CEMENTOS CON ADICIONES
El hormigón es el material de construcción más utilizado en todo el mundo, su ingrediente clave es el cemento Portland. Con el fin de crear un proceso y un producto más sostenibles, se ha convertido en una práctica común reemplazar la máxima cantidad posible de cemento empleado en la fabricación del hormigón por materias primas más ecológicas. La sustitución del cemento, en este caso, es parcial, como en los cementos tipo CEM II, donde la cantidad de clínker de cemento Portland es superior al 65% en peso con una o dos adiciones. Las adiciones empleadas comúnmente son cenizas volantes, escoria de horno alto y humo de sílice.
La ceniza volante procedente de las centrales termoeléctricas se considera una puzolona, que requiere de la presencia de hidróxido de calcio (Ca(OH)2), producido durante la hidratación del cemento, para reaccionar. La adición de cenizas volantes conlleva a un menor calor de hidratación, mejora la durabilidad del material y aumenta la resistencia del hormigón debido a los efectos puzolánicos y de relleno (filler) que son notables a edades tardías. Mientras que la escoria de horno alto, residuo de la fabricación del hierro, tiene propiedades hidráulicas, por lo tanto, comenzará a reaccionar desde los primeros instantes de reacción. La presencia de escoria reduce el calor de hidratación y conlleva a un refinamiento positivo de la microestructura del mortero y del hormigón. En consecuencia, la adición de cenizas volantes y escorias de horno alto reduce la permeabilidad del hormigón y mejora su resistencia a ambientes agresivos.
En las últimas décadas se están desarrollando cementos binarios, ternarios y cuaternarios (según el número de adiciones) para cumplir con los requisitos de resistencia y durabilidad que demanda el mercado del hormigón. Además, la incorporación de estas adiciones al cemento, se ha visto que es una vía muy interesante en la inmovilización de metales pesados y residuos radiactivos. La capacidad de inmovilización de metales pesados en mezclas cementantes producidas con cemento Portland, ceniza volante silícica, cenizas de combustión en lecho fluido y escoria granulada de horno alto fue estudiada por Giergiczny et al. [J. Hazard. Mater. 160 (2008) 247-255], donde el Pb, Cu, Zn, Cd y el Mn presentaron un alto nivel de inmovilización (99.9%) en los morteros fabricados con 85% de escoria y 15% de cemento Portland, mientras que el Cr mostró un menor grado de inmovilización, que fue desde un 86% en los morteros constituidos por 20% cemento Portland, 30% de ceniza de combustión y 50% de escoria a un 93.3% en los morteros de cemento Portland. Por otra parte, la sorpción de iones de radionucleídos como 137Cs+y 90Sr2+ fue estudiada en morteros ternarios (65% de escoria y 5% de humo de sílice) [Li et al. Cem. Concr. Res. 65 (2014) 52-57]. La capacidad de sorpción Cs/Sr tendió a incrementarse debido a la incorporación de Al en la estructura del gel de silicato cálcico hidratado (C-S-H) formado en las muestras ternarias. Yoon et al. [Cem. Concr. Res. (2020) 106089] reportaron que la sustitución de un 70% de escoria incrementaba la retención de Co2+ en la matriz de cemento, debido al aumento de Co captado por las fases de hidróxidos dobles laminares y por el refinamiento de la estructura porosa de los cementos adicionados con escoria.
En la literatura también se pueden encontrar algunos trabajos [Bagosi et al. Cem. Concr. Res. 29 (1999) 479-485; Faiz et al. J. Mater. Environ. Sci. 6 (2015) 289-296] donde se ha utilizado cemento Portland para inmovilizar residuos radiactivos usando resinas iónicas, pero es necesaria una mayor investigación y, por lo tanto, uno de los propósitos de este Proyecto es estudiar los cementos binarios o ternarios como posibles matrices de inmovilización de resinas iónicas de grado nuclear.