Las cenizas volantes, un subproducto de la combustión de carbón pulverizado, se utilizan ampliamente como ingrediente cementoso y puzolánico en el hormigón de cemento hidráulico. Debido a que mejora muchas propiedades deseables del concreto@, se introduce como un material dosificado por separado (como en ASTM C 61 8@ Clase para C) o como un componente de cemento mezclado (ASTM C 595 o C 1157). Este informe describe las uso de cenizas volantes en concreto y enumera referencias sobre la caracterización de cenizas volantes @ sus propiedades @ y sus efectos sobre el concreto. Se proporciona orientación sobre las especificaciones@ garantía de calidad y control de calidad de las cenizas volantes@ y el hormigón producido utilizando cenizas volantes. Según ACI 116R@ las cenizas volantes son el residuo finamente dividido que resulta de la combustión de carbón molido o en polvo y que se transporta. por los gases de combustión desde la zona de combustión hasta el sistema de eliminación de partículas.?? ACI 116R define ??puzolana?? como "un material silíceo o silíceo y aluminoso que en sí mismo posee poco o ningún valor cementoso pero que, en forma finamente dividida y en presencia de humedad, reaccionará químicamente con hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias para formar compuestos que tienen propiedades cementosas; Hay puzolanas tanto naturales como artificiales. Las cenizas volantes poseen propiedades puzolánicas similares a las puzolanas naturales de origen volcánico o sedimentario que se encuentran en muchas partes del mundo. Hace unos 2.000 años@ los romanos mezclaban ceniza volcánica con cal@ agregado@ y agua para producir mortero y hormigón (Vitruvio 1960). De manera similar@ las cenizas volantes se mezclan con cemento portland (que libera cal durante la hidratación)@ agregado@ y agua para producir mortero y concreto. Todas las cenizas volantes exhiben propiedades puzolánicas hasta cierto punto; Sin embargo, algunas cenizas volantes muestran diversos grados de valor cementoso sin la adición de hidróxido de calcio o cemento hidráulico. La naturaleza cementosa de estas cenizas volantes se atribuye a los constituyentes reactivos que residen dentro de las cenizas volantes, como las fases cristalinas de aluminato de calcio y una fase de vidrio más altamente sustituida y, por lo tanto, potencialmente reactiva. Las cenizas volantes en el concreto reaccionan con el cemento hidráulico hidratante de las siguientes maneras:1. Las soluciones de hidróxido de calcio y álcali@ que se liberan en la estructura porosa de la pasta@ se combinan con las partículas puzolánicas de cenizas volantes@ formando un medio cementante; y 2. El calor generado por la hidratación del cemento hidráulico ayuda a iniciar la reacción puzolánica y contribuye a la velocidad de la reacción. Cuando el concreto que contiene cenizas volantes se cura adecuadamente, los productos de reacción de las cenizas volantes llenan parcialmente los espacios originalmente ocupados por el agua de mezcla que no fueron llenados por los productos de hidratación del cemento, lo que reduce la permeabilidad del concreto al agua y a los químicos agresivos (Manmohan y Mehta). 1981). La velocidad de reacción más lenta de las cenizas volantes@ en comparación con el cemento hidráulico@ limita la cantidad de generación temprana de calor y el perjudicial aumento temprano de temperatura en estructuras masivas. El hormigón al que se le proporcionan cenizas volantes puede tener propiedades que no se pueden lograr mediante el uso exclusivo de cemento hidráulico. Las cenizas volantes de las centrales eléctricas que queman carbón estuvieron disponibles en la década de 1930. En los EE.UU., el estudio de las cenizas volantes para su uso en el hormigón de cemento hidráulico comenzó aproximadamente en esa época. En 1937@ se publicaron los resultados de una investigación sobre hormigón que contenía cenizas volantes (Davis et al. 1937). Este trabajo sirvió como base para las primeras especificaciones@ métodos de prueba@ y uso de cenizas volantes. Inicialmente@ las cenizas volantes se utilizaron como reemplazo parcial de masa o volumen del cemento hidráulico@, típicamente el componente fabricado del concreto más caro. A medida que aumentaba el uso de cenizas volantes, los investigadores reconocieron que las cenizas volantes podrían impartir propiedades beneficiosas al hormigón. En investigaciones posteriores, Davis y sus colegas estudiaron la reactividad de las cenizas volantes con hidróxidos de calcio y álcalis en pasta de cemento portland y la capacidad de las cenizas volantes para actuar como medida preventiva contra reacciones nocivas de agregados de álcali. Las investigaciones (Dunstan 1976@ 1980; Tikalsky@ Carrasquillo@ y Snow 1992; Tikalsky y Carrasquillo 1993) han demostrado que las cenizas volantes a menudo mejoran la resistencia del concreto al deterioro causado por los sulfatos. Las cenizas volantes también aumentan la trabajabilidad del concreto fresco y reducen la temperatura máxima de hidratación en el concreto en masa. Los aspectos beneficiosos de las cenizas volantes fueron especialmente notables en la construcción de grandes presas de hormigón (Mielenz 1983). Algunos proyectos importantes, como el Thames Barrage en el Reino Unido y la presa Upper Stillwater en los EE. UU., incorporaron entre un 30 y un 75 % de sustitución masiva del cemento hidráulico por cenizas volantes para reducir la generación de calor y disminuir la permeabilidad. En los EE. UU., se está desarrollando una nueva generación de carbón. Las centrales eléctricas de combustión interna se construyeron a finales de los años 1960 y 1970, al menos parcialmente en respuesta al espectacular aumento de los precios del petróleo. Estas centrales eléctricas @ que utilizan molinos de carbón eficientes y tecnología de piroprocesamiento de última generación @ producen cenizas volantes más finas con un menor contenido de carbono. Además, las cenizas volantes que contienen altos niveles de óxido de calcio estuvieron disponibles debido al uso de fuentes de carbón del oeste de Estados Unidos (típicamente subbituminosas y ligniticas). Paralelamente a esta mayor disponibilidad de cenizas volantes, una extensa investigación ha llevado a una mejor comprensión de las reacciones químicas involucradas cuando las cenizas volantes se utilizan en el concreto. Una economía mejorada y tecnologías mejoradas (basadas en materiales y mecánicas) han llevado a un mayor uso de cenizas volantes @ principalmente en la industria del concreto premezclado. Las cenizas volantes ahora se usan en el concreto por muchas razones@ incluyendo mejoras en la trabajabilidad del concreto fresco@ reducción del aumento de temperatura durante la hidratación inicial@ resistencia mejorada a los sulfatos@ expansión reducida debido a la reacción álcali-sílice@ y contribuciones a la durabilidad y resistencia del concreto endurecido concreto.
ACI 232.2R-2003 Historia
2018ACI 232.2R-2018 Informe sobre el uso de cenizas volantes en el hormigón