Estudio comparativo de pastas de cemento adicionadas con catalizador de craqueo catalítico usado (FCC), y metacaolín (MK)
Resumen
Este artículo es parte de un proyecto de investigación cuyo objetivo principal es evaluar el desempeño de un residuo de una refinería de petróleo, como adición al cemento Portland con el fin de establecer la viabilidad de su aplicación en materiales de construcción. Este residuo denominado catalizador usado a partir del proceso de craqueo catalítico (fcc) procede de las unidades de ruptura catalítica en lecho fluido y está compuesto principalmente por sílice y alúmina. Se analizó la hidratación en pastas de cemento adicionadas con el fcc, y se hizo una comparación con la adición de metacaolín (mk). Para realizar el estudio, se prepararon pastas de cemento Portland Ordinario (opc), adicionadas en porcentajes del 10 y 20% de fcc y mk como reemplazo de cemento. La actividad puzolánica de las adiciones y el tipo de productos de hidratación se determinaron mediante las técnicas de difracción de rayos X (drx) y del análisis termogravimétrico (tg/dtg). Como fases principales del proceso de hidratación en las pastas adicionadas con fcc se encontraron silicatos cálcicos hidratados (csh), aluminatos cálcicos hidratados (cah), y silico-aluminatos cálcicos (cash), productos similares a los obtenidos en pastas adicionadas con metacaolín.Descargas
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esReferencias bibliográficas
Gary J.H., y Handwerk G., (2003). Refino de Petróleo. Reverté, Barcelona. 392 p.
Soriano M.L., (2007). Nuevas aportaciones en el desarrollo de materiales cementantes con residuo de catalizador de craqueo catalítico (FCC); Trabajo de grado (Doctorado). Universidad Politécnica de Valencia; Departamento de Ingeniería de la Construcción y de Proyectos de Ingeniería Civil. Espa-a, 384 p.
Payá J., Monzó J., and Borrachero M., (2001). Physical, chemical and mechanical properties of fluid catalytic cracking catalyst residue (FC3R) blended cements. En: Cement and Concrete Research, Vol. 31, pp. 57-61. http://dx.doi.org/10.1016/s0008-8846(00)00432-4
Antiohos S.K., Chouliar E., and Tsimas S., (2006). Re-use of spent catalyst from oil-cracking refineries as supplementary cementing material. En: China Particuology, Vol. 4 (2), pp. 73-76. http://dx.doi.org/10.1016/s1672-2515(07)60238-3
Torres J., Baquero E., and Silva A., (2009). Evaluación de la actividad puzolánica de un residuo de la industria del petróleo. En: Revista Dyna, A-o 76. Vol. 158, pp. 49-53.
Trochez J., Torres J., y Mejía de Gutiérrez R., (2010). Estudio de la hidratación de pastas de cemento adicionadas con catalizador de craqueo catalítico usado (FCC) de una refinería colombiana. En: Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, Vol. 55, pp. 26-34.
Shvarzman A. et al., (2003). The effect of dehydroxilation/amorphization degree on pozzolanic activity of kaolinite. En: Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp. 405-416. http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(02)00975-4
Rahier H., Wullaert B., and Van Mele B., (2000). Influence of the degree of dehydroxilation of Kaolinite on the properties of aluminosilicate glasses. En: Thermal Analysis Calorimetry, Vol. 62, pp. 417-427. http://dx.doi.org/10.1023/A:1010138130395
Mejía de Gutiérrez R., Torres J., y Guerrero C.E., (2004). Análisis del proceso térmico de producción de una puzolana. En: Materiales de Construcción, Vol. 54 (274), pp. 65-72. http://dx.doi.org/10.3989/mc.2004.v54.i274.233
Torres J., Mejía de Gutiérrez R., y Puertas F., (2007). Efecto de la temperatura de tratamiento de un caolín en la permeabilidad a cloruros de morteros adicionados. En: Materiales de Construcción, Vol. 57 (285), pp. 35-43. http://dx.doi.org/10.3989/mc.2007.v57.i285.39
Mejía de Gutiérrez R., Torres J., Vizcayno C., and Castello R., (2008). Influence of the calcination temperature of kaolin on the mechanical properties of blended mortars and concretes. En: Clay Minerals, Vol. 43, pp. 177–183. http://dx.doi.org/10.1180/claymin.2008.043.2.02
Batis G., Pantazopoulou P., Tsivilis S., and Badogiannis E., (2005). The effect of metakaolin on the corrosion behaviour of cement mortars. En: Cement and Concrete Composites, Vol. 27, pp. 125-130. http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.02.041
Courard L. et al., (2003). Durability of mortars modified with metakaolin. En: Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp. 1473-1479. http://dx.doi.org/10.1016/s0008-8846(03)00090-5
Frías M., and Cabrera J., (2000). Pore size distribution and degree of hydration of metakaolincement pastes. En: Cement and Concrete Research, Vol. 30, pp. 561-569. http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00203-9
Mejía de Gutiérrez R., Delvasto S., y Talero R., (2000). Una nueva puzolana para materiales cementicios de elevadas prestaciones. En: Materiales de Construcción, Vol. 50 (260), pp. 5-12. http://dx.doi.org/10.3989/mc.2000.v50.i260.386
Poon C., Azhar S., Anson M., and Wong Y., (2003). Performance of metakaolin concrete at elevated temperatures. En: Cement and Concrete Composites, Vol. 25, pp. 83-89. http://dx.doi.org/10.1016/s0958-9465(01)00061-0
Razak H.A., and Wong H.S., (2005). Strength estimation model for high-strength concrete incorporating metakaolin and silica fume. En: Cement and Concrete Research, Vol. 35, pp.688-695. http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.05.040
Boddy A., Hooton R.D., and Gruber K.A., (2001). Long-Term Testing of the Chloridepenetration Resistance of Concrete Containing High-Reactivity Metakaolin. En: Cement and Concrete Research, Vol. 31, pp. 759-765. http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(01)00492-6
Asbridge A.H., Chadbourn G.A., and Page C.L., (2001). Effects of Metakaolin and the Interfacial Zone on the Diffusion on chloride ions through Cement Mortars. En: Cement and Concrete Research, Vol. 31, pp. 1567-1572. http://dx.doi.org/10.1016/s0008-8846(01)00598-1
Payá J., Monzó J., Borrachero M., and Velázquez S., (2004). Chemical activation of pozzolanic reaction of fluid catalytic cracking residue (FC3R) in lime pastes: thermal analysis. En: Advances in Cement Research, Vol. 19, pp. 123-130. http://dx.doi.org/10.1680/adcr.2004.16.3.123
Payá J., Monzó J., Borrachero M., Velázquez S., (2007). The chemical activation of pozzolanic reaction of fluid catalytic cracking catalyst residue (FC3R) in lime pastes. En: Advances in Cement Research, Vol. 19, pp. 9-16. http://dx.doi.org/10.1680/adcr.2007.19.1.9
Payá J., Monzó J., Borrachero M., and Velázquez S., (2003). Evaluation of the pozzolanic activity of fluid catalytic cracking catalyst residue (FC3R), Thermogravimetric analysis studies on FC3R-Portland cement pastes. En: Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp. 603-609. http://dx.doi.org/10.1016/s0008-8846(02)01026-8
Massazza F., (1993). Pozzolanic cements. En: Cement and Concrete Composites, Vol. 15, pp. 185-214 http://dx.doi.org/10.1016/0958-9465(93)90023-3
Frías M., and Cabrera J., (2001). Influence of MK on the Reaction Kinetics in MK/lime and Mkblended cement systems at 20ºC. En: Cement and Concrete Research, Vol. 31, pp. 519-527. http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00465-8
Murat M., (1983). Hydration reaction and hardening of calcined clays and related minerals. I. Preliminary investigation on metakaolinite. En: Cement and Concrete Research, Vol. 13 (2), pp. 259-266. http://dx.doi.org/10.1016/0008-8846(83)90010-8
Torres J., Mejía de Gutiérrez R., Castelló R., y Vizcayno C., (2008). Proceso de hidratación de pastas de OPC adicionadas con caolín tratado térmicamente. En: Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, Vol. 43, pp. 77-85.
Nan S., Hung-Yuan F., Zong-Huei Ch., and Fu-Shung L., (2000). Reuse of waste cataysts from petrochemical industries for cement substitution. En: Cement and Concrete Research, Vol.30, pp. 1773-1783. http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00401-4
Yun-Sheng T., Chen-Lin H., and Kung-Chung H., (2005). The pozzolanic activity of a calcined waste FCC catalyst and its effect on the compressive strength of cementitious materials. En: Cement and Concrete Research, Vol. 35, pp. 782-787. http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.04.026
Falabella E., (1993). Papel das Zeolitas em Catalizadores de Craqueamiento. En: Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo, CYTED. Catalizadores y Absorbentes. Tamices Moleculares. Primer Curso Iberoamericano. Subprograma V. Red Temática VA.
Kakali G, Perraki T., Tsivilis S., and Badogiannis E. J., (2001). Thermal treatment of kaolin: the effect of mineralogy on the pozzolanic activity. En: Applied Clay Science, Vol. 20, pp. 73-80. http://dx.doi.org/10.1016/s0169-1317(01)00040-0
Lee W.K.W., y Van Deventer J.S.J, (2003). Use of infrared Spectroscopy to study eopolimerization of heterogeneous Amorphous Aluminosilicates. Langmuir. Vol. 19, pp 8726-8734. http://dx.doi.org/10.1021/la026127e
Rahier H., Wullaert B., and Van Mele B., (2000). Influence of the degree of dehydroxilation of Kaolinite on the properties of aluminosilicate glasses. En: Journal Thermal Analysis Calorimetry, Vol. 62, pp. 417-427. http://dx.doi.org/10.1023/A:1010138130395
Prud'homme E., Michaud P., Joussein E., Peyratout C., Smith A., and Rossignol S., (2011). In situ inorganic foams prepared from various clays at low temperature. En: Applied Clay Science, Vol. 51, pp. 15–22. http://dx.doi.org/10.1016/j.clay.2010.10.016