Aprovechamiento de residuos agroindustriales como material cementante suplementario en el desarrollo de un mortero sostenible

Abstract

La generación de residuos agroindustriales es un problema en la cadena productiva de los sectores agrícolas a nivel mundial, debido a la dificultad que presenta almacenar los altos volúmenes generados y su disposición final, lo que deriva en problemáticas ambientales, sociales y económicas. En este trabajo se estudió la incorporación de un residuo agroindustrial como sustituto de cemento en morteros y se evaluaron sus propiedades mecánicas al modificar la proporción de sustitución. Para ello se ejecutó una metodología multicriterio que determinó la selección de dos residuos priorizados. Los residuos de ceniza fueron obtenidos de los procesos de cogeneración de energía de Riopaila Castilla para el caso de la ceniza de bagazo de caña (CBC) y de Palmaceite S.A para la ceniza de raquis de palma (CRP). Ambas cenizas fueron caracterizadas mediante análisis elemental y próximo, difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X, área superficial, distribución de tamaño de partícula, gravedad específica y microscopía electrónica de barrido. Una vez analizadas las propiedades físicas y químicas de las cenizas, con base a los resultados se seleccionó la ceniza de raquis de palma para la elaboración de los morteros. Se desarrollaron mezclas de mortero con cuatro contenidos de CRP, control (0% CRP), 10, 15 y 20%. Todos los diseños fueron evaluados por triplicado tanto en estado fresco, analizando manejabilidad, como en estado endurecido, evaluando la resistencia de la compresión y a la flexión a los 7 y 28 días de curado. Se encontró que las mezclas con 15% y 20% de CRP mostraron una manejabilidad media, muy similar a la mezcla sin CRP, con variaciones únicamente entre el 1,9 e 5,7%. En cuanto a la resistencia a la compresión y flexión, presentaron menores valores que la muestra de control. Sin embargo, en todos los casos la resistencia obtenida es superior a la marcada por la norma ASTM C270 para los morteros tipo S, que es 12,4 MPa a los 28 días de curado.

The generation of agro-industrial waste is a problem in the productive chain of agricultural sectors worldwide, due to the difficulty of storing the high volumes generated and their final disposal, which leads to environmental, social, and economic issues. In this study, the incorporation of an agro-industrial waste as a substitute for cement in mortar was investigated, and its mechanical properties were evaluated by modifying the substitution ratio. A multicriteria methodology was implemented to select two prioritized wastes. The ash waste was obtained from the energy cogeneration processes of Riopaila Castilla for sugarcane bagasse ash (SBA) and Palmaceite S.A for palm oil fuel ash (POFA). Both ashes were characterized through elemental and proximate analysis, X-ray diffraction, X-ray fluorescence, surface area measurement, particle size distribution, specific gravity, and scanning electron microscopy. Based on the physical and chemical properties of the ashes, palm rachis ash was selected for mortar production. Mortar mixtures with four CRP contents were developed: control (0% POFA), 10%, 15%, and 20%. All designs were evaluated in triplicate in both fresh states, analyzing workability, and hardened state, evaluating compressive and flexural strength at 7 and 28 days of curing. It was found that the mixtures with 15% and 20% POFA showed moderate workability, remarkably similar to the mixture without POFA, with variations ranging from 1.9% to 5.7%. Regarding compressive and flexural strength, they presented lower values than the control sample. However, in all cases, the obtained strength is higher than the one specified by ASTM C270 standard for type S mortars, which is 12,4 MPa at 28 days of curing.