Las muestras K1 y K2 con elevado contenido de Caolinita y diferente grado de orden / desorden estructural, presentan diferencias ante los tratamientos térmicos realizados. Del análisis DTA se desprende que el rango de temperaturas comprendido entre la deshidroxilación y recristalización de las muestras, es mayor en K2: estructura desordenada. Independientemente del tratamiento térmico realizado, los valores de SEB obtenidos son mayores en MK2 (1200 m2/kg) respecto a MK1 (900 m2/kg), cuanto mayor es la SE
B, más reactivas son las muestras (cap. 4). Otro factor que favorece a las muestras MK2 es el área de las bandas asignadas en FTIR a fase amorfa, siendo mayor en las muestras MK2 y menor en las MK1, registrándose para estas últimas un valor más bajo para una temperatura de 800 ºC y un tiempo de residencia a esta temperatura de 30 minutos.
Del ensayo de conductividad eléctrica, se desprende que en las primeras horas de reacción las muestras MK2 son más reactivas que las MK1. Del análisis de los valores de CE a dos horas y dos días, surgen las superficies de respuesta y diagramas de contorno que indican que la condición óptima para MK1 es una temperatura de 700 ºC y 30 minutos de residencia; mientras que para MK2 la temperatura es 750 ºC sin una clara influencia del tiempo de residencia.
Utilizando medidas indirectas de la disminución en la concentración de reactivos mediante
CE, se pudo determinar una ley de velocidad de reacción puzolánica de orden cinco, para el primer período de reacción entre las muestras calcinadas y el Ca(OH)2. Esto permitió obtener valores de constantes cinéticas para cada muestra y tratamiento térmico, con valores máximos de las mismas a 700 ºC / 30 minutos para MK1 y 750 ºC / 20 minutos para MK2, sin embargo el gráfico de superficie de respuesta muestra para MK2 el óptimo a 750 ºC sin influencia marcada del tiempo de residencia, esto se corrobora con el gráfico de contorno.
El ensayo de Frattini realizado a igual temperatura que el de CE, tiene la ventaja de una mayor disponibilidad de Ca(OH)2, por lo que se puede estudiar la reacción puzolánica a mayores edades. Los resultados obtenidos posicionan a las muestras MK2 mas reactivas que las MK1 a los 2 días, pero con resultados comparables a los 7 y 28 días. Este método no permite distinguir la influencia del tratamiento térmico en las muestras MK1 pero si en las MK2, encontrando como mejor tratamiento térmico una temperatura de 750 ºC y un tiempo de residencia de 20 minutos, y como condiciones menos favorables 800 ºC y 10 minutos.
6.6. Conclusiones parciales
Se analizó la influencia del tratamiento térmico en las muestras K1 y K2 con elevado contenido de Caolinita. La temperatura a la cuál se produce la deshidroxilación es mayor en K1 con Caolinita ordenada, siendo además menor la temperatura a la cuál se produce la recristalización formando fase espinela.
Las condiciones de calcinación óptimas determinadas para cada muestra fueron diferentes: 30 minutos de residencia a 700 ºC para K1 y 20 minutos de residencia a 750 ºC para K2, influyendo en esta última muestra de forma menos significativa el tiempo de residencia. La actividad puzolánica fue siempre mejor en las muestras calcinadas MK2 que en las correspondientes a MK1, independientemente del tratamiento térmico realizado. Esta diferencia se debe a las características de las muestras antes de ser calcinadas, encontrando mejores resultados para las MK2 procedentes de K2 con Caolinita desordenada, lo que se corresponde con una mayor área de las bandas asignadas a fase amorfa en FTIR y a mayores valores de SEB de las muestras calcinadas.
Las diferentes temperaturas y tiempos de residencia obtenidos cómo valores óptimos para cada tratamiento térmico, pueden relacionarse con los resultados del diagrama DTA, pudiendo concluir que la disminución en la actividad puzolánica a mayores temperaturas que las encontradas para cada muestra se relaciona con la disminución de fase amorfa, debido a un reacomodamiento de las especies para la formación de la fase espinela. La temperatura óptima obtenida para K1 es menor debido a que en esta arcilla la fase cristalina se forma a menor temperatura. Esto se corrobora con los resultados FTIR, donde el área de las bandas asignadas a fase amorfa es menor cuando el tratamiento térmico es realizado a 800 ºC durante 30 minutos.
También se puede inferir que en K2, donde el rango entre la deshidroxilación y la recristalización es mayor, el tiempo de residencia a la temperatura de calcinación seleccionada no es una variable significativa; mientras que en K1 con menor rango entre ambas transiciones, dicha variable es significativa.
Una vez establecidas las condiciones del tratamiento térmico que maximizan la actividad puzolánica de las muestras seleccionadas, se analizará la influencia del porcentaje de reemplazo de CP por cada una de ellas. De esta manera además de conocer cual es el tratamiento térmico que favorece la actividad puzolánica de las muestras seleccionadas, se podrá establecer que cantidad es conveniente utilizar.
7 - ESTUDIO CINÉTICO, CÁLCULO DE LAS ENERGÍAS DE
ACTIVACIÓN
En los capítulos 4 y 5, se determinó el interés de estudiar las muestras K1 y K2: ambas con un elevado contenido de Caolinita, diferencias en la cristalinidad de la misma y una actividad puzolánica marcadamente distinta. En el capítulo 6 se estableció el tratamiento térmico que favorece la actividad puzolánica de ambas muestras: temperatura de calcinación de 700 ºC y tiempo de residencia 30 min para obtener MK1; 750 ºC y 20 min para obtener MK2. En este capítulo se determinará la diferencia en la reactividad de las muestras MK1 y MK2, mediante estudios cinéticos, calculando la energía de activación asociada a la reacción puzolánica.