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7/21/2019 Resumen Articulo
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Efecto de acero escoria y cemento Portland en la velocidad de hidratación y la fortaleza de la
escoria de alto horno Pastas
Resumen: En este artículo se presenta un estudio experimental de la influencia de acero básico
_BOS_ escoria de oxígeno y ordinario _OPC_ cemento portland en la resistencia a la compresión y
los mecanismos de hidratación de mezclado a tierra escoria de alto horno granulada _GGBS_pastas . La resistencia a la compresión , se midieron los cambios mineralógicos debido a la
hidratación , los tiempos de fraguado , la alcalinidad de las materias primas , y la solución de los
poros , y la estabilidad de volumen en mezclas binarias y ternarias . Se concluye que la escoria de
acero se puede utilizar como un activador de GGBS y la composición óptima de los materiales se
determinó con un parámetro propuesto llamado " índice de escoria . " La
propiedades medidas en blended mezclas OPC - GGBS -BOS mostraron resultados alentadores
para ser utilizados industrialmente . Los mecanismos de hidratación de las mezclas de escoria
mezclados se discuten y se propone un modelo de hidratación del sistema de mezclado GGBS -
BOS .
DOI: 10.1061/_ASCE_MT.1943-5533.0000149
Base de datos CE epígrafes : Escoria ; Acero ; Hidratación ; cemento Portland ; propiedades del
material.
Autor palabras clave: escoria de acero ; Grounded escoria de alto horno granulada ;
introducción
La escoria es un subproducto de la industria metalúrgica hecha a partir de metales como el
hierro , cobre , plomo o aluminio.
Dependiendo de sus propiedades químicas y físicas , la escoria se puede utilizar en la industria de
la construcción como agregado en bases granulares , asfalto y mezclas de concreto , como
reemplazo de cemento, o en terraplenes o llenar solicitudes . la escoria mas usada de uso general
es la escoria granulada de alto horno explosion _GGBS_ ;
Sin embargo , se están usando otrs tipos de escorias para estudiar sus propiedades cementante
GGBS escoria es un material no metálico que resulta de la combinación del calcio y de magnesio
en piedras calcáreas con los aluminatos y silicatos en mineral de hierro .
La escoria tiene su mayor reactividad hidráulica en el presencia de activadores alcalinos _.
Conforme la hidratación de la escoria implicareacciones químicas y físicas complejas tales como la
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adsorción , de iones cambio , la disolución y la hidrólisis. . En entornos alcalinos altos , la formación
de esta película externa se inhibe y no hay retraso del proceso de hidratación se produce GGBS
como un aglutinante pueden utilizarse de diferentes maneras
Durante la fundicion , arrabio y chatarra se funden y flujos de cal o dolomita se mezclan en la
horno. Con el fin de sacar las impurezas de la fusión del acero , oxígeno a alta presión se inyecta la
eliminación de contaminantes indeseables , que se combinan con la cal o dolomita para producir
la escoria básica _BOS_ al oxígeno. Después de la refinación, el acero líquido se vierte en una
cuchara de colada para continuar el proceso metalúrgico , mientras la escoria se recoge con otros
procesos .
Escoria de acero no se ha utilizado ampliamente como un reemplazo de cementoporque ,
teóricamente, tiene algunas desventajas :
• composición mineralógica Muy variable ;
• Bajo contenido de compuestos de silicatos de calcio reactivo da a la escoria de acero pobres
propiedades cementantes ;
• Alto contenido de calcio y magnesio libre de óxidos causas problemas de expansión de volumen ;
• escoria de acero tiene una mayor densidad que otros aglutinantes ; y la posibilidad de la
lixiviación de metales tales como cromo y molibdeno ha sido un obstáculo ambiental .
A pesar de los problemas asociados con la escoria de acero , que tiene muchos posibilidades para
su uso en la industria del cemento y hormigón. Puede ser utilizado como materia prima en la
producción de clinker como se informó o puede ser mezclado en el cemento como una adición
mineral.
Se puede concluir que BOS escoria parece tener poca actividad hidráulica y al parecer no hay
propiedades puzolánicas , sin embargo , la combinación de Escoria BOS con GGBS y pequeñas
cantidades de un catalizador _GGBS : 52,5 % , BOS : 42,5 % , de catalizador : 5 % _ da resultados
alentadores en términos de resistencia a la compresión . La activación de GGBS se atribuyó en
parte, a la cal presente en la escoria Bos y en parte debido para el catalizador . Además , se
encontró que la GGBS - BOScatalyst
cemento no presentó problemas de expansión
El objetivo principal del presente trabajo fue investigar la
influencia de escoria de acero y de cemento Portland en la evolución de la
resistencia a la compresión y sus efectos en los mecanismos de hidratación
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de mezclas de pastas de escoria de alto horno . Para ello, el mineralógica
cambios debido a la hidratación , los tiempos de fraguado , la alcalinidad
de las materias primas y la solución de los poros , y la estabilidad de volumen
se midieron el consumo de mezclas binarias y ternarias .
Materiales
Los materiales utilizados en esta investigación fueron obtenidos de diferentes fuentes. Un
resumen de ellos se presenta a continuación .
• OPC Comercial clasificado como CEM- 1 de acuerdo con BritishComposición estándar _BS_ EN
197-1 " , las especificaciones y criterios de conformidad de los cementos comunes ".
• GGBS obtenidos de Civil y Marino , una parte de Hanson Reino Unido
El material se comercializa con la norma BS 6699 " Especificaciones para suelo escoria de alto
horno para su uso con cemento portland . "
• BOS obtenidos de Tarmac Reino Unido , desde Corus Scuntrorpe planta , Reino Unido Se molió yse tamizó a través de una micra 600 tamizar antes de ser utilizado . Debido a que el tiempo entre
la molienda y el uso era más de un año , la escoria se considera La composición mineralógica de la
materiales se determinó por análisis de rayos X de difracción y esto se utilizó para cualitativa
caracterización de los materiales
La composición mineral de la GGBS mostró una banda difusa debido a su alta vítrea amorfa y la
composición cristalina pobre.
Los minerales asociados con la escoria de oxígeno básico se muestran. Aunque los patrones de
este material muestran picos asociados a calcio y silicatos _C3S C2S_ , estas dos fases en BOS
escoria son en cantidad insignificante .
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El _Ca_OH_2_ fase portlandita se observó con claridad, su presencia es probablemente debido a
los procesos de meteorización de la escoria .
Programa de Pruebas de Laboratorio
Influencia de la BOS y OPC en la compresión
Fuerza de GGBS Mezclas
Se realizo un programa experimental de laboratorio donde se llevó a cabo . Pega mezcla
_mixtures de la combinación de una o más aglutinantes y agua sin agregados con diferentes
proporciones de GGBS , BOS , y OPC fueron arrojados , curado, y probados.
Caracterización de Ligantes
Varios experimentos se llevaron a cabo con el fin de caracterizar y investigar los mecanismos de
hidratación en GGBS seleccionados mezclados aglutinantes. Los tiempos de fraguado inicial se
determinaron.
Las muestras se mezclaron de acuerdo con el procedimiento presentado anteriormente y se
colocaron inmediatamente dentro de la cámara adiabática . es importante notar que el pH medido
no corresponde a el pH verdadero desarrollado para cada ligante final durante el primer
hidratación . Sin embargo , la comparación de pH entre todas las materias primas puede darle
algunas ideas sobre su potencial alcalinidad.
. cilindros pequeños fueron lanzados para cada mezcla de pasta con botellas de plástico de 50 mm
de diámetro y la longitud de 60 mm . Para todas las mezclas , la proporción de aglutinante de agua
fue de 0,25 y las pruebas se realizaron 48 h después de la fundición . Alrededor de 10 ml de fluido
de poro se expresa a partir de cada muestra y el pH era medido . La muestra recogida se tituló
para pH tan pronto como sea sea posible para evitar la carbonatación . La composiciónmineralógica desarrollado debido a la hidratación proceso para diferentes etapas se determinó
por análisis de difracción de rayos X con el mismo equipo utilizado para identificar los polvos de
cemento . Para esto, se mezclaron las muestras con una relación de aglutinante de agua de 0,25 y
se almacena en pequeñas botellas de plástico con tapas herméticas para protegerlos de
carbonatación . Las botellas se mantuvieron en condiciones controladas de temperatura _20_2 °
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C_ por 3 , 28 , y 90 días. Para cualquier edad deseada , la muestra se retiró de la botella , suelo a
finura inferior a la malla 200 , y probado .
Finalmente , se midió el cambio de longitud para todas las mezclas finales en principios y fines de
la Edad , la determinación de su potencial de expansión o contracción .
Resultados y Discusión
Resistencia a la compresión de GGBS Mezclas
La influencia de la combinación de las materias primas en la Se analizó la resistencia a la
compresión . Como cada resultado corresponde a la media de tres réplicas , la variabilidad de los
experimentos se muestra con barras de error de desviación estándar.
Se puede observar que , para todas las edades , hasta 60 % de sustitución GGBS produce una
ligera reducción en la fuerza , mientras que una mayor reemplazos tienen una más severa
reducción en la fuerza . a 90 día , no había un valor óptimo de sustitución GGBS de 40 % con una
disminución de 6 % en la fuerza . De la misma manera , la reducción de la fuerza medido a los 90
días con un nivel de sustitución de 60 % fue de alrededor de 20 % .
Los resultados de resistencia a la compresión promedio en las diferentes edades para la
combinación de GGBS y BOS.
Estos resultados confirman que ambas escorias necesitan ser activados para desarrollar su pleno
hidráulica propiedades cementantes . En contraste , la combinación de ambas escorias mostró
resultados alentadores resistencia a la compresión de baja resistencia aplicaciones concretas
Como era de esperar , para las mezclas ternarias , la resistencia a la compresión aumenta a medida
que aumenta el porcentaje de OPC . De la misma manera , el comportamiento de cualquier
isolíneas resistencia a la compresión se puede generalizar por dos líneas : una "línea A " se definen
por una línea recta con una pendiente negativa donde , para la misma fuerza , una disminución en
el cantidad de OPC corresponde a un aumento en Is , y una " línea B " donde un aumento del
índice de escoria tiene un efecto limitado en la resistencia a la compresión . En la figura, una
representación esquemática de líneas A y B se ha incluido como líneas discontinuas .
Propiedades de la escoria de Mezclas
El cambio de la profundidad de penetración durante las primeras horas después de la mezcla se
muestra un período puede ser visto por todo carpetas con prácticamente ninguna resistencia a la
penetración y un período donde la resistencia a la penetración aumenta linealmente con el tiempo
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Existen diferencias significativas en la tasa de ajuste inicial para muestras con y sin cemento
portland ; en mezclas de OPC , la Además de cualquier escoria produce relativamente poco retraso
en el inicio de ajuste . La mezcla OPC - GGBS mostró un aumento en la inicial y tiempos de
fraguado final de 18 y 41%, respectivamente, y la mezcla OPC - GGBS - BOS mostró un aumento enel ajuste inicial y final tiempos de 30 y 50 % , respectivamenteMuestra de OPC .
El desarrollo muy temprana edad de la temperatura medida en un células adiabática durante los
primeros 24 h de hidratación se muestra en la figura .10 . Aunque la tasa de aumento de la
temperatura y las temperaturas máximas eran diferentes para cada aglutinante, todas las
muestras tenían un parecido Perfil : un aumento sostenido de la temperatura hasta un máximose
alcanzó el valor seguido de una temperatura constante disminución. Es importante notar que
algunas muestras de escoria tenían una secundaria máximo local . En la muestra de referencia de
OPC , la temperatura aumentó rápidamente durante los primeros 7 hy alcanza una incremento
máximo de 25 ° C , después de este tiempo la muestra comenzó a reducir la temperatura hasta 22
h , cuando el aumento de la temperatura era insignificante .
En las muestras de OPC - GGBS y OPC - GGBS -BOS además desde el pico máximo , algunos puntos
máximos locales o secundarias se midieron . Estos picos máximos locales aparecieron un par de
horas antes de que el pico máximo y fueron seguidos en todos los casos por un punto de inflexión .
Este comportamiento reportado por Roy y Idorn _1982_ Es característico de la hidratación
temprana edad de GGBS , y Shi y el Día _1995_ declaró que los picos secundarios son el resultado
de las reacciones químicas de la escoria granulada y los álcalis utilizadoscomo activadores . De la
mi sma manera , De Schutter _1999_ afirmó que la razón de la presencia de multipeaks
temperatura se puede se explica por el hecho de que la hidratación de los cementos de escoria se
debe a dos reacciones : una reacción Portland y una reacción álcali - escoria . El aumento de la
temperatura para las mezclas de OPC - GGBS y OPC – GGBSBOS era muy similar. El pico máximo
medido fue de alrededor 12 ° C , sin embargo , en el aglutinante ternaria hubo un retraso de 2
haproximadamente . A las 24 h para ambas muestras , hubo restante incrementos de temperatura
. El perfil del aglutinante GGBS – BOS mostró que por sí mismo , que es capaz de desarrollar
algunas reacciones exotérmicas .
La escoria granulada se activa por la escoria de acero , y aunque los valores obtenidos no
muestran reacciones fuertes , puede ser considerado por sí mismo un aglomerante hidráulico
pobres .
. El GGBS , por ejemplo , mostró el valor más bajo de alcalinidad . este resultado se puede explicar
por qué si escoria granulada se mezcla solo con agua , se puede desarrollar sólo un pequeño grado
de hidratación
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Los datos de rayos X para el 100 % de referencia cemento portland portlandita , se formó en el
significativo cantidades de las edades tempranas como el resultado de la hidratación desilicatos de
calcio . Este compuesto se mantuvo estable durante todo elperíodo de investigación. Calcita o
carbonato de calcio _CC_ era presentar , probablemente debido a las pequeñas cantidades de
piedra caliza en el portland cemento .
Durante la mezcla y el curado , el contacto de la muestras con el dióxido de carbono era limitado ,
aunque durante el De rayos X de preparación de las muestras o incluso durante el escaneo de
rayos X ,podría haber habido alguna carbonatación menor. Se puede creído que la carbonatación ,
si está presente , fue mínima y no es responsable de la presencia de carbonato de calcio . El
picoencontrar en 29.4 ° 2_ superpone la calcita y el C3S o _C3_ alita ; sin embargo , disminuye
durante el curado el sentido de que un poco de cemento compuestos tuvieron un retraso de
hidratación . En 3 días, hubo algunos no hidratado y silicatos de calcio _C3 C2_ . Disminuyen en
intensidad Durante el curado , pero a los 90 días hubo algunos restante. Como que se esperaba,
_E_ etringita estaba presente como un compuesto estable.
Las trazas de rayos X para el 40 % de cemento portland y 60 % explosión mezcla de escoria de alto
horno se muestran también en la figura . 12 . El sistema tenía similares productos de hidratación
de cemento portland , sin embargo , la intensidad de portlandita fue menor debido a una menor
cantidad de OPC fue utilizado . Se puede observar que durante todos los períodos estudiados ,
hayno hubo diferencias en la cantidad de hidróxido de calcio y se mantiene constante . A partir de
esta observación , se muestra que durante la hidratación de GGBS en un sistema de cemento
portland, la escoria no consumir el hidróxido de calcio disponible . Los álcalis liberados de cemento
portland son responsables de la activación de la escoria como es se muestra en el modelo de la
figura . 13 dejaron _Roy y Idorn 1982_ . otro minerales que se encuentran en el patrón eran de
calcio calcita , anhidro silicatos y etringita .
El patrón de rayos X para el 60 % GGBS 40 % de mezcla de BOS se muestra en la figura . 14 . Esta
mezcla no tiene ninguna adición de cemento portland y se compone en su totalidad de la escoria .
Es importante notar que desde el patrón de rayos X , no hay evidencia de la presencia de calcio
hidróxido . Este compuesto fue abundante en el acero no hidratada escoria , pero no está presente
en la mezcla de escoria binario hidratado
La estabilidad dimensional de la mezcla que contiene BOS se atribuye a la desgastada condición de
la escoria de acero y de la indemnización que corresponda a la tendencia de la GGBS tener unacierta contracción .
Conclusiones
Las principales conclusiones que se pueden extraer de las conclusiones anteriores son:
1 . La influencia del nivel de reemplazo de OPC y el acero de la escoria
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en la resistencia a la compresión de GGBS aglutinantes mezclados tiene
ha estudiado en detalle. Un parámetro propuesto llamado " escoria
índice " se ha introducido y el valor óptimo hallado fue
0,5 en muestras con OPC .
2 . La escoria de acero utilizado en esta investigación se puede utilizar como activador
para GGBS . El material , naturalmente desgastado en condiciones de laboratorio
condiciones , pueden utilizarse eficazmente en las mezclas ternarias
compuesta de OPC - GGBS -BOS .
3 . No expansión se midió en las mezclas sometidas a ensayo; que da
resultados alentadores para el uso potencial de las mezclas combinadas de
resistido acero y escoria de alto horno