23

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

  • Upload
    gannon

  • View
    29

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

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 - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete
Page 2: 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

Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción

Escuela de ingeniería Pontificia Universidad Católica de Chile

8 de noviembre de 2013

Page 3: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

3

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

ppconstructionsafety.com

electrosector.com

pent

atra

nspo

rt.c

om

Page 4: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

4

Tabla de Contenidos

1. Industria del Cemento

2. ¿Qué es la ceniza de cascarilla de arroz?

3. ¿Por qué investigar?

4. ¿Cómo estudiarla? - Programa Experimental

5. ¿Qué obtuvimos? - Resultados y Discusión

6. ¿Qué podemos decir? - Conclusiones

Page 5: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

5

Hormigón

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Proporciones Volumétricas del HormigónContribución relativa a la huella de carbono

Page 6: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

6

Fabricación Clínker

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Fuente: EPA / Cement Asoc. of Canada

0,43 ton CO2 / ton cemento

0,39 ton CO2 / ton cementoPiedra caliza y arcilla (Si y Ca)

7% emisiones CO2 globales

Uso recursos no renovables

3-4 GJ consumidos por ton cemento

Clinkerización Molienda

Page 7: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

7

Materiales Cementicios Suplementarios (MCS)

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Fuente: Mehta y Monteiro, 2006

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 hormigón en propiedades como resistencia y durabilidad.

CEMENTO + AGUA MATRIZ RESISTENTE + HIDRÓXIDO DE CALCIO

SILICE AMORFA + HIDRÓXIDO DE CALCIO MATRIZ RESISTENTE

C3S H C-S-H CH

CHS C-S-H

Ec.1

Ec.2

(1) HIDRATACIÓN

(2) REACCIÓN PUZOLÁNICA

Page 8: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

8

Puzolanas Naturales (PN)

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Cemento Portland

%

Puzolana

%

Portland Puzolánico ≧70% ≦30%

Puzolánico 50-70% 30-50%

NCh 148.Of68

Page 9: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

9

Ceniza de Cascarilla de Arroz (CCA)

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

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)

Page 10: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

10

Ceniza de Cascarilla de Arroz (CCA)

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Alto contenido (>75%) de SiO2 amorfa (reactiva)

Alta reactividad por elevada superficie específica

Material de orígen orgánico —> ciclo biomasa balanceado 98%

600ºC, 4h

12 Kg 200 g

700ºC, 2h

Page 11: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

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

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Page 12: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Programa Experimental

12

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Resistencia a compresiónPASTA DE CEMENTO w/c 0,5

(7, 28 90 días)Probetas cúbicas 50 mm arista

Sustituciones en peso, % pasta constante

DurabilidadHORMIGÓN w/c 0,5

90 díasProbetas cilíndricas 10x20 cm

Sustituciones en peso, % pasta constante

Absorción CapilarASTM C1585

Perm. Iones CloruroASTM C1202

Page 13: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Caracterización de Materiales

13

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Densidad [g/cm3]

Sílice amorfa libre

[%]

LOI[%]

Tamaño medio

partículas [µm]

Cem. Portland 3,184 - 3,07 14,825

CCA 2,293 74,5 2,57 9,952

PN 2,242 56,6 5,04 20,711

Page 14: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Resistencia a CompresiónPasta de Cemento w/c 0,5

14

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

• 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

10% 20% 30%

Page 15: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Absorción CapilarASTM C1585

15

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Indice de Absorción inicial (seco)

Indice de Absorción Tardío (saturado)

Page 16: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Absorción CapilarASTM C1585

16

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

•Tendencia de disminución de permeabilidad es más fuerte en índice tardío a mayor reemplazo

•Probetas incorporando CCA exhiben mejor comportamiento que PN

Page 17: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Permeabilidad a Iones CloruroASTM C1202

17

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

NaCl 3% m/m NaOH 0,3N

Voltaje de Ensayo = 60V

Fuente: ASTM C1202

Page 18: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Permeabilidad a Iones CloruroASTM C1202

18

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

DESPRECIABLE

Page 19: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Conclusiones

19

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

No se observan reducciones de

resistencia a 90 días con

sustituciones de

20% para PN

30% para CCA (aumento)

Desempeño en durabilidad mejora significativamente en ambos MCS

estudiados

67% de mejora para PN(ASTM C1202)

97% de mejora para CCA(ASTM C1202)

Page 20: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Siguientes pasos….Caracterización de Materiales Cementicios

INGENIERÍA UC

20

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Caracterización Fundamental de reacciones asociadas a MCS

CALORIMETRÍA ISOTÉRMICA

Page 21: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Siguientes pasos….Caracterización de Materiales Cementicios

INGENIERÍA UC

21

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Caracterización Fundamental de reacciones asociadas a MCS

DIFRACTOMETRÍA LÁSER (PSD)

Fuente: Horiba

Page 22: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete

Siguientes pasos….Caracterización de Materiales Cementicios

INGENIERÍA UC

22

Industria del Cemento Ceniza de Cascarilla de Arroz Objetivos

Programa Experimental Resultados y Discusión Conclusiones

Caracterización Fundamental de reacciones asociadas a MCS

ESTUDIO DE REOLOGÍA

Fuente: TA

Page 23: Rice Husk Ash : a promising alternative for sustainable, durable and high strength concrete