Desarrollo de hormigones de altas y muy altas prestaciones utilizando calcita biogénica activada mecano-químicamente

Abstract

El presente estudio se enfoca en la evaluación del uso de calcita biogénica de origen residual proveniente de cascaras de huevo en el hormigón de ultra alto rendimiento (UHPC por sus siglas en inglés), con el objetivo de sustituir el cemento y el filler. El estudio se centra en dos aspectos: un estudio de la activación de la calcita mecánico y químico para buscar su mayor reactividad, y una sustitución de la calcita en el UHPC para estudiar su impacto en el estado endurecido y fresco de la calcita. La campaña experimental incluyó el estudio de la preparación de la calcita mediante la molienda (activación física) y su mezcla con una disolución tampón (activación química), seguidas de ensayos de granulometría, calorimetría y granulometría laser para estudiar los efectos de la activación. De forma complementaria se realizaron dos amasadas y sus correspondientes ensayos de consistencia, flexión y compresión. Los resultados demostraron que mediante procesos de activación mecánica y química específicos la calcita esta podía llegar a adquirir propiedades similares a la del filler en cuanto a tamaño de partícula, y también de calor de hidratación. Con los ensayos del UHPC se pudo ver que la calcita provoca una disminución en la fluidez y en las propiedades mecánicas del hormigón, tanto a flexión como a compresión, llegando a valores del 15-25% por debajo del valor de las probetas control. Con este estudio se concluye que la sustitución de la calcita en el UHPC supone una limitación en las propiedades de este, y que la calcita si es activada de manera correcta puede llegar a un tamaño de partícula y de calor de hidratación comparables al del cemento. De esta manera se consigue un avance hacia una fabricación mas circular y sostenible del UHPC.

This study focuses on the evaluation of the use of biogenic calcite from waste eggshells in ultra-high-performance concrete (UHPC), with the goal of replacing cement and filler. The study focuses on two aspects: a study of the mechanical and chemical activation of calcite to enhance its reactivity, and a substitution of calcite in UHPC to study its impact on the hardened and fresh state of the calcite. The experimental campaign included the study of calcite preparation by grinding (physical activation) and mixing it with a buffer solution (chemical activation), followed by particle size analysis, calorimetry, and laser particle size analysis to study the effects of activation. In addition, two batches were performed, along with their corresponding consistency, flexural, and compression tests. The results demonstrated that through specific mechanical and chemical activation processes, calcite could acquire properties similar to those of the filler in terms of particle size and heat of hydration. The UHPC tests showed that calcite causes a decrease in the fluidity and mechanical properties of the concrete, both in flexure and compression, reaching values 15–25% below those of the control specimens. This study concludes that replacing calcite in UHPC limits its properties and that, if properly activated, calcite can achieve particle size and heat of hydration comparable to those of cement. This represents a step toward more circular and sustainable UHPC manufacturing.