Estudio de la resistencia y reología de hormigones con adición de escorias de cobre como sustituto del árido fino

Resumen

Las escorias de cobre son un residuo procedente del proceso pirometalúrgico de los minerales sulfurados de cobre. Estas normalmente se depositan en vertederos autorizados anexos a las plantas de fundición. Los volúmenes de escorias vertidos tras el proceso industrial crece cada año, por lo que cada vez se necesitan mayores superficies de acopio, superficies que en muchos casos no se encuentran junto a las plantas de producción por haber sido agotadas. Es por ello que en los últimos años, existe un interés creciente en buscar alternativas de uso para este residuo. La incorporación de los residuos de la industria a la fabricación de hormigones ya sea como adiciones en la formulación del cemento o la sustitución parcial o total de los áridos, hacen que por un lado se minimicen las actividades extractivas, las cuales degradan enormemente el medio ambiente y por otro, se de salida a los subproductos industriales. Entre los múltiples aspectos atractivos del hormigón se encuentra su capacidad para aceptar como componentes propios diferentes tipos de sustancias, es decir, se convierte en un material adecuado para incorporar subproductos industriales, con el beneficio medio ambiental que esto conlleva. En la presente investigación se estudian hormigones con características diferentes a las del hormigón convencional, donde se ha sustituido el árido fino por escorias de cobre en diferentes proporciones. Inicialmente se ha realizado una caracterización física, química y mineralógica de la escoria de cobre, así como clasificación ambiental, obteniendo como resultado que se trata de un residuo no ecotóxico y que cumple con las exigencias de la instrucción de hormigón estructural EHE-08 para ser tratado como árido para hormigones. Posteriormente se analiza la evolución de los nuevos hormigones desde su consistencia primaria hasta su consolidación final, mediante ensayos reológicos del mortero equivalente en estado fresco y mediante el estudio de probetas del propio hormigón en estado endurecido, comparando los resultados con un hormigón de referencia que no tiene escorias. Se evalúa la trabajabilidad, escurrimiento, límite de fluencia, viscosidad plástica y la capacidad autocompactante en los hormigones en estado fresco. Para el estado endurecido se determina la densidad, porosidad y absorción, succión, permeabilidad, así como las resistencias a compresión, tracción, flexo-tracción, abrasión superficial y desgaste, además del módulo de elasticidad, índice de rebote, estudio ultrasónico y comportamiento frente a la carbonatación. Los resultados medidos en estado fresco a través del mortero equivalente, señalan que se obtienen hormigones de buena trabajabilidad, produciéndose un aumento del límite de fluencia y de la capacidad autocompactante, no observándose variaciones apreciables en la viscosidad plástica. Las mediciones efectuadas en el estado endurecido indican un aumento de la densidad, así como una disminución de la porosidad y la absorción, succión y permeabilidad lo que indica que el hormigón con escorias mejora notablemente la durabilidad del hormigón al disminuir el acceso de los agentes agresivos, eliminando o retardando el ataque sobre las armaduras y la degradación interna del hormigón. Igualmente las resistencias a compresión, tracción, flexotracción, abrasión superficial y desgaste se incrementan en función del contenido de escorias de cobre utilizado en la mezcla. De la misma forma se mejoran el módulo de elasticidad y el comportamiento frente a la carbonatación. Las mediciones efectuadas mediante el índice de rebote y ultrasonidos reflejan una mejora en la calidad de los hormigones con adición de escorias de cobre. En base a los resultados obtenidos, el uso de las escorias de cobre es viable para la elaboración de hormigones dado que se comporta como un árido con capacidad puzolánica significativa para tiempos iguales o superiores a 90 días mejorando notablemente todas las propiedades del hormigón.