Evaluación de nuevos materiales aligantes alternativos al cemento portland tradicional para su potencial aplicación en la construcción de viviendas

Abstract

La construcción es la industria con el mayor impacto ambiental en el mundo, debido a la producción de cemento, agregados, transporte, desperdicios de demolición, entre otros. El principal factor contaminante en esta industria es la producción de cemento Portland tradicional (CPT), el cual representa el 7% de emisiones de CO2 a nivel mundial, principalmente debido a (1) la calcinación de piedra caliza y arcilla que da lugar a la obtención del clínker (ingrediente principal del CPT) y (2) el uso excesivo de combustibles derivados del petróleo, para llegar a la temperatura optima de calcinación (aprox. 1450 ºC). Sin embargo, a pesar de estas desventajas el CPT es en la actualidad, el material aligante más usado en esta industria. La reducción de emisiones de CO2 es una prioridad global, por lo tanto, se han propuesto diversas alternativas a los materiales de construcción convencionales. Una de las más prometedoras es la aplicación de tecnología geopolimérica, porque está basada en una reacción química que no requiere procesos de calcinación, la activación alcalina de una matriz amorfa de aluminosilicatos de diversa procedencia. Por lo tanto, la presente investigación buscó fabricar un nuevo material aligante a partir de polvo de Ignimbrita (residuo de proporciones importantes en las Canteras de Añashuayco al norte de Arequipa-Perú), polvo de ladrillo calcinado y mortero reciclado de demolición. Para fabricar este nuevo material de construcción se consideraron los criterios de: (1) resistencia mecánica para su aplicación como mortero estructural (de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)), (2) trabajabilidad de la pasta geopolimérica, (3) costo / beneficio del activante alcalino (Na(OH)) resistencia máxima a la compresión de aligantes y morteros fabricados. Los resultados iniciales mostraron que la resistencia máxima a la compresión uniaxial a temperatura ambiente varían entre 20 y 50 MPa para los aligantes obtenidos de las materias primas propuestas. Haciendo uso de estos aligantes geopolimericos se prepararon muestras de morteros (de relación volumétrica aligante:arena fina de 37.5:62.5) que obtuvieron resultados de resistencia a la compresión de hasta 68MPa, resultados que superan ampliamente los requeridos para mortero estructural según el RNE. La siguiente etapa de la investigación buscó comprender los principales mecanismos microscópicos que determinan la resistencia mecánica de los morteros fabricados en función de temperatura variable (entre -20 y 600 ºC), se pudo notar que a temperaturas superiores a los 450 °C existe una transición de frágil a semi-dúctil, por lo que el mortero geopolimérico de viviendas a esta temperatura no tendría una falla catastrófica. Palabras clave: vivienda colectiva, mortero geopolimérico, tecnología geopolimérica y activación alcalina.