EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL CEMENTO PORTLAND .3.1 caracterizaciÓn de materias primas ... 4.1.3.1

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Text of EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL CEMENTO PORTLAND .3.1 caracterizaciÓn de materias primas ... 4.1.3.1

  • EVALUACIN DEL DESEMPEO DEL CEMENTO

    PORTLAND TIPO III ADICIONADO CON

    NANOPARTCULAS DE HIERRO

    ANGELA MARA MEDINA CORREA

    Memoria de Tesis de Maestra

    Director: Jorge Ivn Tobn. PhD (c)

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

    FACULTAD DE MINAS

    ESCUELA DE INGENIERA DE MATERIALES

    MAESTRA EN INGENIERA: MATERIALES Y PROCESOS

    MEDELLN

    2010

  • 2

    AGRADECIMIENTOS

    A mi esposo y a mis hijos por toda la paciencia y el amor que me tuvieron durante

    esta investigacin.

    A mi profesor y maestro Jorge Ivn Tobn, por sus valiosas enseanzas, acertada

    direccin y acompaamiento en todos los momentos de la Maestra y que

    permitieron llevar a feliz trmino este proyecto.

    Al Profesor Juan Camilo Restrepo por su amistad y apoyo incondicional.

    Al profesor Oscar Jaime Restrepo por su especial manera de motivar a sus

    estudiantes, sus excelentes enseanzas y su gran soporte durante toda la

    maestra.

    A Carolina Giraldo por su asesora en todos los procedimientos experimentales y

    por su cooperacin y apoyo siempre, a Yhan Paul Arias por su colaboracin, a

    Chepe por su valiosa ayuda en el laboratorio, y a los dems compaeros del

    Grupo del Cemento y Materiales de Construccin de la Universidad Nacional de

    Colombia Sede Medelln.

    A los laboratorios de: Construccin, Caracterizacin de materiales, Cermicos y

    Vtreos y Cimex de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medelln por el

    apoyo para desarrollar el proceso experimental de este trabajo.

  • 3

    A la Direccin de Investigacin de la Sede Medelln de la Universidad Nacional de

    Colombia DIME, por la financiacin del proyecto.

    A Cementos Argos S.A. especialmente a los Ing. Juan Guillermo Morales y Carlos

    Augusto Orozco por el suministro del cemento y el apoyo en algunos anlisis.

    Al laboratorio de Coloides, especialmente a los Ing. Cesar Ignacio Restrepo y

    Herley Casanova por su asesora y colaboracin con algunas caracterizaciones de

    las materias primas.

    Al profesor Jordi Pay y la Universidad Politcnica de Valencia por su acogida y

    apoyo en los laboratorios de Valencia, Espaa.

    A Lina Brand, Isabel y Diego Medina por sus valiosos aportes e inters en mejorar

    la intencin comunicativa de todo el material grfico y bibliogrfico.

    A todos mis compaeros de la maestra, por su amistad, apoyo, colaboracin y

    compaerismo.

  • 4

    CONTENIDO

    Pg.

    AGRADECIMIENTOS .............................................................................................. 2

    CONTENIDO ........................................................................................................... 4

    NDICE DE FIGURAS Y GRFICOS ....................................................................... 9

    NDICE DE TABLAS .............................................................................................. 13

    NDICE DE FOTOS ............................................................................................... 17

    1 INTRODUCCIN ............................................................................................ 18

    2 GENERALIDADES .......................................................................................... 24

    2.1 MARCO TERICO ...................................................................................... 24

    2.1.1 ADICIONES .............................................................................................. 29

    2.1.2 PUZOLANAS ............................................................................................ 30

    2.1.2.1 Cenizas Volantes - Fly Ash (FA) ........................................................ 31

    2.1.2.2 Humo de Slice Silica Fume (SF) .................................................... 32

    2.1.2.3 Escorias de Alto Horno Blast Furnace Slag ................................... 33

    2.1.2.4 Metacaoln (MK) ................................................................................. 33

    2.2 ESTADO DEL ARTE ................................................................................... 34

    2.2.1 NANOHIERRO (nFe) ................................................................................ 34

    2.2.2 NANOSLICE (nSi) ................................................................................... 42

    2.2.3 NANOALMINA (nAl) ............................................................................... 43

  • 5

    2.2.4 NANOTUBOS DE CARBONO (CNTs)...................................................... 44

    2.2.5 NANOTITANIO (nTi) ................................................................................. 44

    3 MATERIALES Y MTODOS ........................................................................... 46

    3.1 CARACTERIZACIN DE MATERIAS PRIMAS .......................................... 46

    3.1.1 CEMENTO ................................................................................................ 46

    3.1.2 NANO HIERRO (nFe) ............................................................................... 46

    3.1.3 NANOSLICE (nSi) ................................................................................... 47

    3.1.4 NANOMAGNESIO (nMg) .......................................................................... 47

    3.1.5 NANOZINC (nZn) ..................................................................................... 47

    3.1.6 NANO CARBONO (nC) ............................................................................ 48

    3.1.7 ARENA DE OTTAWA ............................................................................... 48

    3.1.8 AGUA ........................................................................................................ 48

    3.2 CARACTERIZACIN Y ENSAYOS A LAS PASTAS ................................. 48

    3.2.1 PROPIEDADES FSICAS ......................................................................... 48

    3.2.1.1 Consistencia Normal .......................................................................... 48

    3.2.1.2 Tiempos de Fraguado ........................................................................ 49

    3.2.2 MINERALOGA ......................................................................................... 49

    3.3 CARACTERIZACIN Y ENSAYOS A LOS MORTEROS ........................... 49

    3.3.1 RESISTENCIA MECNICA ...................................................................... 49

    3.3.1.1 Resistencia a la Compresin .............................................................. 49

    3.3.1.2 Resistencia a la Flexin ..................................................................... 50

    3.3.2 PROPIEDADES FSICAS ......................................................................... 50

    3.3.2.1 Fluidez ................................................................................................ 50

    3.3.3 DURABILIDAD .......................................................................................... 50

    3.3.3.1 Succin Capilar .................................................................................. 50

    3.4 EQUIPOS Y PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES .............................. 52

    3.4.1 DISTRIBUCIN DE TAMAO DE PARTCULAS (GRANULOMETRA

    LSER). - DTP ................................................................................................... 52

    3.4.2 DIFRACCIN DE RAYOS X - DRX .......................................................... 52

    3.4.3 FLUORESCENCIA DE RAYOS X - FRX .................................................. 52

    3.4.4 MICROSCOPA ELECTRONICA DE TRANSIMISIN - TEM .................. 53

    3.4.5 POTENCIAL ZETA ................................................................................... 53

  • 6

    3.5 MTODOS DE HOMOGENIZACIN .......................................................... 54

    3.5.1 HOMOGENIZACIN H0 ........................................................................... 55

    3.5.2 HOMOGENIZACIN H1 ........................................................................... 55

    3.5.3 HOMOGENIZACIN H2 ........................................................................... 56

    3.5.4 HOMOGENIZACIN H3 ........................................................................... 56

    3.5.5 HOMOGENIZACIN H4 ........................................................................... 58

    3.5.6 HOMOGENIZACIN H5 ........................................................................... 58

    4 RESULTADOS ................................................................................................ 60

    4.1 CARACTERIZACIN DE LAS MATERIAS PRIMAS .................................. 60

    4.1.1 AGUA DE EMPRESAS PBLICAS DE MEDELLN (EPM) ...................... 60

    4.1.2 CEMENTO PORTLAND TIPO III .............................................................. 60

    4.1.3 nFe CHINO ............................................................................................... 61

    4.1.3.1 DTP nFe CHINO ................................................................................ 61

    4.1.3.2 DRX nFe CHINO ............................................................................... 63

    4.1.3.3 FRX nFe CHINO ................................................................................ 65

    4.1.3.4 TEM nFe CHINO ................................................................................ 66

    4.1.3.5 POTENCIAL ZETA nFe CHINO ......................................................... 69

    4.2 PASTAS CON nFe CHINO ....................