Producción de hormigón verde a partir de ceniza de cascarilla de arroz y residuos de vidrio como sustitutos del cemento

Production of green concrete from rice husk ash and glass wastes as cement substitutes

Este trabajo explora el uso de residuos de vidrio (RV) como material puzolánico para mejorar las propiedades del hormigón preparado con ceniza de cascarilla de arroz (CCA). Se prepararon relaciones en masa CCA:RV 1:0, 1:1, 1:2 y 1:3 (CCA +RV = 5% en masa) como reemplazo del cemento. Se evaluó el asentamiento, la resistencia a compresión y las emisiones de CO₂. Los resultados evidenciaron que el asentamiento y la resistencia de las mezclas ´preparadas fueron mayores a las presentadas por el hormigón preparado con ceniza de cascarilla de arroz. La mayor resistencia a compresión se observó en la mezcla 3:1. Las emisiones de CO2 disminuyeron con la incorporación de ceniza y residuos de vidrio. La incorporación de RV en hormigón preparado con CCA representa una buena alternativa para la disposición de estos residuos.

INTRODUCCIÓN

El hormigón ha sido por siglos, el material de construcción más utilizado en todo el mundo, siendo preferido por sus adecuadas propiedades térmicas y de resistencia, alta durabilidad y bajo costo de mantenimiento [1]. Sus componentes principales son los agregados pétreos y el cemento, sin embargo, la industria relacionada con este último, consume alrededor del 14 % de la energía total (con una producción alrededor de 3,4 GJ por cada tonelada producida) y emite aproximadamente el 8 % de las emisiones globales de CO₂ (generando alrededor de 630 Kg de CO2 por tonelada producida) [2]. Los efectos nocivos de la industria cementera en el ambiente han llevado a los científicos a buscar residuos industriales y agroindustriales localmente disponibles como sustitutos del cemento [3]. Los efectos de diferentes sustitutos cementantes como la ceniza de cascarilla de arroz y el polvo de residuos de vidrio están relacionados con sus propiedades químicas (puzolánicas), proporcionando sílice amorfa que reacciona con los productos de hidratación del cemento [4]. En el año 2018, se estimaron alrededor de 103 millones de residuos de vidrio provenientes de la industria mundial de bebidas, de envasado de alimentos, automotriz, médica y química, entre otras. El vidrio es un material de naturaleza amorfa, con un elevado contenido de calcio y silicio, lo que incrementa la reacción puzolánica, mejorando así la naturaleza cementosa [5]. El uso de residuos de vidrio como sustituto cementante, ha sido desarrollada como una estrategia para la valorización de vidrio post-consumo. La sustitución del 5, 10, 15 y 20 % de cemento por residuos de vidrio fue reportada por Raju et al. [6], quienes informaron que la resistencia a la compresión disminuye con un porcentaje creciente de residuos de vidrio. La mezcla de hormigón con 5 % de reemplazo mostró la mejor resistencia a la compresión (20 % superior al hormigón de referencia).