Estudio Mediante Trazadores de la Disolución de Hidratos de Cemento Portland y sus Implicaciones en la Durabilidad e Impacto Ambiental de los Materiales de Construcción

Abstract

Los residuos representan una enorme pérdida de recursos tanto materiales como energéticos. Las cifras de producción total de residuos en la UE y la comunidad Europea de libre comercio aumentaron casi un 10% entre 1990 y 1995, mientras que el crecimiento económico fue de sólo 6,5% aproximadamente. Se estima que Europa genera más de 3 mil millones de toneladas de residuos cada año, de los cuales prácticamente el 1% son peligrosos. Estos representan un riesgo para el medio ambiente y para la salud humana si no son gestionados y tratados de forma segura. Por otro lado, la preocupación actual en disminuir las emisiones de CO2 en el medio ambiente nos conduce a la búsqueda de cementos que emitan menos CO2 en su proceso de fabricación. Por tanto, son dos los problemas ambientales existentes a la vez: la gestión de los residuos industriales con gran concentración de metales pesados y la preocupación en producir cementos que emitan menos CO2. El desarrollo de cementos que contengan residuos industriales con elevada concentración de metales pesados puede resolver los dos problemas planteados. Por un lado la incorporación de residuos industriales disminuye la cantidad de clinker necesaria, con lo que las emisiones de CO2 generadas en su fabricación son asimismo menores. Por otro lado los metales y metaloides presentes en los residuos se incorporan a las fases del clinker quedando total o parcialmente inmovilizados. Sin embargo, su presencia puede afectar al proceso de hidratación, así como a la durabilidad del hormigón. En consecuencia hay un creciente interés en caracterizar los productos de hidratación en presencia de estos contaminantes, a fin de entender las interacciones entre los iones de metales pesados y metaloides y las fases de cemento durante el proceso de hidratación del mismo. Este trabajo se inscribe en un estudio más amplio cuyo objetivo es desarrollar los procedimientos adecuados que contribuyan a dilucidar los mecanismos que rigen los fenómenos de inmovilización y liberación de metales en matrices cementantes. Para ello se ha desarrollado una metodología de obtención de fases hidratadas a partir de fases puras. Concretamente se ha estudiado la hidratación de C3S mediante las técnicas de difracción de rayos X (XRD), de la microscopia electrónica de barrido (SEM) y de análisis termogravimétrico (TGA). Esto ha permitido establecer las condiciones experimentales (masa de C3S, masa de agua, relación a/c y tiempo de mezcla) que han permitido definir una metodología para obtención de las fases hidratadas de C3S. Finalmente se ha aplicado la metodología desarrollada para la obtención de productos de hidratación dopados con Germanio y Antimonio. Los resultados obtenidos han conducido a una serie de recomendaciones a partir de la cual desarrollar futuros trabajos en esta línea de investigación.