolanas naturales deben cumplir con ciertos requerimientos físicos y químicos. Por ejemplo, los aditivos minerales clase N deben cumplir con un mínimo de 70 por ciento en la suma de SiO2 + Al2O3 + Fe2O3; en el caso de las puzolanas naturales estudiadas, contienen entre 76.5 y 86.2 por ciento. Este requerimiento químico es arbitrario para el propósito de tener una relación directa con las propiedades puzolánicas del material. Por otro lado, es importante verificar el contenido (SiO2 + Al2O3) para calificar el carácter ácido del material puzolánico, lo cual subraya el hecho de que las fases vitreo-activas generalmente son más ricas en contenido de sílice y de alúmina. Las puzolanas naturales mexicanas muestran un fuerte carácter ácido, con un contenido de SiO2 + Al2O3 entre 75 y 83.8 por ciento. Los principales requerimientos físicos en morteros curados en condiciones especificadas son la actividad puzolánica con cal y con cemento portland. La resistencia a la compresión mínima a 7 días es de 5.4 MPa para mezclas calpuzolana o un mínimo de 75 por ciento de resistencia a la compresión a 7 y Reading a Preview 28 días (comparadas con unYou're testigo) en mezclas cemento portland-puzolana. En este caso, la mayoría deUnlock las full puzolanas mexicanas mostraron access with a naturales free trial. actividad puzolánica con cal que varió entre 4.72 y 6.58 MPa. Download With Free Trial
En el caso de las puzolanas B, D, E y F, la actividad puzolánica con cal se encuentra entre 4.72 y 5.4 MPa; sin embargo, exceden 75 por ciento en la actividad puzolánica con cemento portland. Resultados de pruebas de comportamiento de acuerdo con el método ASTM C 1012 Sign up to vote on this title
La causa primaria del ataque de los sulfatos en los morteros o en el Not useful concreto es la reacción entre el C3A presenteenUseful el cemento portland y los iones sulfatos (SO4 2-) provenientes del medio (suelo, agua), resultando una
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Los morteros elaborados con cemento portland tipo I presentan un incremento elevado en la expansión después de la octava semana, obteniéndose una expansión mayor a uno por ciento en la semana 15. Posteriormente, las barras de mortero se curvearon totalmente con presencia de grietas y posterior degradación del espécimen. A diferencia de las barras de mortero con cemento tipo II y tipo V, donde se obtuvieron expansiones de 0.052 y 0.027 por ciento respectivamente a seis meses, y de 0.35 y 0.082 por ciento respectivamente a un año. Es importante hacer notar que estos cementos cumplen su característica de moderada y alta resistencia a los sulfatos, si se comparan sus expansiones a seis meses y un año con lo que especifica la norma ASTM C 1157. Sin embargo, de acuerdo con lo que sugiere Mehta, un cemento portland tipo V con menos de 5 por ciento de C3A es suficiente para resistir a los sulfatos en condiciones moderadas de ataque, es decir, cuando únicamente se consideran las reacciones de formación de etringita, pero cuando las concentraciones de sulfatos son mayores a los 1,500 mg/L You're (usualmente las asocia a la presencia de Reading ase Preview magnesio y cationes alcalinos), el access cemento portland tipo V no puede ser Unlock full with a free trial. efectivo contra las reacciones de tipo de intercambio iónico que involucran la Download With Free Trial
formación de yeso expansivo, especialmemnte si el contenido de C3S del cemento es alto. En estas condiciones, la experiencia muestra que los cementos
que
forman
poco
o
nada
Ca(OH)2 tienen
un
mejor
comportamiento. Los morteros a base de cemento portland-puzolana (CPZ-H, CPZ-I,CPZSign up to vote on this title
A, CPZ-C) mostraron las menores expansiones tanto, mayor Not useful Useful y,por resistencia al ataque de sulfatos a 26, 52 y 78 semanas, seguidos por el
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destacar que, aun variando los contenidos de C3A en los cementos, las puzolanas desempeñan un papel importante puesto que en todos los casos presentan una alta actividad puzo-lánica con cal mayor de 5.64 MPa. Por ejemplo, el cemento portland tipo II de referencia presentó una expansión mayor que la de los cementos portland-puzolana CPZ-B, CPZ-G a las 52 semanas; además, las barras de mortero muestran pequeñas fisuras. Estos cementos puzolánicos, a pesar de tener buena resistencia al ataque de sulfatos, tienen una tendencia a incrementar la expansión, notándose inclusive este comportamiento hasta las 78 semanas. Los materiales puzolánicos PZ-B y PZ-G tienen como característica común un mayor contenido de alúmina (>16%), a diferencia de las mencionadas en el párrafo anterior, cuyos contenidos de alúmina son menores a 14.7 por ciento. En el cemento denominado CP-DE se observa que la expansión va progresando de tal manera que, al compararlo con los otros cementos, Reading a Preview presenta a las 52 semanas You're una expansión hasta tres veces mayor que la Unlock full access with a free trial. obtenida por el cemento CPZ-A. Es notable la presencia de un alto contenido
de alúmina en las puzolanasDownload empleadas elTrial cemento CP-DE; además, el Withen Free contenido de puzolana en el mismo es de 10 por ciento, y el C3A del clinker, de 10.9 por ciento. En este caso, los cementos portland-puzolana que contienen puzolanas con baja actividad puzolánica con cal son más ricos en alúmina y, en algunos casos, contienen menos cantidad de puzolanas.Sign up to vote on this title
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Pruebas de ataque de sulfato en especímenes de
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consumo de 450 kg/m3, aún se encuentra en buenas condiciones. Los especímenes de concreto elaborados con cemento tipo V y consumos de cemento de 350 y 450 kg / m3 expuestos a la solución de sulfato de sodio durante 10 meses, no presentan deterioro alguno y se notan en buenas condiciones. En el caso del concreto en el que se empleó el cemento portland-puzolana CPZ-A a los 10 meses de exposición en la solución de sulfato de sodio a 5 por ciento, los especímenes no presentan ningún deterioro y están en buenas condiciones. A los 27 meses de inmersión en la solución de sulfatos se observaron grandes diferencias en las características de los especímenes de concreto: a) En el concreto con cemento tipo V y consumos de 350 kg/m3 empiez a notarse un deterioro en los bordes del espécimen cilíndrico. Y en menor grado, cuando se utilizó un consumo de 450 kg/m3. b) Al emplear el cemento tipo I y consumos de 350 kg/m3, se detectó una destrucción total de los especí-menes de concreto y se observó un deterioro You're Reading a Preview de tipo severo en el caso del concreto con consumos de 450 kg/m3. Unlock full access with a free trial.
c) Los especímenes cilíndricos de concreto que emplearon cemento With Free Trial portland puzolana CPZ-A yDownload ambos consumos de cemento no presentan ningún deterioro, y es notable el buen estado en que se encuentran.
Conclusiones El principal hallazgo de este estudio es la sustancial resistencia a los sulfatos que presentan los cementos portland-puzolana tanto con clinker portland tipo I y V, con respecto a los cementos portlandSigntipo y on V.this Esto up toIIvote title se debe particularmente a que las puzolanas empleadas alta actividad Useful una Not useful muestran puzolánica e incrementan la resistencia al ataque de sulfatos cuando se añaden como aditivo mineral. Específicamente:
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aquellos que contienen puzolanas con bajo contenido de alúmina (entre 11.6 y 14.7%) y una alta actividad puzolánica, mayor de 5.4 MPa, que aquellos que contienen puzolanas con contenidos de alúmina mayor de 16 por ciento. Los cementos puzolánicos que contienen clinker de bajo contenido de C3A y una puzolana con alta actividad puzolánica son más efectivos para incrementar la resistencia al ataque de sulfatos, reduciéndose notablemente la expansión, aun si contienen 14 por ciento de puzolana. Los cementos puzolánicos con clinker de alto contenido de C3A (> 10%) y con puzolanas con actividad puzolánica menor de 5.4 MPa tienen una moderada resistencia a los sulfatos.
B) Concreto:
La resistencia al ataque de sulfatos se incrementa en gran medida al emplear en el concreto un cemento puzolánico que contenga una puzolana natural con alta actividad puzolánica, como es el caso de la PZ-A. Es importante considerar que, al disminuir la relación agua/cemento, es You're Reading a Preview posible reducir el deterioro por ataque de sulfatos al concreto. Unlock full access with a free trial.
Se piensa que el incremento en la resistencia al ataque de sulfatos en el concreto y en los morteros Download por el uso deFree cementos puzolánicos se debe With Trial principalmente a las siguientes razones: a) Disminución en el contenido de C3A en el cemento por dilución del contenido de clinker en el cemento puzolánico. b)Disminución de hidróxido de calcio, producto de las reacciones de hidratación de las fases silicatos, al reaccionar con la puzolana presente, Sign up to vote on this title disminuyendo por lo tanto el contenido de cal y, por ende, la formación de Usefuliónico Not yeso como resultado de reacciones de intercambio enuseful la matriz del concreto o del mortero con la solución de sulfatos.
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Punto de Fusión
800-900ºC
Punto de Inflamabilidad
No Inflamable
Aspecto Físico
Sólido
Forma
Granulado o en Rocas
Colores
Rojizo-Rosado o Negro
Olor
Inodora
Solubilidad en Agua
Insoluble
Composición Química You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Las puzolanas son materiales silíceos o alumino-silíceos, compuestas Download With Free principalmente por Aluminosilicatos (Dióxido deTrial Silicio, SiO2 + Óxido de
Aluminio, Al2O3): que alcanzan entre un 76% y 82%, según el tipo de puzolana. También contienen Oxido Férrico (Fe2O3), Oxido de Calcio (CaO) y Óxido de
Potasio (K2O), los que, en conjunto con los dos elementos anteriores, (SiO2 +
Al2O3 + Fe2O3 + CaO + K2O) componen entreSign un up 85% y 95% de la masa tota to vote on this title
de la puzolana.
Useful
Not useful
El restante 5% a 15% de la puzolana está compuesta por otros diversos tipos
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Elemento Dióxido de Silicio (SiO2) Óxido de Aluminio (Al2O3) Óxido de Calcio (CaO) Óxido Ferrico (Fe2O3) Óxido de Potasio (K2O) Otros Óxidos (**
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% Sobre la masa total 65% 14% 5% 4% 3% 9%
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