Prediction model based on response surface methodology for the design of low-carbon cement pastes based on wheat straw ash and silica fume
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Date
2023
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Abstract
La industria del cemento y el hormigón es responsable entre el 5% y 7% de las emisiones de CO2 antropogénicas mundiales, y se espera que sigan en aumento debido a la alta demanda de viviendas e infraestructuras. Por ello, una alternativa para mitigar las emisiones de CO2 es el uso de materiales cementicios suplementarios (SCM). Estos materiales se utilizan tanto en la producción de cemento, como in-situ, entre los más conocidos se encuentran cenizas volantes, humo de sílice, polvo de caliza, metacaolín, etc. Los subproductos agrícolas e industriales son viables como SCM con características físico-químicas que pueden beneficiar las propiedades del hormigón. Una limitación de los SCM es el hecho de que no todos están disponibles localmente por lo que es recomendable producir y utilizar los disponibles en cada lugar. Por otro lado, en Chile para el periodo 2022/2023 se estima aproximadamente 1.805.683 toneladas métricas de rastrojos de paja de trigo que puede reutilizarse y transformarse en ceniza de paja de trigo (WSA), un potencial SCM, el que según cada región que se encuentre varían sus propiedades. Sin embargo, estudios muestran que su incorporación en la matriz cementante no permite alcanzar el rendimiento mecánico de una pasta de cemento convencional. Para mitigar los efectos adversos que produce la incorporación de WSA a la matríz cementante, es que la incorporación de Silica Fume (subproducto industrial) puede compensar las pérdidas de resistencia, principalmente por su eficiencia puzolanica. En la presente investigación desarrollada con pastas cementantes híbridas, se analizó el comportamiento de la inclusión conjunta de WSA y SF con pruebas físicas, químicas y mecánicas para evaluar su desempeño, los rangos de reemplazo son de hasta un 20% y 10% respectivamente en peso. Los resultados muestran que para cualquier sustitución de cenizas de paja de trigo entre 0 y 20% en combinación con SF por encima de 5%, se reducen las pérdidas de resistencia a la compresión desde los 28 días de curado.
Description
Tesis (Master in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile., 2023
Keywords
Cemento, Materiales ecológicos, Optimización, Modelo de predicción, ANOVA, WSA, Humo de sílice