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Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete Ceniza de Cascarilla de Arroz: una alternativa promisoria para hormigones mas sustentables, durables y resistentes. Franco Zunino / Mauricio López Estudiante de MSc / Profesor Asociado

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Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

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  1. Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete Ceniza de Cascarilla de Arroz: una alternativa promisoria para hormigones mas sustentables, durables y resistentes Franco Zunino / Mauricio López Estudiante de MSc / Profesor Asociado Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción Escuela de ingeniería Pontificia Universidad Católica de Chile 8 de noviembre de 2013

  2. Industria de la Construcción: Fuente de desarrollo, con impactos asociados IC consume 40% energía final y 40% de materias primas IC usa el 25% de la madera y 16% del agua IC genera 30-40% de los desechos IC es responsable de 35-40% de emisiones de CO2 Desarrollo de la IC guarda estrecha relación con el crecimiento del país electrosector.com ppconstructionsafety.com pentatransport.com 3

  3. Tabla de Contenidos Industria del Cemento ¿Qué es la ceniza de cascarilla de arroz? ¿Por qué investigar? ¿Cómo estudiarla? - Programa Experimental ¿Qué obtuvimos? - Resultados y Discusión ¿Qué podemos decir? - Conclusiones 4

  4. Hormigón Proporciones Volumétricas del Hormigón Contribución relativa a la huella de carbono 5

  5. Fabricación Clínker 7% emisiones CO2 globales Uso recursos no renovables 0,43 ton CO2 / ton cemento Molienda Clinkerización Piedra caliza y arcilla (Si y Ca) 0,39 ton CO2 / ton cemento 3-4 GJ consumidos por ton cemento 6 Fuente: EPA / Cement Asoc. of Canada

  6. Materiales Cementicios Suplementarios (MCS) Son materiales capaces de reaccionar con los productos de la hidratación del cemento Portland, generando nueva matriz resistente. Además de la reducción de contenido de cemento, pueden mejorar el desempeño del hormigónen propiedades como resistencia y durabilidad. CEMENTO + AGUA MATRIZ RESISTENTE + HIDRÓXIDO DE CALCIO SILICE AMORFA + HIDRÓXIDO DE CALCIO MATRIZ RESISTENTE Ec.1 C3S H C-S-H CH Ec.2 S CH C-S-H (1) HIDRATACIÓN (2) REACCIÓN PUZOLÁNICA Fuente: Mehta y Monteiro, 2006 7

  7. Puzolanas Naturales (PN) NCh 148.Of68 8

  8. Ceniza de Cascarilla de Arroz (CCA) Producto que se obtiene de la combustión de la cascarilla de arroz, desecho de la industria de producción del cereal. Producción mundial de arroz(2011/2012) = 718,4 millones de toneladas (FAO) Producción de arroz en Chile(2012) = 149.788 toneladas (FAO) 9

  9. Ceniza de Cascarilla de Arroz (CCA) Alto contenido (>75%) de SiO2 amorfa (reactiva) Alta reactividad por elevada superficie específica Material de orígen orgánico —> ciclo biomasa balanceado 98% 600ºC, 4h 700ºC, 2h 12 Kg 200 g 10

  10. Objetivos • Evaluar factibilidad de producción y uso de CCA como material cementicio suplementario • Comparar el desempeño medido como resistencia y permeabilidad de la CCA con el sustituyente histórico chileno (PN)  11

  11. Programa Experimental Resistencia a compresión PASTA DE CEMENTO w/c 0,5 (7, 28 90 días) Probetas cúbicas 50 mm arista Sustituciones en peso, % pasta constante Absorción Capilar ASTM C1585 Durabilidad HORMIGÓN w/c 0,5 90 días Probetas cilíndricas 10x20 cm Sustituciones en peso, % pasta constante Perm. Iones Cloruro ASTM C1202  12

  12. Caracterización de Materiales  13

  13. Resistencia a CompresiónPasta de Cemento w/c 0,5 10% 20% 30% • Excelente desempeño de CCA incluso a edades tempranas • Posibilidad de explorar sustituciones mayores sin sacrificio mecánico • PN reducen el desempeño mecánico a edades tempranas • PN tienen su nivel óptimo en torno al 20% de sustitución  14

  14. Absorción CapilarASTM C1585 Indice de Absorción inicial (seco) Indice de Absorción Tardío (saturado)  15

  15. Absorción CapilarASTM C1585 • Tendencia de disminución de permeabilidad es más fuerte en índice tardío a mayor reemplazo • Probetas incorporando CCA exhiben mejor comportamiento que PN  16

  16. Permeabilidad a Iones CloruroASTM C1202 Voltaje de Ensayo = 60V NaCl 3% m/m NaOH 0,3N Fuente: ASTM C1202  17

  17. Permeabilidad a Iones CloruroASTM C1202 DESPRECIABLE  18

  18. Conclusiones 20% para PN No se observan reducciones de resistencia a 90 días con sustituciones de 30% para CCA (aumento) 67% de mejora para PN (ASTM C1202) Desempeño en durabilidad mejorasignificativamente en ambos MCS estudiados 97% de mejora para CCA (ASTM C1202)  19

  19. Siguientes pasos….Caracterización de Materiales CementiciosINGENIERÍA UC Caracterización Fundamental de reacciones asociadas a MCS CALORIMETRÍA ISOTÉRMICA  20

  20. Siguientes pasos….Caracterización de Materiales CementiciosINGENIERÍA UC Caracterización Fundamental de reacciones asociadas a MCS DIFRACTOMETRÍA LÁSER (PSD) Fuente: Horiba  21

  21. Siguientes pasos….Caracterización de Materiales CementiciosINGENIERÍA UC Caracterización Fundamental de reacciones asociadas a MCS ESTUDIO DE REOLOGÍA Fuente: TA  22

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