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Estudio de la adición de arcillas calcinadas en la durabilidad de hormigones Study of the addition of calcined clays in the durability of concrete

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Author(s): Rancés Castillo Lara | Mathieu Antoni | Adrián Alujas Díaz | Karen Scrivener | José Fernando Martirena Hernández

Journal: Revista Ingeniería de Construcción
ISSN 0718-5073

Volume: 26;
Issue: 1;
Start page: 25;
Date: 2011;
Original page

Keywords: Arcillas calcinadas | durabilidad | absorción capilar | porosidad | productos de hidratación | Calcined clays | durability | capillary absorption | porosity | hydration products

ABSTRACT
Actualmente son bien conocidas las ventajas económicas y medioambientales de la sustitución del clínker de cemento por otros materiales cementicios suplementarios. Las arcillas calcinadas en forma de metacaolín han recibido por ejemplo especial atención en años recientes. Se conoce que estas adiciones, cuando se añaden a morteros y hormigones, mejoran tanto su resistencia mecánica como su durabilidad. El objetivo de este trabajo es evaluar el comportamiento de las propiedades físico-mecánicas y la durabilidad en microhormigones, empleando arcillas calcinadas y molidas como material sustituyente del 30% en peso del cemento Pórtland ordinario (CPO). Para ello se utilizó una tierra arcillosa, compuesta principalmente por mineral caolín de bajo grado de pureza, para la obtención de arcillas calcinadas como minerales cementicios suplementarios. Los mejores resultados se resistencia a la compresión a los 28 días se obtuvieron para la arcilla sedimentada y calcinada, la cual posee mayor contenido de mineral caolín debido a un proceso de purificación por sedimentación de la materia prima acometido sólo para esta adición. Sin embargo, los ensayos de absorción de agua por capilaridad arrojaron los mejores resultados para el suelo arcilloso calcinado, el cual posee una elevada finura en comparación al resto de los materiales estudiados. Los menores valores mostrados por esta adición, tanto de porosidad capilar como de sorptividad, indican que existió un predominio del fenómeno de la compacidad e impermeabilidad, lograda en la matriz cementicia al usar un material tan fino, por encima del efecto de la reacción puzolánica. Estudios en la microestructura del gel de C-S-H, usando energía dispersiva por rayos-X (EDX), demostraron como el empleo de arcillas calcinadas en sustitución del CPO favorece la formación de productos de hidratación más estables, principalmente monosulfos del tipo hemicarbo y monocarbo, lo cual es conveniente para el hormigón ante la posible acción de diferentes mecanismos de degradación.Currently economical and environmental advantages of cement clinker replacement by other supplementary cementious materials are well known. For example calcined clays, such as metakaolin, have drawn special attention during recent years. It is well known that these admixtures added to mortars and concretes improve mechanical strength as well as durability. The purpose of this study is to evaluate the behavior of physical-mechanical properties and durability in micro-concretes, by employing calcinated and grinded clays as replacement material, by 30% of ordinary Portland cement (OPC). Therefore, clay soil was employed, which is mainly composed by low-purity-kaolin mineral, so as to obtain calcined clays to be used as supplementary cementious minerals. Best results for compressive strength at 28 days were obtained by sedimentary calcined clays, which have higher content of kaolin mineral thanks to a purification process by means of raw material sedimentation conducted on this admixture only. Nevertheless, capillary water absorption tests delivered best results for calcined clay soil, which finesse is quite high. Lower values showed by this admixture, as much for capillary porosity and sorptivity, revealed there was a predominance of compaction and impermeability phenomena achieved by cementious matrix using such fine material, over the effect of puzzolanic reaction. Micro-structure studies on C-S-H gel, employing energy dispersive x-ray (EDX) technique, demonstrated that the use of calcined clays as replacement of RPC favors the creation of quite stable hydration products, mainly monosulfos of hemicabo and monocarbo types, which is convenient for concrete against possible deterioration actions from different mechanisms.
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