Evaluación de arcillas caoliníticas de Moa para la producción de cemento de base clínquer–arcilla calcinada–caliza (LC3)

Autores/as

  • Roger S. Almenares-Reyes Departamento de Metalurgia, Instituto Superior Minero Metalúrgico
  • Adrian Alujas-Díaz Universidad Central de Las Villas
  • Lisandra Poll-Legrá Departamento de Metalurgia, Instituto Superior Minero Metalúrgico
  • Pedro R. Bassas-Noa Centro de Investigaciones del Níquel
  • Sergio Betancourt-Rodríguez Universidad Central de Las Villas
  • José F. Martirena-Hernández Universidad Central de Las Villas
  • Carlos A. Leyva-Rodríguez Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa

Palabras clave:

arcillas calcinadas, actividad puzolánica, cemento LC3, solubilidad alcalina, materiales cementicios.

Resumen

Se analizaron materiales arcillosos procedentes de dos afloramientos de la región de Moa para determinar su potencialidad de uso como material cementicio suplementario en la producción de cementos ternarios de base clínquer–arcilla calcinada–caliza. Las arcillas se caracterizaron mediante espectroscopía de absorción atómica (EAA), difracción de rayos X (DRX), espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR) y análisis termogravimétrico (ATG). Estos métodos revelaron en las arcillas alto contenido de aluminio, moderado contenido de caolinita, una estructura desordenada y presencia de impurezas. La solubilidad del aluminio y el silicio en álcali y la resistencia a la compresión de los sistemas LC3 es proporcional a su contenido en la arcilla, siendo superior para la de mayor contenido de caolinita y mayor desorden estructural (afloramiento D1), aunque la arcilla de ambos afloramientos pueden constituir materiales cementicios suplementarios en la producción de cementos ternarios de base clínquer–arcilla calcinada–caliza. El rango de activación térmica adecuado para ambas arcillas se ubica entre los 650 ºC y 850 ºC.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Roger S. Almenares-Reyes, Departamento de Metalurgia, Instituto Superior Minero Metalúrgico

Máster en Metalurgia. Profesor Asistente del Departamento Metalurgia - Química.

Adrian Alujas-Díaz, Universidad Central de Las Villas

Doctor en Ciencias Técnicas. Profesor Auxiliar. Facultad de Química - Farmacia.

Lisandra Poll-Legrá, Departamento de Metalurgia, Instituto Superior Minero Metalúrgico

Máster en Metalurgia. Profesora Instructora del Departamento Metalurgia - Química.

Pedro R. Bassas-Noa, Centro de Investigaciones del Níquel

Máster en Ciencias. Director de la Unidad de Proyectos de Laboratorio.

Sergio Betancourt-Rodríguez, Universidad Central de Las Villas

Doctor en Ciencias Técnicas. Profesor Titular de la Facultad de Construcciones.

José F. Martirena-Hernández, Universidad Central de Las Villas

Doctor en Ciencias. Profesor Titular. Director del Centro de Investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales.

Carlos A. Leyva-Rodríguez, Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa

Doctor en Ciencias Geológicas. Profesor Titular de la Facultad de Geología.

Citas

ALUJAS, A.; FERNÁNDEZ, R.; QUINTANA, R.; SCRIVENER, K. L. & MARTIRENA, F. 2015a: Pozzolanic reactivity of low grade kaolinitic clays : Influence of calcination temperature and impact of calcination products on OPC hydration. Applied Clay Science 108: 94–101.

ALUJAS, A.; ALMENARES, R. S.; BETANCOURT, S. & LEYVA, C. 2015b: Pozzolanic Reactivity of Low Grade Kaolinitic Clays: Influence of Mineralogical Composition. In: K. SCRIVENER & A. FAVIER (editors). Calcined Clays for Sustainable Concrete RILEM Book. Springer Netherlands, Lausanne, p. 339–345.

APARICIO, P. & GALAN, E. 1999: Mineralogical interference on kaolinite crystallinity index measurements. Clays and Clay minerals 47(1): 12–27.

AVET, F.; SNELLINGS, R.; ALUJAS, A.; BEN, M. & SCRIVENER, K. 2016: Development of a new rapid, relevant and reliable (R3) test method to evaluate the pozzolanic reactivity of calcined kaolinitic clays. Cement and Concrete Research 85: 1–11.

BICH, C.; AMBROISE, J. & PÉRA, J. 2009: Influence of degree of dehydroxylation on the pozzolanic activity of metakaolin. Applied Clay Science 44(3): 194–200.

BRINDLEY, G. W. & NAKAHIRA, M. 1959a: The Kaolinite-Mullite Reaction Series: II, Metakaolin. Journal of the American Ceramic Society 42(7): 314–318.

BRINDLEY, G. W. & NAKAHIRA, M. 1959b: The Kaolinite-Mullite Reaction Series: III, The High-Temperature Phases. Journal of the American Ceramic Society 42(7): 319–324.

CASTILLO, R.; FERNÁNDEZ, R.; ANTONI, M.; SCRIVENER, K.; ALUJAS, A. & MARTIRENA, J. F. 2010: Activación de arcillas de bajo grado a altas temperaturas. Revista Ingeniería de Construcción 25(3): 329–352.

FERNÁNDEZ, R.; MARTIRENA, F. & SCRIVENER, K. L. 2011: The origin of the pozzolanic activity of calcined clay minerals: A comparison between kaolinite, illite and montmorillonite. Cement and Concrete Research 41(1): 113–122.

FÖLDVÁRI, M. 2011: Handbook of thermogravimetric system of minerals and its use in geological practice.

GARG, N. & SKIBSTED, J. 2014: Thermal Activation of a Pure Montmorillonite Clay and Its Reactivity in Cementitious Systems. The Journal of Physical Chemistry C 118(21): 11464-11477.

HABERT, G.; CHOUPAY, N.; ESCADEILLAS, G.; GUILLAUME, D. & MONTEL, J. M. 2009: Clay content of argillites : Influence on cement based mortars. Applied Clay Science 43(3): 322–330.

HE, C.; MAKOVICKY, E. & OSBACK, B. 1994: Thermal stability and pozzolanic activity of calcined kaolin. Applied Clay Science 9(3): 165–187.

HE, C.; OSBAECK, B. & MAKOVICKY, E. 1995: Pozzolanic reactions of six principal clay minerals: Activation, reactivity assessments and technological effects. Cement and Concrete Research 25(8): 1691–1702.

HE, H.; YUAN, P.; GUO, J.; ZHU, J. & HU, C. 2005: The influence of random defect density on the thermal stability of kaolinites. Journal of the American Ceramic Society 88(4): 1017–1019.

JUENGER, M. C. G.; PROVIS, J. L.; ELSEN, J.; MATTHES, W.; HOOTON, R. D.; DUCHESNE, J.; COURARD, L.; HE, H.; MICHEL, F.; SNELLINGS, R. & DE BELIE, N. 2012: Supplementary cementitious materials for concrete: characterization needs. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1–15.

LOTHENBACH, B.; SCRIVENER, K. & HOOTON, R. D. 2011: Supplementary cementitious materials. Cement and Concrete Research 41(12): 1244–1256.

MURAT, M. & COMEL, C. 1983: Hydration reaction and hardening of calcined clays and related minerals III. Influence of calcination process of kaolinite on mechanical strengths of hardened metakaolinite. Cement and Concrete Research 13(5): 631–637.

NC/CTN22. 2013: NC 506 Cemento hidráulico. Método de ensayo. Determinación de la resistencia mecánica. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba.

NC/CTN22. 2011: NC 95 Cemento Portland. Especificaciones. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba.

NJILA, T. & DÍAZ-MARTÍNEZ, R. 2016: Estudio químico-mineralógico de los perfiles lateríticos ferrosialíticos en los sectores Téneme, Farallones y Cayo Guam en el noreste de Cuba. Revista Geológica de América Central 54: 67–83.

NJILA, T.; DÍAZ, R.; OROZCO, G. & ROJAS, L. A. 2010a: Un acercamiento a las cortezas de meteorización no niquelíferas del nordeste de Cuba. Minería y Geología 26(2): 14–34.

NJILA, T.; DÍAZ, R.; PROENZA, J. & OROZCO, G. 2010b: Evaluación mineralógica semi-cuantitativa de las cortezas de meteorización no niquelíferas en la región nororiental de Cuba. Minería y Geología 26(4): 1–15.

POLL, L.; ALMENARES, R. S.; ROMERO, Y.; ALUJAS, A.; LEYVA, C. A. & MARTIRENA, J. F. 2016: Evaluación de la actividad puzolánica del material arcilloso del depósito La Delta Moa, Cuba. Minería y Geología 32(1): 15–27.

PONS, J. & LEYVA, C. 1996: Empleo de las arcillas ferrocaoliníticas–gibbsíticas de la región de Moa en los talleres de fundición. Minería y Geología 13: 93–97.

PONS, J.; PÉREZ, O.; RAMÍREZ, B. & RAMÍREZ, M. 1997: Caracterización de las arcillas refractarias de la zona de Cayo Guam y su empleo en la fundición. Minería y Geología 14: 19–23.

RUSSELL, J. D. & FRASER, A. R. 2012: Infrared methods. In: M. H. REPACHOLI (editor). Clay Mineralogy: Spectroscopic and Chemical Determinative Methods. Springer Netherlands, p. 11–67.

SABIR, B.; WILD, S. & BAI, J. 2001: Metakaolin and calcined clays as pozzolans for concrete: A review. Cement and Concrete Composites 23(6): 441–454.

SAMET, B.; MNIF, T. & CHAABOUNI, M. 2007: Use of a kaolinitic clay as a pozzolanic material for cements: Formulation of blended cement. Cement and Concrete Composites 29(10): 741–749.

TEKLAY, A.; YIN, C.; ROSENDAHL, L. & BØJER, M. 2014: Calcination of kaolinite clay particles for cement production: A modeling study. Cement and Concrete Research 61–62: 11–19.

TIRONI, A.; TREZZA, M. A.; SCIAN, A. N. & IRASSAR, E. F. 2014: Potential use of Argentine kaolinitic clays as pozzolanic material. Applied Clay Science 101: 468–476.

TOLEDO FILHO, R. D.; GONÇALVES, J. P.; AMERICANO, B. B. & FAIRBAIRN, E. M. R. 2007: Potential for use of crushed waste calcined-clay brick as a supplementary cementitious material in Brazil. Cement and Concrete Research 37(9): 1357–1365.

VIZCAÍNO, L.; SÁNCHEZ, S.; PÉREZ, A.; DAMAS, S.; SCRIVENER, K. & MARTIRENA, F. 2015: Industrial trial to produce low clinker, low carbon cement. Materiales de Construcción 65(317): e045.

WBCSD/IEA. 2009: Cement Technology Roadmap 2009. Carbon emissions reductions up to 2050. IEA Publications, Paris, 36 p.

YUSIHARNI, B. E. & GILKES, R. 2010: Do heated gibbsite, kaolinite and goethite rehydroxylate? In: 21 St Australian Clay Minerals Conference. Brisbane, Australia, p. 131–134.

Publicado

2016-12-02

Cómo citar

Almenares-Reyes, R. S., Alujas-Díaz, A., Poll-Legrá, L., Bassas-Noa, P. R., Betancourt-Rodríguez, S., Martirena-Hernández, J. F., & Leyva-Rodríguez, C. A. (2016). Evaluación de arcillas caoliníticas de Moa para la producción de cemento de base clínquer–arcilla calcinada–caliza (LC3). Minería Y Geología, 32(4), 63–76. Recuperado a partir de https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistamg/article/view/art5_No4_2016

Artículos más leídos del mismo autor/a

1 2 > >>