Fly Ash: tipos, funciones y papel de la impresión 3D en la creación de ladrillos de Fly Ash

¿Qué es Fly Ash?

Es el residuo de la combustión del carbón en polvo recogido por precipitadores electrostáticos o separadores de los gases de las centrales térmicas.

Según ACI, las cenizas volantes se definen como "una cantidad muy pequeña de escoria obtenida de la combustión de carbón molido o en polvo. Esta escoria se transporta desde el horno a través de la caldera por los gases de combustión". Las cenizas volantes son el residuo de las centrales eléctricas de generación de electricidad de carbón pulverizado".

Las cenizas volantes están formadas por partículas en polvo muy pequeñas que son mayoritariamente esféricas, sólidas o vacías, y son principalmente cristales o amorfas. La finura es una de las propiedades físicas importantes de la ceniza volante que contribuye a la reactividad puzolánica.

Polvo de cenizas volantes. Fuente de la imagen: Linkedin

El tamaño de las partículas de cenizas volantes oscila entre 0,5 μm y 100 μm. El tamaño medio de la ceniza volante es de 20 μm, que es similar al del tamaño medio de partículas del cemento Portland.

Las cenizas volantes se utilizan en el hormigón como material de cementación adicional que, por lo general, actúa como reductor de agua en el hormigón, como un reductor químico de agua.

Cuando la ceniza volante se combina con cal y agua, la mezcla formada es similar al cemento Portland.

Las cenizas volantes son muy beneficiosas desde el punto de vista medioambiental. Las cenizas volantes mejoran el rendimiento y calidad del hormigón.

Las cenizas volantes mejoran las propiedades plásticas del hormigón, aumentando la trabajabilidad del hormigón, disminuyendo la demanda de agua y también disminuyendo la segregación y sangrado a la vez que reduce el calor de hidratación.

El uso de cenizas volantes en el hormigón aumenta la resistencia del hormigón, disminuye la permeabilidad y la corrosión del acero de refuerzo. También aumenta la resistencia al sulfato y disminuye la reacción álcali-agregado.

Las cenizas volantes manifiesta su fuerza muy lentamente en comparación con el hormigón hecho sólo con cemento Portland.

Es económico y respetuoso con el medio ambiente.

Clasificación de cenizas volantes:

ASTM clasifica a grandes rasgos las cenizas volantes en dos clases según el tipo de carbones:

• Clase F
• Clase C

Clase F:

Las cenizas volantes producidas normalmente por la combustión de carbón antracita o bituminoso se clasifican como cenizas volantes de clase F.

Características de la clase F de cenizas volantes

1. Tiene menos de 5% de CaO. (óxido de calcio)
2. Sólo tiene propiedades puzolánicas.

Clase C:

Las cenizas volantes producidas normalmente por la combustión de lignito o carbón subbituminoso se clasifican como cenizas volantes de clase C.

Características de las cenizas volantes de clase C

1. Tiene más de un 10% de CaO.
2. Posee propiedades puzolánicas y cementeras.

Propiedades físicas y químicas de la ceniza volante:

Propiedades químicas según (IS: 3812 - Parte -1: 2003)

SR.

NO.

Requisito característico 1. Dióxido de silicio (SiO2) más óxido de aluminio (Al2O3) más óxido de hierro (Fe2O3) porcentaje en masa, min 70,0 2 Dióxido de silicio (SiO2), porcentaje en masa, min 35,0 3 Sílice reactiva en porcentaje en masa, min 20,0 4 Óxido de magnesio (MgO), porcentaje en masa, máximo 5,0 5 Azufre total como trióxido de azufre (SO3), porcentaje en masa, máximo 3,0 6 Álcalis disponibles , como óxido de sodio (Na2O3), porcentaje en masa, máximo 1,5 7 Cloruro total en por ciento en masa, máximo 0,05 8 Pérdida por encendido en porcentaje en masa, máximo 5,0

Tabla 1: Propiedades químicas de la ceniza volante.

Ventajas de Fly Ash:

1. La ceniza volante es económica y respetuosa con el medio ambiente.
2. Los residuos de las industrias se utilizan para la construcción de material de construcción de calidad.
3. La ceniza volante es una partícula muy fina que crea un producto más denso, por tanto el tamaño de los poros se reduce.
4. Las cenizas volantes mejoran la trabajabilidad del hormigón con la misma relación agua-cemento.
5. Reduce la permeabilidad en el agua y en los productos químicos agresivos.
6. Mejora la resistencia del hormigón.
7. Reduce el calor de hidratación.
8. Las finas partículas de las cenizas volantes reducen el sangrado y la segregación y mejoran la bombabilidad y el acabado.
9. El uso de hormigón de cenizas volantes proporciona una buena trabajabilidad, acabado y durabilidad.

Desventajas de la ceniza volante:

1. La calidad de la ceniza volante afecta a la calidad del hormigón y su resistencia.
2. Las cenizas volantes de mala calidad aumenta la permeabilidad del hormigón y, por tanto, causa daños en el edificio.

Usos de cenizas volantes:

1. Se utiliza en la construcción de hormigón masivo, tales como muros de contención, presas, pavimentos, etc.
2. También se utiliza en el proceso de fabricación de ladrillos, láminas de amianto, tuberías de presión de amianto, bloques, etc.
3. Se utiliza en la construcción de hormigón de alto rendimiento.
4. Se utiliza en la construcción de hormigón en tiempo frío.
5. Normalmente se utiliza en la construcción de carreteras y aceras.
6. Se utiliza en la formación de hormigón geopolímero.

Los siguientes son los efectos de la ceniza volante sobre las propiedades del hormigón:

1. Las cenizas volantes de buena calidad disminuyen la demanda de agua para la caída deseada.
2. Con la reducción del contenido de agua de la unidad, también se reducirá el sangrado y la contracción del secado.
3. Dado que la ceniza volante no es altamente reactiva, el calor de hidratación se puede reducir sustituyendo parte del cemento por ceniza volante.

Efecto de la ceniza volante sobre el hormigón endurecido:

4. Dado que la reacción puzolánica transcurre lentamente, el hormigón de cenizas volantes tiende a ser más bajo que el hormigón sin cenizas volantes.
5. Debido a la reactividad puzolánica continua, el hormigón desarrolla resistencia a una edad posterior, que puede superar la resistencia del hormigón sin cenizas volantes.
6. También produce hormigón denso que reduce la permeabilidad al agua ya los gases.
7. La reacción puzolánica se produce en presencia de humedad, por tanto, el hormigón de cenizas volantes debe curarse durante un largo período.

Pruebas sobre cenizas volantes:

Las siguientes pruebas se realizan con cenizas volantes:

Uso de la tecnología de impresión 3D en la construcción de edificios

Impresión 3D en construcción. Fuente de la imagen: Designbuildings

El modelado 3D es el proceso de creación de objetos tridimensionales basados ​​en el ordenador mediante un software especial llamado software de modelado 3D. La impresión 3D es donde un objeto digital creado en un software de modelado 3D se convierte en un modelo físico mediante la ayuda de una impresora 3D. Actualmente, la mayoría de las construcciones utilizan la tecnología de impresión 3D para ayudarle en el proceso de construcción. La impresión 3D tiene muchos usos en la industria de la construcción. Por ejemplo, los diseñadores arquitectónicos utilizan el modelado 3D para dibujar planos de las casas e incluso generar todo el diseño 3D del edificio en un software CAD y, a continuación, se utiliza una impresora 3D para imprimir el modelo.

Asimismo, la impresión 3D se ha utilizado en la construcción de un edificio entero mediante la ayuda de impresoras 3D de gran formato.

El material utilizado para la impresión 3D depende normalmente del tipo de impresora 3D que se utilice y del tipo de diseño que se está creando. El agua y los áridos, junto con el aditivo, se utilizan en proporción al cemento de hormigón moderno, para mejorar las propiedades del mortero. Por lo general, los aditivos han modificado las propiedades del hormigón fresco y endurecido. Los aditivos utilizados para la producción del hormigón son cenizas volantes, escorias de alto horno, humos de sílice, etc. Se trata como componente químicamente pasivo.

Las cenizas volantes son un aditivo muy utilizado en el hormigón por su finura, constitución química y de fase y actividad puzolánica. Las cenizas volantes mejoran las propiedades del mortero o del hormigón endurecido. En el momento de la mezcla, se añaden cenizas volantes del 5% de la masa total de cemento.

Uso del diseño 3D en la preparación de ladrillos de cenizas volantes

Además de los usos anteriores, las cenizas volantes también se utilizan mucho en la fabricación de ladrillos utilizados para estructuras de mampostería. Los ladrillos de cenizas volantes son una gran alternativa a los ladrillos de arcilla roja. El diseño 3D puede ser útil en la preparación de ladrillos de cenizas volantes personalizados.

Ladrillos de cenizas volantes. Fuente de la imagen: Azuko

Puede utilizar un software de modelado 3D como SelfCAD para preparar el diseño de su ladrillo, especificar tamaños, añadir texturas y hacer muchas otras cosas como añadir textos y luego utilizar su impresora 3D para imprimir el diseño 3D o puede exportarlo como realista . renderizar. Preparar los prototipos de los ladrillos mediante un programa de moldeo 3D y una impresora 3D es útil, ya que es más barato y ahorra tiempo. Esto se debe a que las correcciones se pueden identificar y rectificar fácilmente antes de empezar a producir sus ladrillos. También puede realizar ajustes tantas veces como desee, ya que es más fácil hacerlo en un software de diseño 3D.

Además, la impresión 3D puede utilizarse en mortero de impresión que se ha mezclado con cenizas volantes mediante impresoras 3D especializadas. Al hacerlo, es esencial prestar atención a efectos de la modificación causada por las mezclas, que pueden mejorar una cosa y empeorar otra. Mientras se imprimen capas consecutivas del objeto, la resistencia inicial del mortero es muy esencial para detener la estratificación y desmoralización de la estructura impresa.

Durante el proceso de impresión 3D, se utilizan aditivos retardantes porque el transporte de la mezcla tarda mucho tiempo y porque se requiere para conseguir una unión adecuada entre capas de mortero específicas. El hormigón con aditivo retardador presenta una resistencia inicial más baja y un endurecimiento generalmente más lento.

Cuando se utiliza la tecnología de impresión 3D para la construcción de la estructura del edificio, es esencial determinar la composición de la mezcla de mortero y sus propiedades requeridas. Cuando se diseña en 3D una mezcla de mortero para la tecnología de impresión 3D, es importante tener en cuenta que la mezcla cumple con los criterios aceptados y el supuesto de diseño.

Los materiales que se introducen en la impresora 3D durante la construcción dependen principalmente de las materias primas utilizadas, el método de producción y su aplicación. En el momento de diseñar y formar objetos impresos en 3D a partir de mezclas de mortero, es fundamental prestar atención a las propiedades que afectan a la capacidad y la calidad del objeto impreso. Debe prestarse una atención específica a parámetros como la estabilidad de la forma impresa, el hormigón de contracción, el flujo de la mezcla, la extrusión, el tiempo de unión y la resistencia.

Beneficios de la tecnología de impresión 3D en la construcción:

Las siguientes son las ventajas de la tecnología de impresión 3D en la construcción de edificios:

1. Aumento de la seguridad del edificio.
2. Automatización altamente eficaz en el proceso de construcción.
3. La demanda de mano de obra se reduce.
4. El coste de construcción requerido es menor en comparación con cualquier método tradicional.
5. Aumenta el potencial del sector de la construcción.
6. Con la tecnología de impresión 3D, puede conseguir una mayor precisión, eficiencia y un coste de recursos reducido.
7. Ahorre el tiempo y el coste de la construcción.
8. Produce diseños versátiles con gran representación.
9. Optimización fácil y segura.

Le agradecemos que se haya tomado el tiempo de leer el artículo y esperamos que haya encontrado la información que estaba buscando. Le animamos a comentar cualquier duda o sugerencia, ¡gracias!€