Ecological aspects in the application of geopolymer composites on road surfaces

Aspectos ecológicos en la aplicación de compuestos geopolímeros en firmes de carreteras

El artículo presenta, basándose en investigaciones preliminares, la posibilidad de utilizar un compuesto geopolímero como capa protectora de estructuras de ingeniería, que la proteja contra el impacto de factores nocivos del entorno, así como contra los efectos de interacciones mecánicas. Las soluciones más comunes de tales capas son los aislamientos a base de piensos sintéticos, betunes - productos obtenidos en el proceso de transformación del petróleo crudo. Se presenta el aspecto ecológico de la aplicación de materiales geopolímeros y el proceso de su producción. Se consideran los problemas tecnológicos de la aplicación de capas protectoras de geopolímeros a escala industrial. Se presentan los resultados de una investigación propia sobre la influencia del espesor de la capa de compuesto geopolimérico en la adherencia al hormigón a base de cemento Portland, en la que se tuvo en cuenta el método de compactación del compuesto.

INTRODUCCIÓN

La industria cementera es responsable del 5% de las emisiones mundiales de CO2, lo que supone casi el 20% de las emisiones industriales. Cada tonelada de cemento producida emite unas 0,81 toneladas de CO2 a la atmósfera (Benhelal et al., 2012; Siemieniuk, Szatyłowicz, 2018). En poco tiempo, las cementeras se harán notar como uno de los principales culpables del calentamiento global, lo que dará lugar a la imposición de nuevas tasas de emisión, a consecuencia de las cuales el precio del clínker Portland puede aumentar hasta varias decenas de puntos porcentuales. Una excelente alternativa a los cementos Portland parecen ser los ligantes geopolímeros. Se caracterizan por sus mejores propiedades en comparación con el hormigón obtenido a partir de cementos basados en clinker Portland. Estas propiedades incluyen: alta resistencia a la compresión y a la flexión, incluida una alta resistencia temprana, buena resistencia química y térmica, alto grado de adherencia con el acero, contracción mínima, sin corrosión de la armadura. Además, la producción de geopolímero, incluidas todas las materias primas necesarias para obtenerlo, provoca entre 4 y 8 veces menos emisiones de CO₂ (Mikuła et al., 2014; Zhang, 2015). Uno de los materiales utilizados para obtenerlo son las cenizas volantes, que son un subproducto de la combustión del polvo de carbón en las centrales eléctricas, y también se crean en las calderas de lecho fluidizado. Esto hace que la tecnología del hormigón geopolímero sea "verde" y tenga un gran potencial de desarrollo.

El proceso de obtención y la estructura de los geopolímeros

La síntesis de geopolímeros consiste en la activación alcalina de material puzolánico. El material puede ser principalmente cenizas volantes procedentes de la combustión de polvo de carbón, el activador es una solución de una base fuerte (NaOH o KOH) con silicato sódico o potásico. La pasta obtenida se endurece después de la activación a temperatura elevada dando un material amorfo, que recuerda al hormigón a base de cemento Portland, pero con otras propiedades, es decir, alta resistencia temprana, buena resistencia a la corrosión química, alta resistencia a altas temperaturas, resistencia a las heladas (Hynowski et al., 2017).