Trabajo Puzolana

Universidad Señor de SipánFacultad de Ingeniería, Arquitectura y UrbanismoEscuela de Ingeniería Civil

Introducción

Por medio de éste trabajo de investigación se pretende cubrir uno de los puntos importantes del curso de Tecnología del Concreto el cual es el tema sobre “la puzolana”.

La puzolana es un materia de silíceo o sílice aluminoso que por sí mismo puede tener poca o ninguna actividad hidráulica, el cual es empleada en muchas cosas importantes como para construcciones mejor consistentes ya que tiene una buena resistencia a aguas acidas, tiene menor densidad. La utilización de las propiedades puzolánicas y cementantes de estos productos, incorporándolos como componentes del Hormigón, bien a través del cemento portland con adiciones o bien directamente como adición mineral en el hormigón, representa una aplicación de gran valor.

En Europa se usa gran cantidad de cemento portland con adiciones puzolánicas o cementantes, mientras que en Estados Unidos y Canadá estos materiales secundarios se añaden, no en la fábrica de cemento, sino en la planta de preparación del hormigón. Esto se debe a que el uso de adiciones directamente en el hormigón ofrece, en general, un mejor control de la propiedad o característica deseada (Resistencia mecánica, calor de hidratación, aire atrapado, etc.).

De todos modos, la forma en que estos productos se incorporan en el hormigón no afecta de forma significativa a los mecanismos fundamentales de la combinación cemento-adiciones, que influyen en el comportamiento en ingeniería de los productos.

Ya que las puzolanas naturales y los subproductos industriales tienen, en general, costos más bajos que el cemento portland, la utilización de mezclas minerales puzolánicas y cementantes para reemplazar parcialmente al Clínker, puede originar beneficios económicos considerables debido al ahorro energético que supone sustituir un material.

Tecnología del Concreto Página 2


I.- Origen

Recibe su nombre de la población de Pozzuoli, en las faldas del Vesubio, donde ya en tiempos romanos era explotada para la fabricación de cemento puzolánico. Después el término fue extendiéndose a todos aquellos materiales que por sus propiedades similares a la Puzolana de origen natural pueden tener usos sustituibles.

La civilización romana fue la que descubrió todo el potencial que estos materiales podían ofrecer. De esta forma uno de los mejores exponentes que podemos encontrar es el Panteón de Roma. Construido en el año 123, fue durante 1.500 años la mayor cúpula construida, y con sus 43,3 metros de diámetro aún mantiene records, como el de ser la mayor construcción de hormigón no armado que existe en el mundo. Para su construcción se mezcló cal, puzolana y agua; añadiendo en las partes inferiores ladrillos rotos a modo de los actuales áridos, aligerando el peso en las capas.

II.- ¿Qué es Puzolanas?

Materia esencialmente silicosa que finamente dividida no posee ninguna propiedad hidráulica, pero posee constituyentes (sílice - alúmina) capaces, a la temperatura ordinaria, de fijar el hidróxido de cal para dar compuestos estables con propiedades hidráulicas.Las puzolanas pueden clasificarse:

Puzolanas naturales: Materias de origen volcánico Materias sedimentarias de origen animal o vegetal. Puzolanas artificiales: Materias tratadas (tratamiento térmico 600 y 900°C. Subproductos de fabricación industrial Cenizas volantes Humo de sílice Arcilla naturales (subproductos de la industria del ladrillo cocido) Ceniza de cascarilla de arroz Escorias granuladas de industrias metálicas no ferrosas

III.- ¿Por qué usar puzolanas?

El agregar puzolana a las mezclas de cal o de OPC tiene dos grandes ventajas: primero, se mejoran las propiedades de la mezcla y, segundo, como el costo de la puzolana es mucho menor que el de la cal o del OPC, el costo del producto final será significativamente menor, asumiendo que la puzolana no tiene que ser transportada desde muy lejos.



3.1. Cal - Puzolana

Incorporando puzolana se disminuye el tiempo de fraguado y aumenta la resistencia de los morteros o concretos de cal. Esto puede producir un cemento hidráulico que tiene la característica de poder fraguar bajo el agua. No es muy probable que alcance la resistencia del OPC; pero resulta lo más adecuado para la construcción de viviendas de bajo costo y se puede producir a la mitad del costo del OPC. Su uso es muy común en muchas partes de Asia para pequeñas obras de construcción.

3.2. OPC - Puzolana

Se puede reemplazar hasta un 30% de OPC por puzolana en aplicaciones estructurales y hasta un 50% en no estructurales. Como el OPC es caro y a veces escaso, significa un ahorro considerable. Las mezclas OPC puzolana además tienen un número de ventajas técnicas importantes sobre las mezclas de OPC tales como:

Mejor trabajabilidad.

Mejor retención de agua y menor exudación.

Puzolanas

Mejor resistencia a los sulfatos. Mejor resistencia a reacciones alcalinas de los agregados. Menor calor de hidratación. Mayor resistencia a largo plazo.

La única desventaja de las mezclas OPC puzolana es que el fraguado es más lento. Quiere decir que el desencofrado de elementos estructurales se retrasara un día o más; sin embargo, la desventaja aquí es aún menor frente a las muchas ventajas. Estas ventajas técnicas y económicas son ahora reconocidas por muchos ingenieros y constructores. Ahora es común encontrar mezclas OPC-puzolana especificada en grandes obras de ingeniería civil en países desarrollados y también en los países en desarrollo.

IV. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

La actividad puzolánica se refiere a la cantidad máxima de hidróxido de calcio con la que la puzolana puede combinar y la velocidad con la cual ocurre esta reacción.

Puzolana + Cal + Agua Silicatos y Aluminatos de Calcio hidratados.

La actividad puzolánica depende: de la naturaleza y proporción de las fases activas presentes en la puzolana (composición mineralógica), de la relación cal – puzolana de la mezcla, de la finura (o superficie específica) de la puzolana y de la temperatura de la reacción. Los productos de reacción puzolana/cal generalmente son del mismo tipo que los productos de



hidratación del Cemento Pórtland: Silicatos Cálcicos Hidratados (CSH), Aluminatos Cálcicos Hidratados (CAH) y Sílico - Aluminatos Cálcicos Hidratados (CSAH.

4.1. Composición y química de las puzolanas

La composición química de la puzolana varía considerablemente, pero lo que sigue es una guía general. Sílice + Aluminio + Óxido de Fierro no menor al 70% Otros óxidos y álcalis no deben de exceder más del 15% Pérdida por ignición no más de 15% La sílice es el más importante de los óxidos y no debe bajar de 40% del total. Algunas de las mejores puzolanas gozan de un contenido de sílice de más del 90%. El carbono se encuentra comúnmente en las puzolanas y su contenido debe ser mínimo, menos del 12% es lo recomendable. Las cenizas de plantas normalmente tienen más carbono, si no tenían suficiente oxígeno al quemarlas. Mientras más alto sea el contenido de carbono menor será la resistencia del cemento.

4.2. Propiedades a evaluar en una puzolana

En una puzolana es requisito indispensable evaluar sus características físicas y químicas y su efecto en las propiedades finales del cemento o del hormigón según el caso. Se debe tener conocimientos de los siguientes aspectos:

Composición química (óxidos de sílice, hierro, aluminio, calcio, magnesio, álcalis y otros componentes menores).

Propiedades físicas (finura – gravedad específica). Micro estructura (SEM). Espectroscopia IR y DRX (compuestos y cristalinidad). Actividad puzolánica (ensayo de Frattini, evaluación con cemento y con cal-

normas ICONTEC y ASTM). Requerimiento de agua. Efecto de contracción por secado. Efecto en las propiedades finales del cemento (calor de hidratación y resistencias

mecánicas). Ensayos de durabilidad en concordancia con el medio de servicio (efectos en la

reactividad álcali- agregado, efectos en el ataque por sulfatos, carbonatación, cloruros y otros ensayos requeridos en concordancia con el futuro de ambiente de servicio).

Proporción optima de uso. Especificación del producto y recomendaciones finales.

V. Tipos puzolanas



5.1. Puzolanas Naturales

Los materiales denominados puzolanas naturales pueden tener dos orígenes distintos, uno puramente mineral y otro orgánico. Las puzolanas naturales de origen mineral son productos de transformación del polvo y “cenizas” volcánicas que, como materiales piroclásticos incoherentes procedentes de erupciones explosivas, ricos en vidrio y en estado especial de reactividad, son aptos para sufrir acciones endógenas (zeolitización y cementación) o exógenas (agilización), de las cuales las primeras son favorables y las segundas desfavorables. Por una continuada acción atmosférica (meteorización) se convirtieron en tobas, esto es en rocas volcánicas, más o menos consolidadas y compactas, cristalinas, líticas o vítreas, según su naturaleza. El origen volcánico de las puzolanas naturales es determinante de su estructura. La estructura de las rocas, que se han originado por el enfriamiento de grandes masas de lava que han fluido completamente, depende de la velocidad en que se ha producido el fenómeno.

Las puzolanas naturales de origen orgánico son rocas sedimentarias abundantes en sílice hidratada y formadas en yacimientos o depósitos que en su origen fueron submarinos, por acumulación de esqueletos y caparazones silíceos de animales (infusorios radiolarios) o plantas (algas diatomeas).

Todas las propiedades de las puzolanas naturales y en particular aquellas que las hacen especialmente aptas para su aprovechamiento en la industria del cemento, dependen fundamentalmente de su composición y de su textura, las cuales a su vez están íntimamente relacionadas con su origen y formación.

Los materiales puzolánicos naturales están constituidos principalmente por rocas eruptivas y en particular efusivas y volcánicas, y dentro de éstas, por extrusivas, salvo las de naturaleza orgánica que son de origen y formación sedimentaria.

PUZOLANA NATURAL DE ORIGEN VOLCÁNICO PUMÍTICO

- Causas de la actividad puzolánica



La actividad puzolánica responde a un principio general. Dicho principio se basa en que la sílice y la alúmina, como componentes ácidos de materiales puzolánicos, reaccionan con la cal a condición de que sus uniones en dichos materiales sean lábiles.

No pueden considerarse aparte las acciones de la sílice y de la alúmina, ya que la presencia de esta última favorece en gran medida la acción puzolánica, directamente por sí e indirectamente al implicar su presencia un mayor contenido de álcalis, que se fijan parcialmente en los nuevos productos resultantes de la reacción puzolánica, los cuales tiene el carácter de seudogeles. El óxido de hierro se supone que actúa como alúmina, pero de una forma más atenuada y lenta. Las estructuras zeolíticas se atacan por la cal más rápidamente que las verdaderas puzolanas totalmente vítreas y la fijan en mayor cantidad que la correspondiente a un intercambio catiónico con álcalis, lo cual indica una ruptura de la estructura reticular y de los enlaces químicos, lo que da lugar a una participación de la sílice y de la alúmina, que es más fácil con las estructuras zeolíticas que en las vítreas.

En efecto, por lo que se refiere a las puzolanas de origen mineral, su actividad se ha atribuido tanto a los constituyentes amorfos como a los cristalinos, y en particular a los de naturaleza zeolítica. La gran reactividad de las puzolanas tanto naturales como artificiales, depende además de su composición química y mineralógica, y de la cantidad de fase amorfa o vítrea, de su gran superficie reactiva, de la presencia de álcalis, alcalinotérreos y del grado de condensación de grupos como SiO4, AlO4...

Algo análogo sucede con las puzolanas de origen orgánico, dado que otros materiales de similar origen y composición son inactivos frente a la cal, la actividad de estas puzolanas de origen orgánico no es sólo cuestión de contenido en sílice hidratada, sino también del estado físico de división de la misma.

Lo prueba, por una parte, el hecho de que las activas poseen una estructura natural porosa con una gran superficie específica interna, y por otra, la circunstancia de que ciertos ópalos y basaltos no activos cobran actividad cuando se molturan a gran finura y se someten a una gran lixiviación con ácido clorhídrico concentrado (10 normal).

La sílice hidratada reactiva, componente eficaz de las puzolanas de origen orgánico, procede en su mayor parte de esqueletos de infusorios radiolarios y de algas marinas diatomeas, aparte de los citados ópalos y geiseritas. Pero no todas las puzolanas de esta procedencia, altas en sílice, tienen la misma actividad. En algunas de ellas se incrementa también sometiéndolas a calcinación, como sucede con el “ moler ” danés, con la “ gaize ” francesa del Valle de Mosa y con las “ tierras blancas ” italianas del norte del Lacio, muy ligeras y porosas, cuyo análisis microscopio revela cuarzo, mica y feldespato más o menos alterados, en una matriz amorfa de gel de sílice.

5.2. Puzolanas artificiales



Se definen éstas como materiales que deben su condición de tales a un tratamiento térmico adecuado. Dentro de esta condición cabe distinguir dos grupos uno, el formado por materiales naturales silicatados de naturaleza arcillosa y esquistosa, que adquieren el carácter puzolánico por sometimiento a procesos térmicos “ex profeso”, y otro el constituido por subproductos de determinadas operaciones industriales, que, en virtud de su naturaleza y de las transformaciones sufridas en las mismas, adquieren las propiedades puzolánicas.

Al primero de estos grupos pueden asimilarse, por su analogía, las puzolanas designadas como mixtas o intermedias, o semiartificiales, es decir, aquellas que, naturales por su origen, se mejoran por un posterior tratamiento. Representantes típicos de este grupo son el polvo de ladrillo obtenido de productos de desecho de la cerámica de alfarería y las bauxitas naturales.

En el segundo grupo encajan los residuos de las bauxitas utilizadas para la obtención del aluminio, materiales a los que los alemanes designan como “Si-Stoff” (silicalita o amorfita) y el polvo de chimeneas de altos hornos. También pueden incluirse en este grupo, aunque presentan bastantes concomitancias con las escorias, las cenizas volantes y de parrilla de las centrales termoeléctricas y las cenizas de lignitos. Por extensión, las mismas escorias siderúrgicas podrían acoplarse en el grupo.

Como queda indicado, el representante más genuino de los materiales arcillosos elevables a la categoría de puzolana artificial es el polvo de ladrillo. Sometida la arcilla a tratamientos térmicos adecuados, se forman en ella compuestos puzolánicamente activos en virtud de reacciones y transformaciones en las que, junto a una estructura y constitución mineralógica de partida y a la composición química, juegan importantísimo papel como variables la temperatura y el tiempo.



MICROGRAFÍA (SEM) DE UNA CENIZA VOLANTE TIPO F

Análoga importancia tiene la temperatura de tratamiento de los residuos de la combustión de carbones o esquistos bituminosos, en la calidad y comportamiento de las puzolanas artificiales a partir de dichos subproductos. Las temperaturas óptimas parecen estar en el mismo intervalo (700-800 °C) de las correspondientes a la activación de las arcillas, puesto que también en este caso se obtiene con ellas la máxima solubilización de los materiales.

Si los esquistos abundan en silicato bicálcico y aluminato monocálcico, son ya conglomerantes “per se”, y si tienen poca cal y su temperatura de calcinación no ha sido muy elevado, constituyen buena puzolanas artificiales, lo cual puede ser explicable por el contenido de sílice amorfa, que ya a 870 °C pierde su capacidad de reacción por transformarse en cristalina (cuarzo- - > tridimita). Por está razón, las temperaturas∝ óptimas de activación de los esquistos se hallan en el intervalo 800 a 850 °C.

Si se considera que entre las puzolanas naturales y artificiales reunidas, los términos extremos en cuanto a composición y estructura pueden ser las tierras diatomeas (sílice hidratada), como producto más hidratado y silícico, y el polvo de ladrillo o arcilla cocida, como producto más anhidro, entre ambos se hallan las puzolanas naturales de origen volcánico. Entre los dos primeros materiales podrán existir diferencias en cuanto al mecanismo de su reacción con la cal, y el correspondiente a las últimas será intermedio.

Los cementos puzolánicos se han reconocido, desde hace mucho tiempo como más resistentes a los sulfatos. Y la adición de puzolana a un clínker Portland, ya de por sí resistente, ha sido una conclusión lógica a la que se llegó hace bastante tiempo. Sin embargo, no se ha sacado igual ó seguramente mayor partido del empleo de clínkeres con alto contenido de fase vítrea, mezclado con puzolanas, para obtener cementos aún más resistentes a los sulfatos.

Internacionalmente se define al cemento Portland puzolánico como al producto de una mezcla íntima y uniforme de cemento Portland y puzolana de alta finura, obtenida por molienda conjunta de clínker de cemento Portland y puzolana o por molienda separada y posterior mezcla de estos mismos materiales. La Norma ASTM C 595 específica que la puzolana participa entre el 15 y el 40 % en peso del cemento Portland puzolánico. Las Normas Españolas establecen dos categorías de cementos que pueden contener puzolanas; el cemento Pórtland con adiciones activas que pueden llevar hasta un máximo del 20 % de puzolana en peso y los cementos puzolánicos, que pueden estar en una en una proporción del 80 % máximo de clínker de cemento Pórtland mas regulador de fraguado y un mínimo del 20 % en peso de puzolana.



5.3. Clasificación

Existen distintos sistemas de clasificación para las puzolanas basados en distintos criterios.

Sistemas según su composición química, según su composición mineralógica, según sus propiedades físicas, según su reactividad, pero el sistema más comúnmente utilizado es aquel que clasifica a las puzolanas según su origen, natural o artificial.

Las puzolanas naturales son principalmente rocas o tierras y abarcan dos grandes grupos:- Rocas volcánicas, donde la formación de vidrio amorfo se produce por fusión.

Incluye principalmente a las cenizas volcánicas y piedra pómez, aunque también se encuentran en este grupo la obsidiana, los tufos volcánicos, las andesita.

- Rocas o tierras que contienen ópalos, entre las que se encuentran la roca de sílice, las diatomitas, las pizarras y algunas arcillas.

Dentro de este grupo aquellas de origen volcánico se encuentran entre las más reactivas, debido a su alto contenido en zeolitas. Las zeolitas son básicamente aluminosilicatos con espacios intermoleculares de entre 3 y 10 Å que contienen moléculas de agua en movimiento facilitando el intercambio iónico, fenómeno fundamental en la reacción puzolánica, como se verá más adelante. Su composición básica consiste en aluminio, silicio, hidrógeno y oxígeno.

Las puzolanas artificiales se obtienen como subproducto de distintos procesos industriales y agrícolas. Existe una gran variedad dentro de este grupo, y evidentemente se encuentra en pleno proceso de expansión debido a su amplísimo campo de investigación. Como ejemplo podemos citar las cenizas de combustible pulverizado (conocidas como cenizas volantes), la escoria de alto horno, la arcilla cocida, la ceniza de cáscara de arroz, la ceniza de hoja de maíz, la ceniza de bagazo de caña de azúcar.

La norma americana ASTM C 618 clasifica las puzolanas en tres grandes grupos, clase F, clase C y clase N. La norma peruana NTP 334.104 adopta exactamente la misma clasificación. La siguiente tabla, extraída de la norma, muestra las características químicas y físicas de los tres grupos.- Clase F, corresponde a cenizas volantes procedentes de la quema de antracita o

carbón bituminoso.- Clase C, corresponde a cenizas volantes procedentes de la quema de lignita o carbón

sub-bituminoso.- Clase N, corresponde. a las puzolanas naturales, como tierras diatomeas, pizarras o

cenizas volcánicas.



a) Arcillas calcinadas

Las arcillas quemadas o calcinadas fueron las primeras puzolanas que se utilizaron, en forma de polvo proveniente de la molienda de ladrillos, alfarería y tejas, que se mezclaron con cal para producir cementos para morteros. El proceso existe hasta hoy y se conoce como "Surkhi" en la India, "Homra" en Egipto y "Semen Merah" en Indonesia.

En términos generales, la mejor arcilla para las puzolanas es la plástica, que se emplea en la alfarería y en la fabricación de tejas. La temperatura óptima de calcinación es entre 700°C a 800°C con variaciones, dependiendo del tipo de arcilla.

b) Cenizas Volcánicas

• La primera puzolana natural empleada en construcciones fue la ceniza volcánica del Monte Vesubio (Italia), encontrada cerca de la ciudad Pozzuoli, que le dio el nombre.

• Aunque los compuestos químicos son similares, el material vidrioso formado por el lanzamiento violento de la magna fundida en la atmosfera es más reactiva con la cal, que la ceniza volcánica formada por erupciones menos violentas.



• La generación de puzolanas naturales adecuadas esta, por lo tanto, limitada a solo a algunas regiones del mundo.

• Las buenas puzolanas a menudo se encuentran como cenizas finas, pero también en forma de grandes partículas o tufos (ceniza volcánica solidificada), que deben ser triturados para emplearse como puzolana. Sin embargo, la calidad de dichas puzolanas puede variar grandemente, incluso dentro de un mismo depósito.

• Las puzolanas naturales son empleadas igual que las puzolanas artificiales

c) Arcilla Cocida

• Cuando los suelos arcillosos son horneados, las moléculas de agua se liberan, formando un material cuasi-amorfo reactivo con la cal. Esto también es cierto para los esquistos y suelos lateriticos y bauxiticas. Tal hecho fue descubierto en la antigüedad y las primeras puzolanas artificiales fueron hechas de piezas de alfarería molidas, una tecnologíatradicional que aún es ampliamente practicada en el subcontinente de la India, Indonesia y Egipto, empleando ladrillos poco cocidos o defectuoso

• Alternativamente, tal como se informa en un proyecto de la India, los suelos que contienen muy poca arcilla y demasiada arena para fabricar ladrillos, se cortan y se extraen en bloques formando pozos circulares. Luego los bloques son regresados a los pozos, junto con capas alternas de leña. El residuo obtenido al quemarlo es muy desmenuzable y no necesita pulverización. Este se empleó como mortero para mampostería se lo ha añadiéndolo en la pasta de cal y mezclándolo, sin arena ni cemento.

• Una técnica similar procede de Java, Indonesia, en donde los bloques de arcilla son quemados en un horno tradicional, desintegrados, cribados y empleados con cal y arena y a veces también con cemento.

• La calidad de estos métodos tradicionales son muy variables, pero se han desarrollado mejores métodos de calcinación para producir puzolanas de mayor calidad y uniformidad.

• La ilustración muestra un horno de eje vertical (después de Thatte y Patel) desarrollado en la India. La alimentación consta de una mezcla de terrones de arcilla de 50 a 100 mm de tamaño y residuos de carbón de piedra (48% de ceniza, 31% de carbón estable, y 20% de volátiles). La calcinación se realiza a 700°C durante tres horas, siendo la temperatura regulada por termopares y controlada por un ventilador de aire y el ingreso de la alimentación. La capacidad es de 10 toneladas por día. La National Buildings Organization, Nueva Delhi, desarrollo el proceso de lecho licuado, por la arcilla alimentada es calcinada en pocos minutos, obteniendo así grandes rendimientos en un proceso continuo.



d) Cenizas pulverizadas de carbón de piedra (PFA).

Las cenizas pulverizadas del carbón de piedra, que es usado como combustible de plantas de producción de energía eléctrica, son el material puzolánico más usado en el mundo.

En 1976, algo como 30 millones de toneladas fueron usadas y hay un incremento de alrededor de 10% cada año. PFA ya están en la forma de polvo fino y no necesitan proceso adicional, por lo que tanto su disponibilidad en forma suelta como su bajo costo, la constituyen en ideal para combinarla con OPC en fábricas de cemento o en grandes proyectos de ingeniería civil.

Su reactividad no es tan alta como otras puzolanas y por esta razón no es tan usada para combinarla con la cal.

e) Ceniza de Combustible Pulverizado (Ceniza Volante)

• Comparando los procesos de producción de ceniza de combustible pulverizado, más conocida como ceniza volante, y de cemento portland, ordinario (OPC), queda claro que puede emplearse como sustituto parcial de este último.

• El carbón de piedra finamente molido es inyectado a gran velocidad con un chorro de aire caliente (aproximadamente. 1500°C) en un horno en las estaciones de generación de electricidad. El contenido carbónico se quema instantáneamente, y la materia restante (que comprende sílice, alúmina y óxido de hierro) se funde en suspensión, formando finas partículas esféricas por el rápido enfriamiento mientras son llevados por los gases de combustión.

• En la producción de OPC, la piedra caliza y la arcilla, finamente molidas y mezcladas, son alimentadas en un horno giratorio inclinado, en el cual se forma Clinker a 1400°C. El Clinker enfriado se muele finamente y se mezcla con yeso para producir OPC.

• Dependiendo del tipo de carbón de piedra, la pfa contiene diversas proporciones de cal, la pfa de poca cal es puzolanica y la pfa con mucha cal tiene propiedades cementosas en sí mismas Igual que en otras puzolanas, la cal liberada por la hidratación del OPC se combina con la pfa para actuar como un material cementoso.

• Las partículas esféricas, huecas, vidriosas de pfa tienen la misma finura que el OPC, por lo que no es necesaria una mayor molida. La adición de pfa genera un concreto fresco más trabajable (probablemente debido al efecto de cojinete de bolas de las partículas esféricas) y homogéneo (dispersando el cemento y distribuyendo uniformemente el agua).



f) Otras ventajas de emplear la pfa son:

• Con el incremento del tiempo, se desarrollan mayores resistencias que el concreto sin pfa.

• La pfa no influye negativamente el comportamiento estructural de las piezas de concreto.

• Comparada con el concreto de OPC, el concreto de pfa es más liviano, menos permeable (debido a su compactación más densa) y con un mejor acabado

• El concreto de pfa es además más resistente al ataque del sulfato y a la reacción sílice-álcali.

• Los concretos en los cuales se reemplaza entre 35 a 50% del paso de OPC por pfa han mostrado comportamientos satisfactorios.

• Los áridos derivados de la ceniza volátil muestran una excelente adhesión en concretos de pfa, contribuyendo favorablemente a su comportamiento y durabilidad.

Concreto de Cemento Portland Ordinario Fresco



Dispersión de los Granos de Cemento Añadiendo pfa

g) Escoria de Alto Horno Granulada Molida

• La escoria de alto horno es un material fundido que se asienta sobre el lingote de arrabio en la parte inferior del horno. Esta es producida por los diversos componentes en el horno cuando se llega a los 1400°C a 1600°C.

• Un enfriamiento lento de la escoria genera un material cristalino, empleado con árido Un rápido enfriamiento con aire o agua bajo presión forma pelotillas vidriosas (escoria expendida > 4 mm., adecuado con árido ligero) y gránulos menores de 4 mm., que poseen propiedades hidráulicas cuando se muelen finamente.

• La escoria triturada se mezcla con OPC para producir cemento portland, de alto horno (PBFC), en el que el contenido de escoria puede llegar al 80%. Sin embargo, ya que el PBFC es más lento para reaccionar que el OPC, la reactividad se reduce a mayor porcentaje de escoria.

• Aunque la resistencia temprana de los concretos de PBFC generalmente es menor que de los concretos de OPC, es probable que la resistencia final sea mayor. La más lenta reactividad del PBFC genera menos calor y puede ser ventajoso en donde el agrietamiento térmico es un problema.



• Además de hacer más trabajable el concreto fresco, el PBFC tiene gran resistencia al ataque químico y su capacidad de proteger el refuerzo de acero la hace adecuada para emplear en concretos reforzados y pretensado.

h)

Cenizas de residuos agrícolas

Muchas cenizas de plantas tienen un alto contenido de sílice por lo que son aptas como puzolanas. Recientemente se han efectuado investigaciones para identificar qué tipo de plantas producen puzolana de buena calidad y que por su cantidad puedan ser susceptibles de explotación. La cáscara del arroz ha demostrado tener la potencialidad máxima por las siguientes razones: Es disponible en grandes cantidades en varias partes del mundo. Cuando es quemada produce bastante ceniza (una tonelada por cinco de cáscara). Típicamente contiene un 90% de sílice por lo que es una excelente puzolana. La desventaja de la cáscara de arroz consiste en que, para hacerla altamente puzolánica, es necesario tener bien controlada su quema. La temperatura no debe pasar de 700°C, si no la sílice se cristaliza y pierde su grado de reactividad. Se utiliza en la producción de cemento en el Asia, particularmente en la India; y está en investigación en las áreas del África donde se cultiva arroz. Otros desperdicios agrícolas, que pueden ser usados como puzolanas, son las pajas de la planta de arroz y el bagazo de la caña de azúcar.

i) Ceniza de Cáscara de Arroz



• La combustión de los residuos agrícolas elimina la materia orgánica y, en la mayoría de los casos, produce una ceniza rica en sílice. De los residuos agrícolas comunes, las cascaras de arroz producen la ceniza de mayor cantidad (también llamado horno Paddy) - alrededor del 20% del peso - que también tiene el mayor contenido de sílice - alrededor del 93% del peso. Es su gran contenido de sílice lo que le da a la ceniza sus propiedades puzolanicas.

• Sin embargo, solo la sílice amorfa (no cristalino) posee estas propiedades, es por esta razón que la temperatura y duración de la combustión son importantes en la producción de la ceniza de cascara de arroz (RHA). La sílice amorfa se obtiene quemando la ceniza a una temperatura menor de 700°C. Una combustión sin control de las cascaras de arroz, ejem. Cuando son usadas como combustible o quemada en un montón, generalmente a temperaturas mayores de 800°C, genera la cristalización de la sílice, que es menos reactiva.

• El incinerador que se ilustra, desarrollado primero por el Pakistan Council of Scientific and Industrial Research (PCSIR) y mejorado por el Cement Research Institute de la India (CRI), es fabricado con ladrillos con muchas aberturas para permitir un buen flujo de aire a la masa de cascara de arroz. La superficie interior es cubierta con una malla de alambre fino calibre 16. Las cascaras son introducidas por la parte superior y la ceniza se retira por la puerta de descarga inferior. Un pirómetro regula la temperatura, que puede ser controlada tapando o abriendo los orificios, manteniendo una temperatura de aproximadamente. 650°C por 2-3 horas.

• La ceniza reactiva es de gris ocurra a blanca, dependiendo del carbón residual en ella, que no tiene efecto negativo si es menor de 10%. Para mejorar su reactividad, la ceniza es pulverizada en un molino de bolas por aproximadamente una hora, o más si contiene sílice cristalina. La ceniza puede reemplazar hasta 30% del cemento de un mortero o concreto. Alternativamente, puede ser mezclada con 30 a 50% de cal hidratada para ser empleada como cemento en morteros, enlucidos y concreto en masa.



• En otro proceso, la ceniza obtenida del quemado del montón o la de producción del arroz pre cocido se mezcla con 20 a 50% (del peso) de cal hidratada. Esta es triturada durante seis o más horas en un molino de bolas para producir ASHMOH, un aglomerante hidráulico adecuado para obras de mampostería (Obra de albañilería hecha con piedras pequeñas o ladrillos, unidos con argamasa), cimientos y obras de concreto en general diferentes al concreto armado. Una variación de este es el ASHMENT, en el cual se sustituye la cal por cemento portland.



5.4. VENTAJAS DEL EMPLEO DE LAS PUZOLANAS

En general, las ventajas de todo orden que pueden obtenerse de los cementos puzolánicos son las señaladas en la tabla No. 3-1. Dichas ventajas hacen aptos a los cementos puzolánicos para una amplia serie de empleos específicos que se detallan en la tabla No. 5-2.



Tabla No. 5-1 : Ventajas de las Puzolanas en los Cementos Puzolánicos

A. En la resistencia mecánica

A.1 A largo plazo, al prolongar el período de endurecimiento

A.1.1 A tracción

A.1.2 A compresión

A.1.3 Mejor relación tracción – compresión

E. En la plasticidad

D.1 Rebajando la relación a/c

D.2 Reduciendo la segregación

D.3 Evitando la exudación y el sangrado

B. En la estabilidad

B.1 Frente a la expansión por cal libre

B.2 Frente a la expansión por sulfatos

B.3 Frente a la expansión por la reacción álcalis - agregado

B.4 Frente a la retracción hidráulica de secado, por la menor relación a/c

B.5 Frente a la retracción térmica por enfriamiento

B.6 Frente a la fisuración

F. En laimpermeabilidad

F.1 Reduciendo la porosidad

F.2 Evitando la formación deeflorescencias

F.3 Produciendo la mayor cantidad de

Tobermorita

C. En la durabilidad

C.1 Frente a ataques por agua puras y ácidas

C.2 Frente a ataques por aguas y suelos sulfatados

C.3 Frente a ataques por agua de mar

C.4 Frente a ataques por gases de descomposición y fermentación de materias orgánicas

C.5 Frente a la desintegración por la reacción álcalis - agregado

G. En la adherencia

G.1 Del agregado a la pasta

G.2 Del mortero a las armaduras

D. En el rendimiento y la economía

D.1 Al corresponder a los cementos puzolánicos mayor volumen que a otros conglomerantes a igualdad de peso

D.2 Al ser los cementos puzolánicos, en general, conglomerantes más baratos

H. En el comportamiento térmico

H.1 Al liberar menor calor de hidratación

H.2 Al producir menor elevación de temperatura



Tabla No. 5-2 : Empleos Específicos de los Cementos Puzolánicos

a. Trabajos de concreto en grandes masas

b. Cimentaciones en todo terreno

c. Obras marítimas

d. Obras sanitarias

e. Albañilería (pega de muros y mampostería en general)

f. Repellos o revocos (pañetes)

g. Solados

h. Baldosas hidráulica

i. Prefabricados de elementos estructurales de concreto armado o sin armar, especialmente curados por tratamientos térmicos

j. Concretos especiales premezclados



VI. USOS

La puzolana es un material silicoso o silico-aluminoso, que puede tener poca o ninguna actividad hidráulica, pero que al ser dividida y en presencia de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias para formar compuestos que poseen propiedades hidráulicas. La puzolana es utilizada en los siguientes subsectores de la economía.

6.1. El uso moderno

Puzolana es abundante en ciertos lugares y se utiliza ampliamente como una adición al cemento Portland en países como Italia, Alemania, Turquía, China y Grecia. En comparación con puzolanas de subproductos industriales que se caracterizan por cadenas más grandes en la composición y una mayor variabilidad en sus propiedades físicas. La aplicación de puzolana en el cemento Portland es controlada principalmente por la disponibilidad local de los depósitos adecuados y la competencia con el industrial accesible suplementarios de subproductos materiales de cemento. En parte debido al agotamiento de las últimas fuentes y las amplias reservas de puzolana disponible, en parte debido a las ventajas técnicas probadas de un uso inteligente de puzolana, se espera que su uso se expandió fuertemente en el futuro.

6.2. Principales Usos Y Aplicaciones La piedra volcánica conocida como puzolana es ideal para una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo:

Paisajismo: Su bajo peso en relación con el tamaño y su aspecto rústico y exótico ofrecen una solución funcional y estéticamente innovadora en la jardinería creativa. Las rocas de lava representan la última tendencia entre los diseñadores y escultores de cascada, y son utilizadas como esculturas de arte natural. Adicionalmente, la puzolana es un sustituto eficaz del césped en zona con carencia de agua de riego y sustituto de otros materiales como la perlita, leca, etc.

Drenaje natural: Por su calidad porosa, la puzolana es un drenaje natural para jardines e instalaciones deportivas al aire libre como los campos de fútbol.

Acuario: Tanto la piedra volcánica como las rocas volcanicas son ideales y seguras para los acuarios, con Ph neutro no distorsionan las propiedades naturales del agua ni afectan la salud de los peces, a la vez que, gracias a sus grietas y hendiduras, se convierten en atractivos naturales de los acuarios y peceras, dotando de un lugar de exploración para los peces y proporcionando zonas de interés y de refugio.

Medio de Cultivo: La puzolana es un sustrato inerte, aireante y de alto drenaje, ideal para cultivos hidropónicos y bonsai.



Hormigones de baja densidad: Su alta resistencia y su peso relativo bajo la constituyen en una opción muy adecuada para la elaboración de este tipo de compuestos.

Uso deportivo (Tenis, golf): En sus diversos colores acentúa la belleza natural de los campos de golf y su calidad arenosa la hace ideal para el revestimiento de canchas de tenis.

Filtro natural: Su alta porosidad la convierte en un filtro natural sumamente efectivo para líquidos.

Aislante Térmico: Utilizada en la construcción debido a su capacidad como barrera al paso del calor. (0,21 Kcal / Hm2 C)

Arqueología: Como protector de restos arqueológicos de baja densidad para conservación.

Abrasivo: Utilizada como ingrediente en detergentes abrasivos.

6.3. Usos como aditivo al cemento

Hoy día, existen múltiples usos que pueden darse a la Puzolana, si bien de entre todos ellos destaca la fabricación de cemento Pórtland Puzolánico.

De acuerdo a la normativa vigente actualmente en España (RC-03), el cemento Pórtland puede contener hasta un 35% de Puzolana, y hasta un 55% si es cemento Puzolánico.

Las ventajas que ofrece el cemento puzolánico sobre el resto se detallan a continuación: Mayor defensa frente a los sulfatos y cloruros. Mayor resistencia frente al agua de mar. Aumento de la impermeabilidad ante la reducción de grietas en el fraguado. Reducción del calor de Hidratación. Incremento en la resistencia a la compresión. Incrementa la resistencia del acero a la corrosión. Aumenta la resistencia a la Abrasión. Aumento en la durabilidad del cemento. Disminuye la necesidad de agua.

La base de todas estas mejoras es el denominado “Efecto Puzolánico” en el cemento. Los Aluminosilicatos presentes en la puzolana, reaccionan con el Hidróxido de Calcio



liberado en la hidratación del cemento Pórtland. Esto se realiza en una reacción lenta (que disminuye el calor), consume el Hidróxido de Calcio (lo que mejora su resistencia frente a ambientes ácidos), y al realizarse la reacción rellenan los espacios resultantes de la reacción de hidratación del cemento (lo que aumenta la impermeabilidad y la resistencia mecánica).

La reacción química del fraguado del cemento es como sigue:

C3S + H = CX-S-H + (3-x)CHDonde:C = CaO ; S = SiO2 ; H = H2O

Siendo el Gel C-S-H el responsable de las propiedades mecánicas del cemento. Podemos observar que se produce un tercer producto, abreviado CH en la fórmula, que no es sino el Ca(OH)2, con poco valor cementante, y que es responsable de la reacción con los sulfatos que degradan la calidad del mismo.

Para hacer frente a este problema, es por lo que se añade la Puzolana. Ésta, se compone de Aluminosilicatos que reaccionan con el componente CH de la forma siguiente:

aS + bCH + zH = CbSaH(a+b)

Donde:S = Aluminosilicatos de la Puzolana (Composición tipo SiO2 (75%) + Al2O3 (10%) y otros).CH = Ca(OH)2 ; H = H2O

Tal como se ha dicho hasta ahora, existen otros materiales que tienen actividad puzolánica en mayor o menor medida. Entre ellas se encuentran las escorias de fundiciones de acero, la microsílica o humo de sílice que se genera como producto secundario en la fundición de aleaciones de ferrosilicatos, metacaolines procedentes del tratamiento térmico del caolín, y las cenizas volantes procedentes de la combustión del carbón en plantas térmicas.

No obstante, estos sustitutos de la puzolana no presentan la misma superficie de reacción que las de origen natural, debido a que la puzolana de origen volcánico presenta una mayor cantidad de poros originados por los gases de la erupción, no presentando hoy por hoy unas propiedades igual de óptimas.

6.3.1 En construcción

a) Industria del cemento puzolánico



Las puzolanas se emplean como adiciones activas al cemento desde hace décadas. El cemento puzolánico se obtiene de la mezcla del clinker con la puzolana. Es de fraguado lento, por lo que es idóneo para su utilización en aplicaciones de albañilería.

Una de sus propiedades más importantes es su especial resistencia al ataque del agua del mar, lo que lo hace aconsejable para las construcciones costeras.

El cemento que contiene puzolana se obtiene por la pulverización conjunta de una mezcla de clinker portland y puzolana con la adición eventual de sulfato de calcio. El contenido de puzolana debe ser entre 15% y 40% del peso total.

En las construcciones generales de concreto se emplea cemento portland puzolánico tipo IP, cuyo porcentaje adicionado de puzolana se encuentra entre 15% y 40%, y el cemento portland puzolánico modificado tipo IPM, que necesita menos de 15% de puzolana adicionada. En cuanto al cemento hidráulico modificado con puzolana (tipo MP-RTCR) consiste en una mezcla homogénea de clinker, yeso y puzolana (y otros componentes minoritarios), producida por molienda conjunta o separada.

b) Concretos

Generalmente los hormigones elaborados con este tipo de cementos obtienen altas resistencias finales y puede apreciarse cuando se ensayan probetas luego de 56 o 90 días de edad. Si bien este cemento es apto para casi cualquier tipo de obra, cuando el material resulta de comprobada eficacia, es especialmente recomendado para aplicaciones que requieran de propiedades especiales de durabilidad como ataque de sulfatos, bajo calor de hidratación.

c) Concreto compactado con rodillo

Es probablemente el desarrollo más importante de la tecnología de presas en los últimos años, pues ha ganado aceptación alrededor del mundo en un relativo corto tiempo debido a su bajo costo derivado en parte por su rápido modo de construcción. El concreto compactado con rodillo suele usarse también en la construcción de pavimentos y áreas de almacenamiento. La rapidez de la puesta en obra, el relativo bajo contenido de cemento y la utilización de aditivos minerales (puzolanas, etc.) explican por qué este material es económicamente atractivo para la industria de la construcción.

El uso de puzolana en la mezcla de concreto compactado con rodillo puede servir como reemplazo parcial del cemento para reducir la generación del calor y los costos, y como un aditivo para el aumento de finos y para mejorar la manuabilidad al dosificar mezclas para volúmenes mínimos de pasta.

Una de las principales funciones de la puzolana o cualquier otro material fino apropiado es la de ocupar espacio que de otra forma sería ocupado por el cemento o



el agua. Si este espacio es ocupado por agua, obviamente dará como resultado una reducción en la resistencia del concreto. La actividad puzolánica continúa después de varios años, lo que indica que las puzolanas pueden ocupar espacio y también contribuir al desarrollo de la resistencia a largo plazo.

d) Áridos ligeros

Para la fabricación de hormigones de baja densidad y para la producción de prefabricados, con la ventaja de un aligeramiento en su peso medio y una más fácil maniobrabilidad de los productos, bloques, bovedillas, tuberías, etc.

6.3.2. Agrícola

a) Control de nutrientes

La puzolana tiene una serie de parámetros altamente favorables para su empleo como substrato inerte, tales como su capacidad de intercambio catiónico y conductividad eléctrica prácticamente nulas, así como su PH = 5,5-6, que determina que se utilice en la actualidad como substrato inerte en el que se aportan y controlan perfectamente los nutrientes y tratamientos mediante el agua de riego, pudiéndose realizar un seguimiento exhaustivo de la planta.

b) Aireante

Este material se está utilizando como aireantes y soporte de cultivos hidropónicos debido a su gran estabilidad, durabilidad y baja densidad. La puzolana sola, o como parte de otros substratos más compactos (tierra vegetal pesada), crea una red de macroporos que permite una aireación permanente.

6.3.3. Aislante térmico

La conductividad de la puzolana en estado natural, con valores medios inferiores a 0,21 Kcal. /Hm2C, hace de ella un aislante de sumo interés.

6.3.4. Filtros naturales

La gran permeabilidad de los materiales obtenidos permite el filtraje de líquidos, con la gran ventaja de presentar una mayor porosidad en las granulometrías gruesas.

6.3.5. Absorbentes

Su capacidad de absorción de líquidos permite su empleo como absorbente en la industria, así como en preparados olorosos (tierras volcánicas olorosas).



6.3.6. Instalaciones deportivas

Como drenaje natural en los campos de fútbol, así como en la construcción de pistas de tenis y polideportivas.

6.3.7. Jardinería

Su versatilidad en coloración, desde el rojo hasta el negro, así como su formación en lapilli cementado o bomba volcánica permiten su uso como elemento decorativo en jardinería, y es por tanto cada vez más frecuente encontrar en cualquier ciudad jardines y parques decorados con puzolana, sobre todo a partir de su empleo en los grandes maceteros de las Olimpiadas de Barcelona.

Las ventajas de la utilización de la puzolana en esta aplicación, además de los buenos resultados, derivan de su escaso o nulo mantenimiento, y de que resulta innecesario contar con personal especializado para su instalación, en contraste con los numerosos y costosos cuidados que necesita el césped.



VII. Efectos

7.1 Reacción puzolánica

La reacción puzolánica es la reacción química que se produce en el cemento Portland que contiene puzolanas. Es la reacción principal implicado en el hormigón romano inventada en la antigua Roma y se utiliza para construir, por ejemplo, el Panteón.

En la base de la reacción puzolánica se encuentra una reacción ácido-base simple entre hidróxido de calcio, también conocido como portlandita, o, y ácido silícico, y. Simplemente, esta reacción se puede representar esquemáticamente de la siguiente manera:

Ca2 H4SiO4? Ca2 H2SiO42- 2 H2O? CaH2SiO4 2 H2O

ni resumido por la notación abreviada de los químicos de cemento:

CH SH? C-S-H

El producto de fórmula general formado es un hidrato de silicato de calcio, también abreviado como CSH en notación químico del cemento, la separación de sílabas denota la estequiometria variable. La relación Ca/Si, o C/S, y el número de moléculas de agua pueden variar y la estequiometria se ha mencionado anteriormente pueden diferir. Muchas puzolanas contienen aluminato, o Al4-, que reaccionará con hidróxido de calcio y agua para formar hidratos de aluminato de calcio tales como C4AH13, C3AH6 o hidrogranate, o en combinación con sílice C2ASH8 o strtlingite. En la presencia de grupos aniónicos tales como sulfato, carbonato o cloro, AFM fases y las fases de popa o puede formar etringita.



VIII. CONDICIONES Y AMBIENTES DE FORMACIÓN

Durante las erupciones volcánicas se produce la eyección desde el conducto volcánico hacia la atmósfera del magma fundido, que está compuesto principalmente por aluminosilicatos. La violencia de la erupción causa la formación de pequeñas partículas que experimentan un rápido enfriamiento dando lugar a la formación de compuestos vítreos (estructura cristalina desordenada). La fase cristalina es muy minoritaria y su naturaleza y cantidad dependen de la clase de magma que ha dado origen a la puzolana.

Durante la erupción, los gases que acompañan a la explosión forman pequeñas burbujas que dan a la materia solidificada una textura porosa y consecuentemente una alta área superficial, que facilita las subsiguientes reacciones químicas. Al tener los aluminosilicatos una estructura desordenada, estos permanecen estables frente a la exposición de una solución de cal, siendo la base de las propiedades puzolánicas de los materiales vítreos.

Las erupciones volcánicas no explosivas no generan puzolanas del tipo anterior, pero dan origen a cenizas volcánicas que al enfriarse más lentamente tienen un menor contenido de fase vítrea.

También se produce un efecto menor de «burbujeo» de los gases, lo que causa que tengan una estructura menos porosa. Todo ello trae como consecuencia que las cenizas volcánicas tengan una menor reactividad hacia la cal en comparación con las puzolanas de las erupciones volcánicas explosivas.

8.1. UNIDADES GEOLÓGICAS FAVORABLES EN EL PAÍS

Los afloramientos de puzolanas se encuentran en el sur del Perú, en el departamento de Ayacucho. La serie sedimentaria que tiene el estrato de toba dacítica de posibles propiedades puzolánicas pertenece estratigráficamente a la Formación Ayacucho del Terciario superior. Una de las características de esta formación es la lenticularidad de sus estratos. El paquete de toba dacítica tiene estrecha relación genética y litológica con las explosiones efusivas de los volcanes vecinos al lago que conformaba la cuenca Ayacucho. La posición estructural de este horizonte en el área de estudio es bastante favorable y su buzamiento varía desde subhorizontal hasta los 15º y su grosor desde 35 a 50 m. Litológicamente corresponde a una toba de naturaleza dacítica de color rosado claro o blanco, textura porfirítica con fenos de feldespatos en una pasta compuesta principalmente de vidrio volcánico, cristales de cuarzo y feldespatos.

En el departamento de Arequipa, se encuentran afloramientos de puzolana en los volcánicos Sencca, que descansan con discordancia erosional sobre la Formación Millo y también cubren con discordancia angular al Grupo Tacaza, e infrayacen con



discordancia erosional al conglomerado aluvial pleistocénico y a los volcánicos Barroso, compuesto por tobas de composición dacítica o riolítica, y distinguiéndose a simple vista granos de cuarzo, feldespatos y biotitas. Por lo general son compactos con una cohesión apreciable, aunque hay algunos poco consistentes y fácilmente desmenuzables. Se presenta en bancos gruesos, mostrando muchas veces disyunción prismática, dando lugar a bloques columnares.

Se distinguen dos niveles según el color: uno superior rosado a marrón rojizo y otro inferior gris claro a blanco. Alternando con los tobas se hallan capas poco consolidadas de gravas, arenas y tobas retrabajadas.

El grosor del volcánico Sencca pasa los 150 m, aunque existen bancos aislados de espesores reducidos que no superan los 10 m. Los bancos de tobas son subhorizontales y en algunos lugares siguen los lineamientos de la topografía preexistente, rellenando depresiones y ocasionalmente cubriendo en algunas zonas las partes altas.

El volcánico Sencca se subdivide en cuatro miembros y son:

Miembro Capua. Miembro Calera. Miembro Añashuayco. Miembro Huayco.

Las pizarras y lutitas de la Formación Chicama, Grupo Yura, entre otras son potencialmente importantes para ser investigadas por horizontes puzolánicos.

8.2. DESCRIPCIÓN DE LOS PRINCIPALES YACIMIENTOS

Lagunillas y Pacaycasa (Flor de María)

El yacimiento denominado Flor de María se ubica a 9 km al norte de Ayacucho en Lagunillas-Pacaycasa, en Huanta, dentro de la serie sedimentaria de areniscas, arcillas y limolitas tobáceas con desniveles de tobas dacíticas y andesíticas de la Formación Ayacucho del Terciario superior. Una de las estructuras principales corresponde a una capa de toba dacítica con propiedades puzolánicas, ubicada dentro de un sinclinal en posición subhorizontal de hasta 15º de buzamiento, con un grosor de 35 - 50 m, teniendo como cajas al techo y piso, limolitas, areniscas y arcillas.

Atocongo

Se ubica en Pachacamac-Lima, en rocas intrusivas, dentro de un pórfido dacítico de edad Terciaria que intruyen a rocas andesíticas y fue originado por alteración supérgena de dicho pórfido. El material puzolánico principal se encuentra dentro de una chimenea volcánica relacionada con la intrusión, y la puzolana de calidad inferior se encuentra dentro del pórfido dacítico.



Cerro Colorado y Pachacútec

En este sector se describen puzolanas en rocas del Grupo Yura, del Cretáceo inferior, así como en tobas dacíticas de edad Terciaria.

8.3. MERCADO NACIONAL

La puzolana está siendo empleada en el mundo, y especialmente en Europa, con varias aplicaciones en diversas industrias: de la construcción, agrícola, eléctrica, absorbentes, etc., según sus características y propiedades.

En el Perú, el mercado de la puzolana está estrechamente relacionado con la fabricación del cemento (fábricas de cemento de Arequipa y Puno) y ladrillos por algunos productores localizados cerca de las canteras de este material.

8.4. Oferta potencial

Según la información consultada y disponible en el Ministerio de Energía y Minas, INGEMMET y otras instituciones, existen 12 canteras y ocurrencias de puzolana en seis regiones del país, cuya distribución se presenta en la Tabla 192 y la Figura 88.Arequipa, Puno y Tacna son regiones que poseen fábricas de cemento y actividad minera.

8.5 Producción

En la Tabla 193 se resume la evolución de la producción peruana de puzolana que experimentó un crecimiento promedio anual del 84% y su desarrollo está estrechamente ligado a la industria del cemento. Las tres regiones que más destacaron en la producción son aquellas que tienen fábricas de cemento, donde se requiere la puzolana, y en el 2006 fueron: Amazonas (75%), Arequipa (16%) y Puno (7%).

8.6 Consumo aparente

Toda la producción de puzolana se consume en el mercado interno y responde a la demanda de la industria del cemento y la fabricación de ladrillos.

8.7 Precios



Los precios no se conocen porque las industrias que la consumen tienen su propia cantera y no reportan el costo del material, sin embargo se estima que fluctúan entre US$ 4,5 y 5,7 por tonelada.

IX. Conclusiones

Las puzolanas como aditivos son de capital importancia dentro de la industria del cemento, ya que intervienen en la calidad del producto final, aumentan la eficiencia del proceso de fabricación y reducen los costos de producción.

El calor generado por la mezcla Cemento/Puzolana es menor que el generado por el mismo peso de solo cemento, lo cual incide en la durabilidad del concreto dado que se disminuyen las tensiones generadas en la dilato-contracción térmica.

El uso de puzolanas permite el diseño de mezclas de concretos más impermeables, cuyo período de deterioro por el lixiviado de la cal libre se reduce.

Algunas puzolanas aportan resistencia al concreto contra el ataque de aguas de mar, sulfatadas, ácidas o que contengan dióxido de carbono en solución.

Las puzolanas disminuyen la expansión resultante de la reacción de los agregados alcalinos. Las puzolanas no solo se aplican en el cemento sino también es usada para otros usos como artesanías como filtros de aguas, para canchas deportivas, etc.


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