Assessment of the Use of High Volume of Fly Ash in Concrete

2. Assessment of the Use of HighVolume of FlyAsh in Concrete Evaluación del Uso de Altos Volúmenes de Cenizas Volantes en el Hormigón Felipe Rivera*, Mauricio López*, Javier Castro+, Patricia Martínez* *Pontificia Universidad Católica de Chile +Universidad Del Desarrollo Jueves 7 de noviembre de 2013

3. Concentración de CO2 (ppm) Umbral de no-retorno Año Mehta y Monteiro, 2006

4. El cemento es responsable del 7% de las emisiones de CO2 en el mundo Otros 10% Cemento 7% Industrial Electricidad 13% 41% 7% Residencial 22% Transporte IEA, 2012

5. Uso de altos volúmenes de cenizas volantes en el hormigón como reemplazo de cemento Marco teórico Tecnología del hormigón Pastas de cenizas Hormigón de cenizas Experimentación

6. Uso de altos volúmenes de cenizas volantes en el hormigón como reemplazo de cemento Tecnología del hormigón Pastas de cenizas Hormigón de cenizas Hormigón Materiales cementicios Hormigones con cenizas

7. El hormigón es una mezcla de cemento, agua y agregados Esqueleto de agregados de distintos tamaños aglomerados por pasta cementicia Cemento 15-20% Agua 10-15% Agregados 60-75%

8. Los silicatos de calcio hidratado son los responsables de la resistencia del cemento Silicatos de calcio hidratado Hidróxido de calcio Cemento + Agua + rápido

9. Las puzolanas aumentan la resistencia e impermeabilidad del hormigón Silicatos de calcio hidratado Hidróxido de calcio Cemento + Agua + Silicatos de calcio hidratado Hidróxido de calcio lento Puzolana + Agua + Las cenizas volantes son puzolanas artificiales en Chile son tratadas como desecho rápido

10. Hormigones con cenizas tienen mayor resistencia, mayor durabilidad y menor impacto ambiental Hormigones HVFA usa al menos 50% de cenizas además de baja dosis de agua y de cemento Reemplazos de hasta 80% de cemento han tenido buenos resultados La baja resistencia inicial es la principal barrera para su uso en la práctica a pesar de mayor resistencia a edades tardías

11. Uso de altos volúmenes de cenizas volantes en el hormigón como reemplazo de cemento Tecnología del hormigón Pastas de cenizas Hormigón de cenizas

12. Pastas con 60% de CV alcanzan resistencias similares a cementos chilenos Resistencia (MPa) Resistencia (MPa) 40%CV C C 40% CV 60%CV 60%CV CPuz CPuz 80%CV 80%CV Ceniza F Ceniza C t (días)

13. Uso de altos volúmenes de cenizas volantes en el hormigón como reemplazo de cemento Tecnología del hormigón Pastas de cenizas Hormigón de cenizas Permeabilidad Prop. Mecánicas

14. Ensayo de permeabilidad al ion cloruro (ASTM C1202) NaOH 0,3N NaCl 3% m/m Probeta de hormigón

15. Hormigón con cenizas es más impermeable que el hormigón convencional Carga que pasa (C) Más impermeable Efecto ceniza (Δ=+60%) de Moderado a Bajo (ASTM C1202) HC MV C CPuz

16. Ensayo de resistencia eléctrica (Spragg et al. 2013) Probeta de hormigón Fuente de poder / medidor de resistencia Polos

17. Hormigón con cenizas es más impermeable que el hormigón convencional Resistividad eléctrica (Ω∙m) Más impermeable HC Efecto ceniza (Δ=+265%) CPuz C t (días)

18. Ensayo no destructivo de módulo de elasticidad (ASTM C215) Fuente: German Instruments

19. Hormigón con cenizas tiene rigidez similar al hormigón convencional Módulo elástico (GPa) C Efecto ceniza (Δ≈0%) HC Más rígido CPuz t (días)

20. Hormigón con cenizas alcanza el 60% de la resistencia del hormigón convencional a 90 d Resistencia a compresión (MPa) C Más resistente Efecto ceniza (Δ=-40%) HC CPuz t (días)

21. Uso de altos volúmenes de cenizas volantes en el hormigón como reemplazo de cemento Tecnología del hormigón usar cenizas es beneficioso Pastas de cenizas 60% ceniza ≈ 40% puzolana menor resistencia, mayor impermeabilidad Hormigón de cenizas

22. Uso de altos volúmenes de cenizas volantes en el hormigón como reemplazo de cemento Las cenizas evaluadas cumplen los requisitos de la norma NCh161 podrían usarse para producir cementos puzolánicos Uso de cenizas es efectivo para disminuir el impacto ambiental del hormigón enfoque basado en sustentabilidad Hormigones con cenizas serían más durables que hormigones tradicionales

23. El 80% del volumen de cemento es menos que el 15% del volumen del hormigón Hormigón con cenizas Hormigón convencional Cemento Cemento Agua Agua Agregado Agregado

24. Reemplazando cemento y agregados en el hormigón se puede llegar a ocupar hasta el 80% de su volumen Hormigón con uso masivo de cenizas Hormigón convencional Cemento Cemento Agua Agua Agregado Agregado

25. Agregados de cenizas tienen apariencia y resistencia similar a agregados livianos usados comercialmente Arcilla expandida Agregado de ceniza C Agregados silíceos

26. La producción de cenizas es menos del 20% del consumo de hormigón en Chile Consumo de hormigón en Chile promedio mensual 2013 Producción de cenizas en Chile promedio mensual estimado 2013 625.000 ton/mes 120.000 ton/mes

27. Concentración de CO2 (ppm) Umbral de no-retorno Año Mehta y Monteiro, 2006

28. Agradecimientos Profesores guía Javier Castro, Mauricio López y Patricia Martínez Financiamiento de Corfo y Fondecyt Iniciación participación de AES Gener Grupo de Investigación ETC-PUC enhancingtechnology of concrete Laboratorio ICC y Laboratorio del Cemento-Resmat Mauricio Guerra y Fernando Palma

29. Composición química de los materiales usados Resultado ensayo actividad puzolánica (NCh161)

30. Distribución de tamaño de partículas medido por difracción laser C CPuz CV-C CV-F C CPuz CV-C CV-F Acumulado (%) Masa (%) Tamaño Tamaño