Estudio del efecto del tamaño de partícula de escoria de aluminio calcinada utilizada como remplazo parcial de cemento en las propiedades mecánicas de morteros
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Date
2022
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Publisher
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Abstract
En este trabajo se utilizó escoria de aluminio, proveniente de la industria secundaria de aluminio, que fue calcinada y lavada para usarla como sustituto parcial de cemento en una mezcla para fabricar morteros. La escoria de aluminio sustituyo el 5 % del cemento en la mezcla, en tres tamaños dé partículas diferentes: entre 300 µm y 150 µm, entre 150 µm y 75 µm y menos de 75 µm. Para ello, se pulverizaron 5 kg de escoria de aluminio en un molino rotatorio durante 30 min a 1.000 rpm, utilizando 12 bolas de acero. A continuación, se llevó a cabo un proceso de separación del tamaño de las partículas para garantizar el tamaño requerido.
Posteriormente, se realizó el proceso de calcinación en un horno con una rampa de temperatura de 8 horas hasta alcanzar los 1.200 °C, luego se mantuvo a esa temperatura durante 2 h y se enfrió durante 12 h al aire. La calcinación de la escoria de aluminio aglomero el material, por lo que fue necesario un proceso de maceración y un segundo proceso de separación granulométrica para recuperar la granulometría de antes de la calcinación. Posteriormente, se fabricaron los morteros a los que se les realizaron ensayos de fluidez y densidad al concreto, así como ensayos de compresión y flexión a los 7, 28 y 56 días de curado. También se hicieron pruebas de absorción y densidad relativa a los 28 días de curado. La escoria de aluminio se caracterizó mediante el método de difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y espectroscopia de dispersión de energía. Los resultados mostraron que el proceso de lavado realizado a la escoria de aluminio atenuó la presencia de AlN, y que el proceso de calcinación promovió la cristalización del material y la transformación de las fases hasta obtener ´únicamente: Al2O3 y MgAl2O4. Finalmente, las propiedades mecánicas de los morteros fueron iguales y en algunos casos mejores que las propiedades de morteros de referencia (morteros realizados con cemento puro).
Description
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In this work washed calcinated aluminum dross, coming from aluminum secondary production, was used as a substitute of cement in a mixture to make mortars. The aluminum dross replaced 5 % of cement in the mixture in three different particle sizes: between 300 µm and 150 µm, between 150 µm and 75 µm and less than 75 µm. Five kilograms of aluminum dross were pulverized in a rotary mill during 30 min at 1.000 rpm using 12 steel balls. Then, a particle size separation process was performed to ensure the required particle size. The calcination process in the dross was carried out in a furnace using a temperature ramp of 8 hours until reaching 1.200 ºC, then this temperature was sustained during 2 h and after cooled for 12 h in air. The calcination of the aluminum dross produced the material agglomeration, therefore, maceration and second particle size separation processes were required in order to recover the original particle size. Afterwards, mortars were fabricated. Fluidity and density tests were done to the mortars as well as compression and flexure tests at 7, 28 and 56 days of curing. Also, absorbtion and relative density tests were done after 28 days of curing. The aluminum dross was characterized using x-ray diffraction method, scanning electronic microscopy and energy dispersive spectroscopy. The results showed that the washing process diminished the amount of AlN in the aluminum dross, and the calcination promoted the critalization and the phase transformation to the Al2O3 and MgAl2O4 phases. Finally, the mechanical properties of the mortars were equal and in some cases better than the reference mortars (done with pure cement)