La U. Nacional revela que al reemplazar una parte de clínker –principal componente del cemento Portland– por arcilla calcinada y caliza reduciría emisiones sin perder resistencia el producto.
Foto: Agencia de Noticias UNAL
Así lo estableció Claudia Patricia Rodríguez Hidalgo, magíster en Ingeniería de Materiales y Procesos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien estudió el efecto que tendría incorporar de forma conjunta una proporción de arcilla calcinada y caliza, sulfato (SO3) y clínker en cantidades menores a las convencionales.
“Si reducimos el factor clínker en cualquier formulación de cemento mitigamos las emisiones de CO2, pero también tratamos de que cumpla con un buen nivel de servicio y que siga siendo de uso masivo, por eso necesitamos balancear lo que quitamos con materiales alternos, que tienen otros beneficios”, explica la investigadora.
Para su estudio empleó dos arcillas de bajo grado denominadas como A y B, con la caolinita como el mineral representativo en su composición. Ambas se caracterizaron en su estado natural y después de calcinarlas para identificar su condición de máxima reactividad.
“Después empezamos a ver qué le hacían las arcillas calcinadas al material con las adiciones comunes del cemento –como caliza, sulfato y el mismo clínker– para entender cómo se da la sinergia entre esos participantes”, detalla la investigadora, quien preparó mezclas en proporciones coherentes a las empleadas en la industria.
De estas mezclas se evaluó su resistencia a la compresión, si es manejable, si se endurece lo suficiente en tiempos razonables y su durabilidad, entre otros aspectos.
Además, se hicieron pruebas de calorimetría, relacionadas con la capacidad del cemento para reaccionar y emitir calor cuando la mezcla entra en contacto con el agua.
“Esto es importante porque, por ejemplo, al hacer un vaciado, muchas veces se debe adicionar incluso hielo para que el calor que se libere no sea tan fuerte que agriete las estructuras”, explica la investigadora Rodríguez.
Resultados
Entre los resultados de la experimentación se evidenció que, aunque el clínker fue el factor más importante para el desarrollo de resistencias mecánicas a edades tempranas, y la arcilla calcinada no tuvo mucho peso durante los días 1 y 3, la resistencia a la compresión sí se volvió significativa mientras avanzó la hidratación, llegando a ser comparable en magnitud al clínker.
En cuanto a la liberación de energía, se encontró que esta era mayor en las mezclas con arcilla que en un cemento sin adiciones, y respecto a la durabilidad del material, se determinó que este cuenta con una red de poros más fina que no permite que agentes dañinos entren, lo que lo hace más perdurable.
Las mejoras en el desempeño son proporcionales al contenido de arcilla calcinada, un hallazgo importante para, en un futuro, proveer a la industria de la construcción de materiales de calidad más sostenibles, que pueden alcanzar una reducción de emisiones de CO2 entre un 15 y 30 %.
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