Los ingenieros de la Universidad de Rice han desarrollado un aglutinante compuesto hecho principalmente de cenizas volantes, un subproducto de las centrales eléctricas de carbón, que puede reemplazar el cemento Portland en el hormigón.

El material no tiene cemento y es respetuoso con el medio ambiente. según el científico de materiales de Rice Rouzbeh Shahsavari, quien lo desarrolló con el estudiante de posgrado Sung Hoon Hwang.

El aglutinante de cenizas volantes no requiere el procesamiento a alta temperatura del cemento Portland, sin embargo, las pruebas demostraron que tiene la misma resistencia a la compresión después de siete días de curado. También requiere solo una pequeña fracción de los químicos de activación a base de sodio que se utilizan para endurecer el cemento Portland.

Los resultados se informan en el Revista de la Sociedad Americana de Cerámica .

Más de 20 mil millones de toneladas de concreto se producen en todo el mundo cada año en un proceso de fabricación que contribuye del 5 al 10 por ciento del dióxido de carbono a las emisiones globales. solo superados por el transporte y la energía como los mayores productores de gases de efecto invernadero.

Los fabricantes suelen utilizar una pequeña cantidad de cenizas volantes ricas en silicio y aluminio como complemento del cemento Portland en el hormigón. "La industria típicamente mezcla de un 5 a un 20 por ciento de cenizas volantes en cemento para hacerlo verde, pero una parte significativa de la mezcla sigue siendo cemento, "dijo Shahsavari, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental y de ciencia de materiales y nanoingeniería.

Los intentos anteriores de reemplazar por completo el cemento Portland con un compuesto de cenizas volantes requirieron grandes cantidades de costosos activadores a base de sodio que anulan los beneficios ambientales. él dijo. "Y al final era más caro que el cemento, " él dijo.

Los investigadores utilizaron el análisis de Taguchi, un método estadístico desarrollado para reducir el gran espacio de fase (todos los estados posibles) de una composición química, seguido de optimización computacional para identificar las mejores estrategias de mezcla.

Esto mejoró enormemente las cualidades estructurales y mecánicas de los compuestos sintetizados, Shahsavari dijo:y condujo a un equilibrio óptimo de cenizas volantes ricas en calcio, nanosílice y óxido de calcio con menos del 5 por ciento de un activador a base de sodio.

"La mayoría de los trabajos anteriores se centraron en las llamadas cenizas volantes de tipo F, que se deriva de la quema de antracita o carbones bituminosos en centrales eléctricas y tiene un bajo contenido de calcio, ", Dijo Shahsavari." Pero a nivel mundial, existen fuentes importantes de carbón de menor grado, como el lignito o los carbones subbituminosos. Quemarlos da como resultado un alto contenido de calcio, o tipo C, Ceniza voladora, que ha sido más difícil de activar.

"Nuestro trabajo proporciona un camino viable para la activación eficiente y rentable de este tipo de cenizas volantes con alto contenido de calcio, allanando el camino para la fabricación ambientalmente responsable de hormigón. El trabajo futuro evaluará propiedades tales como el comportamiento a largo plazo, encogimiento y durabilidad ".

Shahsavari sugirió que se podría usar la misma estrategia para convertir otros desechos industriales, como la escoria de alto horno y las cáscaras de arroz, en materiales cementosos ecológicos sin el uso de cemento.