Cenizas volantes: propiedades, tipos, mecanismos, aplicaciones

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Las cenizas volantes son un subproducto heterogéneo producido en el proceso de combustión del carbón utilizado en las centrales eléctricas. Es un polvo gris fino con partículas vítreas esféricas que se elevan con los gases de combustión. Las cenizas volantes contienen componentes de material puzolánico, por lo que forman un material cementoso con la cal. Por lo tanto, las cenizas volantes se utilizan en hormigón, minas, vertederos y presas.

Composición química de las cenizas volantes

La composición química de las cenizas volantes depende del tipo de carbón utilizado y del método utilizado para quemar el carbón.
Tabla No 1: Composiciones químicas de las cenizas volantes de varios carbones.

Propiedades físicas de las cenizas volantes

Las propiedades físicas de las cenizas volantes son

1. Finura de las cenizas volantes

De acuerdo con ASTM, la finura de las cenizas volantes se verifica tanto en el tamizado en seco como en húmedo. Tamice una muestra de cenizas volantes a través de un tamiz de 45 micras y calcule el porcentaje retenido en el tamiz de 45 micras. La finura también se mide por el método de Le Chatelier y el método del área superficial específica de Blaine.

2. Gravedad específica de las cenizas volantes

Las gravedades específicas de las cenizas volantes varían desde un valor bajo de 1,90 para cenizas subbituminosas hasta un valor alto de 2,96 para cenizas bituminosas ricas en hierro.

3. Tamaño y forma de las cenizas volantes

La ceniza volante es un material muy fino con tamaños de partículas que van desde 10 a 100 micrones. La forma de las cenizas volantes suele ser esférica y vítrea.

4. color

El color de las cenizas volantes depende de su composición química y mineral. El contenido de cal en las cenizas volantes le da un color tostado y claro, mientras que la presencia de hierro le da un color marrón. Un color gris oscuro a negro generalmente resulta del alto contenido sin quemar.

Clasificación de las cenizas volantes

La clasificación de las cenizas volantes depende del código utilizado.ellos son

1. Tipos de cenizas volantes según código IS (IS 3812-1981)

A. Grado I

Este grado de ceniza volante se deriva del carbón bituminoso con una proporción de SiO2+Al2O3+Fe2O3 superior al 70%.

B. Grado II

Este grado de ceniza volante se deriva del lignito y contiene más del 50 % de SiO2+Al2O3+Fe2O3.

2. Tipos de cenizas volantes según la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM C618)

Según el tipo de carbón y el análisis químico resultante, la ASTM clasifica las cenizas volantes de la siguiente manera:

A. Tipo C

Las cenizas volantes tipo C se producen a partir de la combustión de lignito o carbón subbituminoso, contienen más del 10 % de CaO y tienen propiedades cementantes además de propiedades puzolánicas.

B. Tipo F

Las cenizas volantes tipo F se producen a partir de la combustión de carbón bituminoso o antracita, contienen menos del 10% de CaO y tienen propiedades puzolánicas.

3. Tipos de cenizas volantes por funcionamiento de la caldera

A. Cenizas volantes de baja temperatura (LT)

Se produce cuando la temperatura de combustión es inferior a 900o C.

B. Cenizas volantes de alta temperatura (HT)

Ocurre a partir de temperaturas de combustión por debajo de 1000°C

Mecanismo de cenizas volantes

La química de hidratación del cemento Portland es tal que aproximadamente el 50% del cemento Portland está compuesto por el mineral primario silicato tricálcico, que forma hidrato de silicato de calcio e hidróxido de calcio al hidratarse. Si tiene cemento Portland y la ceniza volante es puzolánica, se puede representar con sílice porque el vidrio de sílice amorfa es el componente principal de la ceniza volante y se une con el calcio. El hidróxido de calcio en el cemento Portland hidratado no aporta resistencia y se consume junto con la sílice reactiva. Lenta y gradualmente forma hidrato de silicato de calcio adicional. Este es el aglutinante que llena el espacio y le da impermeabilidad y resistencia creciente.
Tabla 2: Reacción de hidratación del cemento Portland y el cemento Portland de cenizas volantes

Comparación de los requisitos de cenizas volantes en ASTM, EN e IS

Tabla 3: Comparación de los requisitos de cenizas volantes en ASTM, EN e IS

Aplicaciones de cenizas volantes

Los principales usos de las cenizas volantes son:

1. Utilizado en la producción de cemento Portland.
2. Normalmente se utiliza para trabajos de terraplén.
3. Utilizado como material de mejora del suelo.
4. Las cenizas volantes también se utilizan como componente en la producción de relleno de fluidos.
5. Se utiliza como mineral de relleno en la colocación de carreteras asfálticas para rellenar huecos.
6. Las cenizas volantes se utilizan como componente de los geopolímeros.
7. Utilizado en presas de hormigón compactado con rodillo.
8. Se utiliza para hacer ladrillos de cenizas volantes
9. El tratamiento de las cenizas volantes con hidróxido de silicio actúa como catalizador.

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