Comportamiento sulfático y mecánicoresistente de cementos Portland con elevados contenidos de puzolanas (> 40%): su fundamento químico y justificación de otras consecuencias posibles

Aramburo Varela, Carlos Hernando (2019). Comportamiento sulfático y mecánicoresistente de cementos Portland con elevados contenidos de puzolanas (> 40%): su fundamento químico y justificación de otras consecuencias posibles. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Edificación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.57749.

Description

Title: Comportamiento sulfático y mecánicoresistente de cementos Portland con elevados contenidos de puzolanas (> 40%): su fundamento químico y justificación de otras consecuencias posibles
Author/s:
  • Aramburo Varela, Carlos Hernando
Contributor/s:
  • Talero Molares, Rafael
  • González Cortina, Mariano
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2019
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Edificación (UPM)
Department: Construcciones Arquitectónicas y su Control
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Esta tesis Doctoral surge como una línea futura de Investigación a partir de los resultados obtenidos por Talero (1986), donde la dependencia del grado de RS o RM a edades iniciales de un Cemento de mezcla constituido por Portland y Puzolana, única y exclusivamente y con un contenido de esta última del 20%, 30% ó 40%, en peso, de la puzolana que lo constituye, no hacen que el grado de RS ó RM a edades iniciales de sus cementos de mezcla respectivos, resulte ser siempre superior al correspondiente de su Cemento Portland P o PY, constitutivo solo, y viceversa, sino tan sólo las adecuadas para cada fin. Sin embargo, el aumento de RS, que poseen un grado de RS superior al de su CPM constitutivo sólo, se originó por lo común en los correspondientes cementos de mezcla 60/40, o sea, con un 40% en peso de puzolana. Siendo además por ello calificados de moderada o elevada RS en todos los casos, mientras que los 80/20 no lo fueron. Tales generalizaciones anteriores se verificaron con mayor razón cuanto más alumínica que silícica era la puzolana constitutiva. Por lo tanto, cabe la posibilidad de podernos hacer las siguientes preguntas con fundamento: 1ª ¿Es posible que una puzolana dada que ha demostrado no sólo no impedir el ataque de los iones sulfatos al cemento Portland que la acompaña, pueda llegar a comportarse de forma totalmente contraria ante dicho ataque agresivo al serle añadida en cantidades superiores al 40% haciéndolo incluso sulfato-resistente en mayor o menor grado al nuevo cemento de mezcla? 2ª ¿Es posible que la idea anterior se puede hacer extensiva cualitativamente y en idéntica medida, al resto de las puzolanas naturales y artificiales ensayadas, con diferentes cantidades presentes de cada puzolana, según sea su carácter químico? 3ª En el supuesto posible de que la mayor presencia de puzolana en detrimento de cemento Portland y consecuentemente de portlandita Ca(OH)2 proveniente de su hidratación, pudiera ser el motivo del aparente mejor comportamiento de dicha puzolana por alumínica que sea a partir de una cantidad presente de la misma en adelante en el cemento de mezcla ¿Cómo se comportaría en el ensayo correspondiente de RMC y RMF en mortero normalizado RC-75? Estos cuestionamientos dan origen a esta Tesis Doctoral y se propone evaluar experimentalmente la resistencia sulfática de los cementos Puzolánicos de la vigente Instrucción para la Recepción de Cementos RC-16 y de la norma UNE-EN 197-1:2011 o cementos tipo CEM IV/A-SR y IV/B-SR, constituidos por cualquier cemento Portland ordinario (CPO) y cualquier puzolana natural* y/o artificial*, esté contemplada o no incluso por dicha Instrucción, pero adicionada al mismo desde un nivel de reemplazo superior al 40%, y determinar por qué motivo son más resistentes aún al ataque de los sulfatos cuanto mayor es su nivel de reemplazo. De igual manera evaluar la afectación de las resistencias mecánicas a Compresión y Flexotracción de dichos cementos adicionados y su comportamiento frente al ataque del CO2 del aire o Carbonatación Negativa, en condiciones favorables de humedad relativa y a temperatura ambiente, en ambos casos determinar la razón de su comportamiento. Los resultados obtenidos confirman la tesis descrita en los Objetivos de esta Investigación del aumento de la RS y de la carbonatación negativa y disminución de las RM de un cemento Portland cuando se reemplaza por puzolana en cantidades mayores del 40%, este resultado es consecuencia del efecto químico derivado de la actividad puzolánica que logra generar y desarrollar la considerable cantidad de puzolana con la que se mezcló ocasionando adicionalmente un descenso considerable de la portlandita en la fase líquida de su pasta que es la que provoca en definitiva, el aumento de RS y la disminución de RM además de promoverle su mayor degradación ulterior por carbonatación negativa. Estos resultados de la presente TD, difieren del mal comportamiento mostrado por los cementos de mezcla en la Tesis Doctoral de Talero (1986), cuando su reemplazo no superó el 40%. ----------ABSTRACT---------- This PhD dissertation emerges as a future research guideline taken from the results obtained by Talero (1986) where the different RS or RM grades in a blended cement formed by Portland cement and pozzolan at early age did not imply superior results when compared with the corresponding Portland P or PY. The different pozzolan percentages added to Portland were 20%, 30%, 40% by weight. Moderate or elevated RS began to show when the RS increased for blended cement of 60/40 that is, 40% pozzolan by weight while the 80/20 were not RS. The above conclusions were verified more obviously when the given pozzolan was more aluminic than silicic in character. The following questions arose: 1. Is it possible that a given pozzolan that shows not to avoid sulfate ions action to Portland cement can change to an opposite behavior when increased over 40%, turning even sulfate resistant in the resulting blended cement? 2. Can this idea be qualitatively extended in the same measure to the rest of either natural or artificial pozzolans tested, taking in consideration quantity and chemical character of every pozzolan? 3. Could the higher pozzolan content in the Portland cement detriment along with the less portlandite content Ca(OH)₂ resulting from its hydration, be the reason for better pozzolan performance in addition to its aluminic character, How would the performance be in the RMC and RMF test in a normalized mortar RC-75? The above questions were the objective of this dissertation. It was proposed to experimentally determine the sulfatic resistance of pozzolanic cements, from the Cement Reception Instruction RC-16, the UNE-EN-197-1:2011 or cements type CEM IV/A-SR and IV/BSR, given to any ordinary Portland Cement (OPC) and any natural or artificial pozzolan. The pozzolan replacement was higher than 40%. It was also determined why the new blended cement were more SR at higher replacement level. It evaluated the performance of mechanical resistance to compression and flex traction of the cements, and performance of negative carbonation under convenient relative humidity and temperature. The obtained results confirmed the Thesis objectives. That is, RS increase, negative carbonation and RM decrease of Portland cement occur when replaced by pozzolan in quantities over 40%. This chemical effect from the pozzolanic activity, the less amount of Portland cement and consequently the lower level of portlandite in its paste liquid phase, bring RS increase and RM decrease with further degradation by negative carbonation. The present Thesis results differ with the bad performance shown in the cement mixtures in Talero’s (1986) where the pozzolan replacement was not higher than 40%.

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Item ID: 57749
DC Identifier: http://oa.upm.es/57749/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:57749
DOI: 10.20868/UPM.thesis.57749
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 20 Jan 2020 06:26
Last Modified: 20 Jul 2020 22:30
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