Caracterización de la reactividad de arcillas calcinadas para su uso en cementos sostenibles

Resumen

La industria asociada al cemento es responsable del 8% de las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) a nivel mundial (M.Sader,2019), superando las emisiones generadas por la aviación (2.5%) y acercándose a las emisiones de la agricultura (12%) (Rodger, 2018). Es necesario destacar que más de la mitad de estas emisiones provienen del proceso de clinkerización de la mezcla de caliza y arcilla, que es el proceso térmico que da lugar a la formación de las fases del clinker, el componente principal del cemento Portland. La parte restante procede de la quema de los combustibles utilizados para alcanzar la temperatura de clinkerización (1450-1550ºC). Las emisiones de CO₂ proceden mayoritariamente de la descomposición de la caliza en óxido de calcio y CO₂.
El objetivo principal de este estudio es diseñar morteros LC3 con reducción del contenido de cemento con buenas propiedades mecánicas y elevada durabilidad frente a agentes agresivos, con una sustitución parcial del 45% del cemento Portland por materiales más sostenibles de muy elevada disponibilidad, como son las arcillas calcinadas, en la producción de pastas, morteros y hormigones utilizados en obras civiles y construcción. La sustitución de parte del cemento por arcilla calcinada mejora la sostenibilidad de la industria del cemento al reducir la cantidad de cemento utilizado y disminuir las emisiones de CO₂, lo que contribuye a la reducción de la huella de carbono en la fabricación de las diferentes estructuras.
Para llevar a cabo esta sustitución, se realizó una caracterización de las arcillas calcinadas estudiadas (1A y 5TC) mediante ensayos de caracterización micro y macroestructural mediante diferentes técnicas como Análisis Térmico Diferencial (ATD) para cuantificar los productos de hidratación, o la caracterización mecánica y durabilidad frente a agentes agresivos como cloruros y carbonatación de acuerdo a norma.
Los resultados obtenidos con la arcilla 1A permiten obtener morteros sostenibles LC3 con una reducción de un 45 % de cemento con buenas propiedades mecánicas y elevada durabilidad que permitirían desarrollar estructuras de hormigón sostenibles y de larga vida útil.