Pastas elaboradas con cal hidráulica y arcillas calcinadas: análisis de la captación de CO2 ambiental

Abstract

Durante el proceso de producción de cal hidráulica se liberan emisiones de CO2 a la atmósfera. Por otro lado, en el uso de dicho material como materia prima en pastas y morteros, a partir del contacto de portlandita (CH) y CO2 difundido a través de la estructura, ocurre la reacción de carbonatación bajo la acción del agua. El objetivo de este trabajo es evaluar cómo el reemplazo parcial de cal hidráulica (CalH) por arcillas calcinadas, de diferente reactividad puzolánica en pastas, afecta a la captación de CO2 ambiental. Como materias primas se utilizó CalH y dos tipos de arcillas calcinadas, caolinita calcinada (KC) con mayor actividad puzolánica e illita calcinada (IC) con actividad puzolánica más lenta. Las pastas se elaboraron por triplicado, incorporando de manera individual ambos tipos de arcillas calcinadas en diferentes porcentajes de reemplazo (0 - 50%). Para realizar un análisis comparativo, se prepararon dos grupos de muestras denominadas (i) e (ii), ambos grupos fueron almacenados en cámara húmeda por 28 días y luego de ese período, al grupo (i) se le frenó la hidratación con isopropanol y el grupo (ii) fue expuesto a carbonatación natural durante 1 mes. El seguimiento de la carbonatación en todos los casos fue realizado utilizando distintas técnicas: difracción de rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), ensayo termogravimétrico y perfil de carbonatación por fenolftaleína. Se concluye que el agregado de arcilla calcinada como reemplazo parcial de la cal hidráulica en pastas, afecta la captación de CO2 ambiental: si se utiliza IC aumenta la captación; mientras que cuando se utiliza KC, con mayor actividad puzolánica, esta afecta en forma negativa la captación de CO2 ambiental.

During production of hydraulic lime, CO2 emissions are released into the atmosphere. On the other hand, the use of hydraulic lime as raw material for pastes and mortars allows a carbonation reaction to occur due to water action, owing to the contact of portlandite (CH) and CO2 diffused through the structure. This work aims to evaluate how the partial replacement of hydraulic lime by calcined clays of different pozzolanic reactivity in pastes affects the capture of environmental CO2. Hydraulic lime and two types of calcined clays, calcined kaolinite (KC) with more pozzolanic activity and calcined illite (IC) with slower pozzolanic activity, were used as raw materials. The pastes were made in triplicate, individually incorporating both types of calcined clays in different replacement percentages (0 - 50%). In order to perform a comparative analysis, two groups of samples were made, denominated (i) and (ii); both groups were stored in a humid room for 28 days and subsequently stored in isopropanol to stop the hydration process for the group (i) and the group (ii) was exposed to natural carbonation for one month. Carbonation was monitored using different techniques: X-ray diffraction analysis (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis, and phenolphthalein carbonation profile. It can be concluded that the addition of calcined clays as a partial replacement of hydraulic lime in pastes, affects the environmental CO2 capture: the use of IC increases the capture; meanwhile, the use of KC, with more pozzolanic activity, negatively affects the environmental CO2 capture.

Durante o processo de produção de cal hidráulica são liberadas emissões de CO2 na atmosfera. Por outro lado, ao utilizar esse material como matéria-prima em pastas e argamassas, a partir do contato da portlandita (CH) e do CO2 difundido pela estrutura, ocorre a reação de carbonatação sob a ação da água. O objetivo deste trabalho é avaliar como a substituição parcial da cal hidráulica (CalH) por argilas calcinadas, de diferentes reatividades pozolânicas em pastas, afeta a captura de CO2 ambiental. Foram utilizados como matériaprima CalH e dois tipos de argilas calcinadas, caulinita calcinada (KC) com maior atividade pozolânica e ilita calcinada (IC) com atividade pozolânica mais lenta. As pastas foram preparadas em triplicata, incorporando individualmente os dois tipos de argilas calcinadas em diferentes percentuais de substituição (0 - 50%). Para realização de uma análise comparativa, foram preparados dois grupos de amostras denominados (i) e (ii), ambos os grupos foram armazenados em câmara úmida por 28 dias e após esse período o grupo (i) teve a hidratação impedida com isopropanol e o grupo (ii) foi exposto à carbonatação natural por 1 mês. O monitoramento da carbonatação em todos os casos foi realizado utilizando diferentes técnicas: difração de raios X (XRD), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ensaio termogravimétrico e perfil de carbonatação por fenolftaleína. Conclui-se que a adição de argila calcinada como substituto parcial da cal hidráulica em pastas afeta a captura de CO2 ambiental: se for utilizado IC, a captura aumenta, enquanto quando KC é utilizada, com maior atividade pozolânica, afeta negativamente a captura de CO2 ambiental.