Sustitución parcial del cemento por ceniza de madera en la elaboración del concreto

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ALUMNA:

JAYDI LAURETH MAY AGUILAR

MAESTRA:

DRA. AMALIA AGUILAR RIOS

MATERIA:

TALLER DE INVESTIGACION I

6CB

INDICE DE CONTENIDO

MARCO TEORICO        3

ANTECEDENTES:        7

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA        12

JUSTIFICACION        13

OBJETIVO GENERAL        14

OBJETIVOS ESPECIFICOS        14

METODOLOGIA        15

CONCLUSION        18

REFERENCIAS        19

SUSTITUCION PARCIAL DEL CEMENTO POR CENIZA DE MADERA EN LA ELABORACION DEL CONCRETO

MARCO TEORICO

CENIZA DE MADERA: Las cenizas de madera consisten en residuos orgánicos e inorgánicos formados como resultado de la quema de madera y productos de madera. Cuando se quema la madera, un promedio del 6 al 10% de su peso se convierte en cenizas. (Ece Ezgi, 2023)

CEMENTO PORTLAND: Se compone principalmente de Clinker producido por la quema de piedra caliza en plantas de cemento. (Ece Ezgi, 2023)

CONCRETO: El hormigón es el material más utilizado en la industria de la construcción después del agua debido a su buena durabilidad, propiedades mecánicas y bajo costo. (Ece Ezgi, 2023)

Está compuesto por agregado grueso, agregado fino y el cemento. (Ricardiño, 2021) [pic 2]

Fuente: Imagen extraída de (Mendez, 2022)

TIPOS DE CENIZAS DE MADERA: Las cenizas de madera se producen como subproducto de la producción de energía utilizando madera o biomasa forestal. Se producen dos tipos de cenizas, a saber; cenizas de fondo que se obtienen de la base del incinerador, mientras que el otro tipo es la ceniza volante que se subdivide en fracciones gruesas y finas. El uso de cenizas de fondo de madera (WBA) como SCM ayuda a ofrecer una solución al problema de eliminación de residuos, así como a reducir el consumo de energía durante la producción de cemento. (Ayobami, 2021)

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS CENIZAS MADERA:

Se informa que la ceniza de madera consiste en una mezcla heterogénea de partículas de tamaño variable que generalmente son de naturaleza angular. Estas partículas eran madera o corteza no quemada o parcialmente quemada. En términos de finura, la cantidad promedio de cenizas volantes de madera que pasaron por el tamiz # 200 (75 μm) y retenidas en el tamiz # 325 (45 μm) fueron 50% y 31% respectivamente. Se determinó que la densidad aparente de las cenizas volantes de madera era relativamente baja a 490 kg / m3 con un valor de gravedad específico de 2,48. Se encontró que las cenizas volantes de madera tenían un promedio bajo. (Chee Ban Cheah, 2011)

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS CENIZAS DE MADERA:

La composición química de las cenizas volantes de biomasa es una propiedad importante que rige su idoneidad para su uso como material puzolánico en cemento y hormigón mezclados. ASTM C618 (ASTM, 1998) define la puzolana como un material silíceo y aluminoso que posee pocas o ninguna propiedad cementicia, pero en forma finamente dividida puede reaccionar con portlandita de la hidratación del cemento para formar un producto con propiedades cementicias. Las cenizas residuales de madera obtenidas de una incineración incontrolada de aserrín en condiciones de combustión abierta son de naturaleza altamente alcalina con valores de pH que oscilan entre 9,5 y 10,1 y se ha encontrado que tienen una cantidad significativa de materia volátil de entre 4,63 y 8,4% expresada como pérdida de masa tras la ignición de la ceniza a una temperatura de 750 ± 50 °C. (Chee Ban Cheah, 2011)

La combustión de la madera produce cenizas altamente alcalinas (el pH varía de 9 a 12). El rendimiento de cenizas se reduce aproximadamente al 45% con un aumento de la temperatura de combustión de 538 °C a 1093 °C. El contenido de metal en las cenizas aumenta con el aumento de la temperatura de combustión. Con el aumento de la temperatura de combustión, elementos como el calcio, el hierro, el magnesio, el manganeso y el fósforo aumentan, y elementos como el zinc, el potasio y el sodio disminuyen. (martinez, 2022)

La alcalinidad de la WWA depende del contenido de carbonato, bicarbonato e hidróxido que contiene. La composición de los WWA también varía durante el almacenamiento y en diferentes condiciones ambientales, ya que el dióxido de carbono y la humedad reaccionan con los WWA para formar carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos Un aumento en la concentración de potasio, sodio y manganeso aumenta linealmente con la concentración de cenizas. La lixiviación de estos elementos aumentó hasta dar lugar a una disminución del pH. La Tabla 1 muestra los elementos químicos de los diferentes tipos de cenizas. (martinez, 2022)

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Zajac et al. dividieron los componentes de las cenizas en tres categorías en función de su concentración: 1. macroelementos: fósforo, potasio, calcio y azufre; 2. Microelementos: manganeso, hierro, cobre y zinc; 3. Elementos tóxicos: cromo, níquel, arsénico y plomo. La cantidad y la calidad del contenido de WWA dependen de los elementos orgánicos, inorgánicos e impuros presentes en él. Las características químicas y físicas de la WWA dependen del punto de muestreo, el tipo de biomasa, el tipo de planta, el proceso de crecimiento, las circunstancias de crecimiento, la edad de la planta, la fertilización, la dosis aplicada de productos fitosanitarios, las condiciones de cosecha y el proceso de combustión (preparación del combustible, método de combustión utilizado y circunstancias)

DENSIDAD APARENTE: En general, la utilización de cenizas residuales de madera como material de reemplazo parcial de cemento en la mezcla de concreto reduce la densidad aparente del concreto endurecido. La reducción de la densidad aparente se vuelve más significativa en niveles más altos de reemplazo de cemento utilizando cenizas residuales de madera. Se observó que la densidad aparente de las mezclas de concreto de grado 20 se redujo de 2482 kg / m3 con un contenido de ceniza de madera del 0% a 2281 kg/m3 cuando el contenido de cenizas de madera aumentó hasta un 40%. (Chee Ban Cheah, 2011)

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