Characterization of mixed mortars with lime obtained from recycled phosphogypsum

Cómocitaresteartículo:V.Flores-Alés,etal.,Caracterizacióndemorterosmixtosdecalobtenidadelrecicladodefosfoyeso,Bol.Soc.Esp. w w w . e l s e v i e r . e s / b s e c v

Caracterización

de

morteros

mixtos

de

cal

obtenida

del

reciclado

de

fosfoyeso

Vicente

Flores-Alés

_,

_María

_{Rodríguez-Romero}

_,

_Isabel

_{Romero-Hermida}

y

Luis

Esquivias

a_{Dpto.ConstruccionesArquitectónicasII,UniversidaddeSevilla,Sevilla,Espa ˜na} b_{Dpto.FísicadelaMateriaCondensada,UniversidaddeSevilla,Sevilla,Espa ˜na}

i n f o r m a c i ó n

d e l

a r t í c u l o

Recibidoel24deabrilde2019 Aceptadoel26deseptiembre de2019 On-lineelxxx Palabrasclave: Fosfoyeso Materialesdeconstrucción Mortero Residuos Resistenciademateriales

r

e

s

u

m

e

n

Laproducciónindustrialdelácidofosfóricopresentaunagrandemandadebidoalusocada vez mayor de fertilizantes, detergentes o productos de limpieza. Este proceso genera cadaa ˜nomillonesdetoneladasdefosfoyesoscomo residuo.Laposibilidadde incorpo-racióndeesteresiduoeneldesarrollodemorterostienecomoobjetivoprincipalgenerar unimpactomedioambientalpositivoapartirdelreaprovechamientodelmaterialde dese-chocomomateriaprimaparalaobtencióndepastadecal.Adicionalmente,elproceso desarrolladoparalaobtencióndelapastadecalimplicalacapturadeCO2ambientalpor

carbonatacióndelresiduotratado.

Losmorterosmixtosobastardosdecementoyarenapresentanmucharesistenciay endu-recenrápidamente.Laincorporacióndecalaportatrabajabilidadyplasticidad,asícomo unamejorcapacidaddeadherirseaotrosmateriales.Enesteestudiosehanpreparadoy caracterizadomorterosmixtosconpastadecalprocedentedeltratamientodefosfoyesos enunadosificación1:1:6(cemento:cal:arena).Lascaracterísticasdeestosmorterossehan comparadoconunmorterodereferencia.

©2019SECV.PublicadoporElsevierEspa ˜na,S.L.U.Esteesunart´ıculoOpenAccessbajola licenciaCCBY-NC-ND(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Characterization

of

mixed

mortars

with

lime

obtained

from

recycled

phosphogypsum

a

b

s

t

r

a

c

t

Theindustrialproductionofphosphoricacidhasahighdemandduetothegreateruseof fertilizers, detergents or cleaningproducts. Everyyear, this processgeneratesmillions oftonnesofphosphogypsumwaste.Thepossibilityofincorporationofthiswasteinthe mortarproductionisaimedtocontributetotheenvironmentfromthereuseofthewasteas rawmaterialfortheproductionoflimepaste.Inaddition,theprocessdevelopedtoobtain thelimepastehelpstoreduceCO2concentrationsbycarbonationofmortar.

∗ _{Autorparacorrespondencia.}

Correoelectrónico:vfl[email protected](V.Flores-Alés). https://doi.org/10.1016/j.bsecv.2019.09.002

0366-3175/©2019SECV.PublicadoporElsevierEspa ˜na,S.L.U.Esteesunart´ıculoOpenAccessbajolalicenciaCCBY-NC-ND(http:// creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Cómocitaresteartículo:V.Flores-Alés,etal.,Caracterizacióndemorterosmixtosdecalobtenidadelrecicladodefosfoyeso,Bol.Soc.Esp. Thesandandcementmixedorbastardmortarspresentmuchresistanceanddriesand har-densquickly.Inaddition,thelimebringsworkabilityandplasticity.Animportantproperty ofthemortarsistheabilitytosticktomaterialthatareincontact.Inthepresentstudyit hasbeenpreparedandcharacterizemixedmortarswithlimepastefromphosphogypsum treatmentinadosage1:1:6(cement:lime:sand).Mortarscharacteristicswerecomparedwith areferencemortar.

©2019SECV.PublishedbyElsevierEspa ˜na,S.L.U.Thisisanopenaccessarticleunder theCCBY-NC-NDlicense(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Introducción

La incorporación de residuos de construcción y/o demoli-ciónahormigones ymorteros de cementoesunapráctica habitualquetienecomoobjetoaportarunbalance medioam-bientalpositivo,demodoquelaindustriadelaconstrucción asumapartedelosresiduosqueproduce[1].Enestemismo sentido,la incorporaciónde residuosprocedentes de otras actividadesindustrialesajenasalaconstrucciónconstituye unaprácticainteresantequefomentalareutilizaciónde resi-duos,conlosconsiguientesbeneficiosambientales,técnicos yeconómicos[2].Lautilizacióndematerialesdedesechoyno convencionalesesunodelosmétodosmásefectivos, econó-micos,innovadoresysosteniblesparamejorarelrendimiento delosconglomeradosdecemento.Conelfindefomentarel usoenlaconstruccióndeconglomeradosqueincorporen resi-duos,loquealgunosautoresdenominan«greenconcretes»,se requierenconurgenciaestándaresapropiadosasícomo cola-boracionesinterdisciplinariasentrelosdistintosagentesque intervienenenlaconstrucción.Además,serequierenmás pro-yectosdedemostraciónymásinvestigacionesydesarrollos paraeldesarrollodeaglutinantesalternativos[3].

Elmodelomáscomúnenlaactualidadeslasustituciónde áridospordiversosmaterialesreciclados,loquehasupuesto unprogresosignificativoenelsectordelaconstrucción, redu-ciendo así lanecesidad de extraer los agregados vírgenes. Entrelosmaterialesdesustituciónmásempleadoscabecitar elagregadodehormigónreciclado[4,5],vidrioposconsumo, llantasdedesecho[6,7],plásticosysubproductosdelpapely otrasindustrias[8,9].

Elácido fosfórico (H3PO4)es unácido inorgánico usado

principalmenteenfertilizantesagrícolas, aditivos en deter-gentes,productosdelimpiezaeinsecticidas.Laproducción industrialdelácidofosfóricopartedelácidosulfúricoyuna rocadefosfatonatural.Esteprocesogeneraunresiduo, deno-minadocomúnmentefosfoyeso(PG),conaltaconcentración deimpurezasysustanciastóxicas.Lareacciónquímicadel procesoindustrialeslasiguiente[10]:

Ca3(PO4)+3H2SO4+6H2O–>2H3PO4+3(CaSO4)·2H2O

Existen3métodosparalaproduccióncomercialdelácido fosfórico: proceso húmedo, proceso térmico y proceso de hornoseco.Elprocesohúmedoeslarutamáscomún.ElPG esunresiduoblancogeneradoenlaproducciónindustrialdel ácidomedianteelprocesohúmedo,cuyacomposición mayo-ritariaessulfatodecalciodihidrato(CaSO4·2H2O/yeso).

Cadaa ˜noseproducenenelmundomillonesdetoneladas de subproducto de PG, causado por el incremento de la demandade fertilizantes[11]. Estosresiduossealmacenan habitualmente enbalsassinningúntratamiento previo.La

contaminación yel riesgoenlaszonasdealmacenamiento que esta situación provoca han dado lugar a importantes problemas en las poblaciones afectadas. Además, el uso comercial para su reutilización se ve limitado porque la obtencióndelPGenesteprocesocontienealtaconcentración desustanciastóxicascomofluoruroyconfrecuenciaamonio [12]. También, tiene alto contenido de metales y radionu-cleidosliberadosenelprocesoindustrial.Hoyendíasolose reciclaun15%detodoelPGgenerado[10].

En Espa ˜na la producción de PG se concentra princi-palmente en la ciudad de Huelva, donde hay una gran preocupaciónporquelosresiduossonvertidosenunazona pantanosacercadelaríaformadaporlaunióndelríoTintoy elOdiel[13].

Porotrolado,laselevadasconcentracionesdeemisiones degasesdeCO2alaatmosferaafectangravementealclimay

ecosistemasdelaTierra,causandograndesimpactos negati-vos.Estosproblemasambientalesestánllevandoalestudiode tecnologíasdecapturadecarbonoyreduccióndeemisiones [14].Sehademostradoquealgunosresiduosson importan-tes sumiderosde CO2 por medio de lacarbonatación [15].

Esta estrategiaseconocecomosecuestromineral.Además, lasprincipalesventajasdeesteprocesosonsuseguridad,bajo coste,conunbajoconsumodeenergía,aunquelavelocidad delareacciónpodríaserlenta[16,17].Porúltimo,se consi-deraunaoportunidadparadarutilidadalasemisionesdeCO2

medianteelreaprovechamientoderesiduospeligrosos. Eselcasoquenosocupa,eltratamientodepartidadelPG pasaporsureacciónconhidróxidosódicoNaOHparaobtener portlanditaCa(OH)2enformadepastadecal,unproductocon

capacidaddereacciónespontaneaconelCO2.Elprocesoglobal

generaundoblebeneficio,porunladopermiteel reaprovecha-mientodelosPG,yporotroayudaadisminuirlaconcentración degasesdeefectoinvernaderoenlaatmósferaysus conse-cuenciasenelcambioclimático[18].Unavezdesarrolladoel procedimientoderecicladodelPG,obteniéndosepastadecal comosubproducto;estainvestigacióndesarrolla,concarácter novedoso,laposibilidaddevalorarelcomportamientodeesta calcomomaterialdeconstrucción,evaluandosu comporta-mientocomocomponentedeunmorterobastardo.

Elhidróxidodecalcio,comopastadecal,esunmaterial utilizadoenconstrucción,principalmentecomoaglomerante enmorterosyestabilizadordesuelos.Puedeserusadopara mejorarelgradodecohesióndelosmaterialesalmodificar laporosidaddebidaalacarbonatacióndeestehidróxido.Los morteros fabricados con cal presentan una carbonatación haciadentro;comoesevidente,lasuperficieseveráafectada antes.Elnúcleoseconservahúmedoconelfindemantener laspropiedadesdetranspiraciónyplasticidad[19].Amedida que lacarbonataciónavanza haciael núcleo elmortero se

Cómocitaresteartículo:V.Flores-Alés,etal.,Caracterizacióndemorterosmixtosdecalobtenidadelrecicladodefosfoyeso,Bol.Soc.Esp. irátransformandoencarbonatocálcico.Paraqueestoocurra

la superficie debe estar en estado fresco expuesta al aire atmosférico:

6(3CaOSiO2)+18H2O–>5CaO6SiO25H2O+13Ca(OH)2

CO2+H2O–>H2CO3

Asuvez,estereaccionaráconelhidróxidodecalcio, obte-niendocomoresultadoelcarbonatodecalcioyagua.

H2CO3+Ca(OH)2–>CaCO3+H2O

Lacarbonataciónesunprocesonaturalyseveafectado porvariablesnaturales.Seoriginaporladifusióncuandose dalareaccióndelacalconeldióxidodecarbono.EsteCO2

entraatravésdelosporos[20].Elavancedecarbonataciónde lasuperficiealcentrodelmorterodependeprincipalmentede lahumedad,másfavorablecuandoestácomprendidaentre el 50-70%.Porencima o debajode estelímitelos porosse encuentranocupadosyelCO2nopuedeingresarenla

estruc-tura. Además,lacarbonatacióntambién seveinfluenciada porlapermeabilidadylaconcentracióndeCO2presenteen

laatmósfera[21].

Objetivos

En este estudio se evalúa la posibilidad de fabricación de morteros de cal procedente de residuos. La cal se obtiene delPG.Este residuocontienesulfatos solubles,sales perju-diciales paralosmateriales de construcciónquecontienen cemento. Por ello, la eliminación de estos sulfatos es una condición previa de esta experimentación para mejorar el rendimientodelosmorterosestudiados.Losmateriales incor-poradosdebenserinertesrespectoalrestodecomponentes delconglomeradonodesarrollandoreaccionesdedegradación ygarantizandounaadecuadadurabilidad[21],nodebeninfluir negativamenteenelcomportamientoreológicodelmaterial frescoydebencumplirconlosestándaresderesistencia nor-malizados.

Elobjetivogeneraldeesteestudioesevaluarel comporta-mientodemorterosmixtosfabricadosapartirdecementoy calprocedentedelrecicladodePG.

SeanalizalaviabilidadderecicladodelPGenportlandita, calapagada,mediante caracterizaciónquímicay mineraló-gica.Considerandolasdiferenciasdecomportamientoentrela calconsulfatossolublesysinestossulfatossolubles,seha lle-vadoacabounestudiocomparativodecómoafectaal compor-tamientodelosmorteros.Enestetrabajoseabordala incorpo-raciónderesiduosdesdeunaperspectivadereutilizaciónde unproductodedesechocomomateriaprimaparalaobtención deunodeloscomponentesdelmortero,lapastadecal.

Elobjetivoderivadodelafabricacióndemorterosconcal procedentederesiduoshasidoanalizarsutrabajabilidadysus capacidadesmecánicas,conlaintencióndeverificarsu com-portamiento frenteal deun mortero convencionaltomado comoreferencia.

Materiales

y

metodología

Para la fabricación de la pastade cal separte de un pro-cedimientodesarrolladoporEsquivias etal.(2018)[12],que

11 10 9 8 7 6 5 4 3 0 10 20 G G G G G G G G G G _G G G G G Q Q Q Q Q Q 30 40 50 60 Two-theta (deg) Intensity (a.u) G: Gypsum (CaSO₄.2H₂O) Q: Quartz (SiO₂)

Figura1–Difractogramadefosfoyeso.Fuente: Romero-Hermidaetal.[15]. Fosfoyeso + agua Disolución NaOH Agitación magnética (10 min) Centrifugado

Líquido: sobrenadante Sólido: portlandita ca(OH)₂ + Na₂SO₄ + SiO₂

Figura2–Esquemadelprocedimientoseguidoduranteel procesadoycaracterizacióndelacal.

permiteladisolucióndelosPG,cuyacomposición mineraló-gicaquedadescritaenlafigura1,enunasolucióndehidróxido sódico,obteniéndosesulfatodesodioyunprecipitadosólido dehidróxidodecalcioenformadepastadecal[13,14].Este setrataconunadisolucióndeNaOHcomercialconelfinde obtener calapagada,portlandita, conpresenciadesulfatos solubles(fig.2).

Estareaccióntieneunadobleventaja;porunaparte, pro-vocalafijacióndelaconcentracióndelosisótopospresentes enlosPG[22],yporotra,tienecomoresultadounproducto, lapastadecal,conunainteresanteversatilidaddeposibles aplicacionesrelacionadasconlaindustriadelaconstrucción. Resultadosprevioshandemostradounaltorendimientoenla reaccióndeprecipitacióndelhidróxidodecalcioyla trasferen-ciadelastrazasdeimpurezasalproductosólido,demanera queseconsigueuninteresantegradodeestabilización,frente alapeligrosidadquesuponesupresenciaenestadofluidocon elconsiguienteriesgoderivadodelaslixiviaciones[23].

Cómocitaresteartículo:V.Flores-Alés,etal.,Caracterizacióndemorterosmixtosdecalobtenidadelrecicladodefosfoyeso,Bol.Soc.Esp. Conrelaciónalproductoobtenido,essabidoquelos

sul-fatosdesarrollanreaccionesnegativasparalaestabilidadde los morteros de cemento, debido a que reaccionan con el aluminatotricálcicopropiodelcementoformandoettringita (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O), salmuy expansiva,que genera

fisuracionesporlastensionesinternasqueproduceenel sis-temaporosodelconglomerado[24,25].Porello,lacalobtenida sehasometidoauntratamientoconvencionalconhidróxido debario,Ba(OH)2,paraquelossulfatosprecipitenenformade

sulfatobáricoinsoluble,demaneraqueseevitanlosprocesos derecristalizaciónexpansiva,segúnlareacción:

2Na2SO4+Ba(OH)2+Ca(OH)2 –>

CaSO4+H2O+4NaOH+BaSO4↓

Estareacciónescomúnalosproductosdeconservación yrestauraciónempleados,genéricamentebajoelnombrede

«tratamientosantisulfato».

Encuantoalafabricacióndelosmorteros,sehaempleado una dosificación convencional 1:1:6 (cemento:cal:arena) de acuerdoconlanormaUNE-EN196-1:2018[26].Sehan prepa-radomorterosde2tipos,segúnlacalempleada;unosconla pastadecalobtenidadirectamentedeprocesodetratamiento delosPGsineliminacióndesulfatossolubles,yotrosconpasta decalenlaquesehaninsolubilizadolossulfatospara,deesta manera,hacerunacomparativayanalizarlaincidenciadela presenciadelassalesenlascaracterísticasyprestacionesde losmorteros.

SehautilizadocementoCEBASACEMIV/B(V)32.5N, evi-tandosuexposicióngratuitaalaireambiental,soloelmenor tiempoposibledurante sumanipulación paraminimizarla capturadelahumedadambientequeocasionaaglomeración ymeteorización,quepuedenalterarlosresultadosdelos ensa-yos.LaarenaempleadahasidosuministradaporelInstituto EduardoTorroja.

Medianteelensayodeconsistenciaenlamesade sacudi-dassehaconfirmadoelaguadeamasadonecesaria.

Sehanllevadoacaboensayosderesistenciaalaflexión ylacompresiónalos7,28y90díasdesupreparación.Enel últimocaso,losmorteroshanpermanecido 28díasenuna cámarade atmósferacontrolada encondiciones de20◦C y del95%dehumedadambientalparaunacarbonatación ace-leradayelrestodeltiempohasta90díasalaireparaobservar cómolacarbonataciónambientalafectaasuspropiedades. Laconsistenciadelapastaserealizódeacuerdoconlanorma UNE-EN1015-3:2000[27].Ladosificacióncompletadelos mor-terosquedarecogidaenlatabla1.

Metodología

Enprimerlugar,sefabricópastadecalapartirdePG, proce-dentedelabalsadeHuelvadeacuerdoconelprocesoantes

descrito.ElPGsehatratadoenfaselíquidaconuna disolu-cióndehidróxidodesodio,dejandolamezclareaccionarbajo agitacióndurante10min,obteniéndoseunprecipitadodecal yunasoluciónsobrenadantedesulfatosódico.

Trasello,secentrifugóelproductoobtenidoparaeliminar elsobrenadante,yelprecipitadoselavóconaguadestilada paraevitarlaformacióndecristalesdesulfatos.Unapartede lapastadecalsetratóconunadisolucióndehidróxidode bariocuyareacciónconelsulfatosódico(soluble)produceun precipitadodesulfatobárico(insoluble)yunasolución sobre-nadantedesosaqueseseparómediantecentrifugado.

Paraterminarestaprimeraparte,sehacaracterizadolacal obtenida.Paraello,secentrifugaronpeque ˜nasporcionesde muestradeambostipos,posteriormentesecadasenestufay molidasenmorterodeágatahastauntama ˜no departícula inferiora125␮m. Secaracterizaron mediantefluorescencia derayosX(XRF)enespectrómetrodefluorescenciaderayos-X Panalytical® (AXIOS)detubodeRhparaelanálisiselemental de muestrassólidas;difracciónde rayosX (XRD)en difrac-tómetromarcaBruker-AXS® modeloD8I-A25,equipadocon unfilamentodecobreCuK␣(␭=1,5405 ´˚A),conconfiguración Bragg-Bentano␪-␪,filtrodeníquelydetectorlinealLynxeye, mediantelatécnica depolvo;ytermogravimetríaen calorí-metrodiferencialdebarridoQ600SDTdeTAInstruments®.

Conrelaciónalosmorteros,seprepararonconuna dosifica-ciónrelativa1:1:6(cemento:cal:arena)másunodereferencia, solodecementoyarenasegúnlacorrespondientenorma UNE-EN196-1:2018[26],conelobjetodedeterminarlainfluenciade lacalenlasprestacionesmecánicasdelosmorterosmixtos mediante ensayosde consistencia,yresistencia aflexióny compresión.

Unavezpreparadaslasamasadas,seestudiaronlas con-sistenciassegúnUNE-EN1015-3:2000(fig.3)yseprepararon probetasde40×40×160mm.Sehanrealizado2series dife-rentesdemorteros yunadereferencia, paraverificarlaya mencionadainfluenciadesulfatos(solublesoinsolubles) pre-sentes en la cal. Los ensayos de flexión y compresión se llevaronacaboaedadesde7,28y90díasdesdesufabricación. Laedadde90díassehaconsideradocomotiemposuficiente para quesehaya desarrollado,aunqueno definitivamente, lacarbonatacióndelapastadecalylascapacidades mecá-nicasdelproductohayanalcanzadounniveldecrecimiento muylento.Además,paracomprobarelgradode carbonata-ciónseharealizadounensayocualitativomedianteeltestde fenolftaleína.

Finalmente, con objeto de conocer el estado final del material constituyentedelos morteros ysu gradofinal de carbonatación,sellevóacabolacaracterizaciónmineralógica medianteDXR,siguiendolamismametodologíadescritapara laspastas.

Tabla1–Dosificacionesutilizadasenlafabricacióndecadaamasadaparacadaunodeloscomponentes

Cemento(g) Cal(g) Arena(g) Agua(ml) Proporción

Referencia 450 - 1.350 225 1:6:0,5

Consulfatos 225 225 1.350 250 0,5:0,5:6:0,5

Cómocitaresteartículo:V.Flores-Alés,etal.,Caracterizacióndemorterosmixtosdecalobtenidadelrecicladodefosfoyeso,Bol.Soc.Esp. Figura3–Ensayodedeterminacióndelaconsistenciadelmortero.

Tabla2–ElementosmayoritariosdelapastadecalobtenidospormediodeFRX

SO3 Al2O3 CaO SiO2 P2O5 F Na2O Fe2O3 Y2O3 SrO

% 3,56 0,38 87,51 0,56 1,33 0,66 2,02 0,26 0,03 0,02

Análisis termogavimétrico 7,5 6,5 6 5 0 100 200 300 400 500 Temperatura (ºC) 600 700 800 900 1.000 5,5 7 P eso (%)

Figura4–Análisistermogravimétricodelapastadecal.

Análisis

y

discusión

de

los

resultados

Caracterizacióndelacal

LapastadecalobtenidaapartirdelPGpresentauna compo-siciónquímicadeelevadapureza,aunqueconuncontenido ensulfatos relevante parasuusocomocomponentede un morterodecemento(tabla2).

LasfasesmineralesqueaparecenenelDRXratifican cla-ramentelaconversióndelPGenportlanditasegúnlareacción antesse ˜nalada.

Porotrolado,seharealizadoelanálisistermogravimétrico (fig.4)paraconfirmarelcomportamientoapartirdelapérdida depesopordeshidratación.

Elanálisistermogravimétricoconfirmaqueseproduceuna pérdidadepeso deun 18%enpeso enunprocesoenuna solaetapaapartirdelos400◦Cporladeshidratacióndelos silicatosdecalciohidratados.Estoesindicativodeque ini-cialmentenosehainiciadoelprocesodecarbonatacióndela cal.

Ensayosdeflexiónycompresión

Enrelaciónconlosensayosmecánicos,sehaevaluadoel com-portamientodelosmorterosmixtosrespectodelmorterode referencia(fig.5).Sehapodidoobservarunaprevisibleligera bajadaenlosresultadosdeflexiónycompresióncausadospor

Figura5–Dispositivosdeensayoaflexión(izquierda)y compresión(derecha).

Cómocitaresteartículo:V.Flores-Alés,etal.,Caracterizacióndemorterosmixtosdecalobtenidadelrecicladodefosfoyeso,Bol.Soc.Esp. Figura6–Roturatípicademorterosdecemento.

0 10 20 30 2-Theta - scale 40 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Lin (counts) 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000

A

B

C

P

Q

Figura7–Difractogramaalos28díasdelosmorterosconysinsulfatossolubles.A:anortita;B:barita;C:calcita;P: portlandita;Q:cuarzo.

laadicióndelapastadecal.Dichacaídaderesistenciaes per-fectamentecoherenteconmorterosmixtosconvencionalesde similarescaracterísticas[28].

Enlatabla3semuestranlosresultadosderesistenciaa fle-xióndelasdiferentesmuestrasestudiadasyparalos3 perio-dosdeanálisis(7,28y90días).Comopuedeobservarse,con eltranscursodetiemposeincrementanlosvaloresde resis-tencia.Adiferenciadeloquecabríaesperar,losresultadosde losmorterosrealizadosconlapastaqueconteníasulfatosson mayoresqueaquellosfabricadosconpastasinsulfatos.

Porsuparte,los valoresde resistencia acompresión se mantienentambiéncrecientesamedidaqueavanzael estu-dio. Comoera de esperar,los resultadosde losensayosde

compresiónsonsignificativamentemásaltosenlosmorteros sinsulfatos,comopuedeverseenlatabla3.

Lasroturasdelasprobetasseproducenconuna morfolo-gíadedoblepirámideinvertida,talycomoseobservaenla figura6[29].

DifracciónderayosX

Estatécnicapermiteconocerlasfasesmineralespresentesen cadaperiododetiempoestablecidoconelfindepoder com-probarel gradodedesarrolloenel mortero.Esta técnicasí permiteidentificarelprocesodecarbonatación.Amedidaque pasaeltiempo,lareacciónvaprogresandoy,portanto,seha

Tabla3–Resultadosmediosobtenidosdelosensayosderesistenciadeflexiónycompresión(N/mm2₎

Flexión Compresión

7días 28días 90días 7días 28días 90días

Referencia 0,7 0,9 1,2 11,3 21,5 23,6

Consulfatos 0,4 0,9 1 4,5 6,6 9,7

Cómocitaresteartículo:V.Flores-Alés,etal.,Caracterizacióndemorterosmixtosdecalobtenidadelrecicladodefosfoyeso,Bol.Soc.Esp. Figura8–Ensayodeltestdefenolftaleína.

podidoobservarenlosdiagramasunamenorintensidadde portlanditaamedidaqueaparececalcita.

Alhabersesometidolapastadecalalavadosenlafasede preparación,elyesonoseidentificaenningúncaso,porque no está en cantidades suficientes para desarrollar cristali-nidadsuficiente paraque sedetecteenlos difractogramas delosmorteros.Además,lasfaseshidratadasdelcemento presentan poca cristalinidad, los silicatos del cemento no suelenapareceneneldifractogramaspordesarrollarsecomo geles[30]. Porello, principalmente,seobservaencada uno deelloscuarzoyfeldespatosdelaarenay,segúnelestadode carbonatación,carbonatocálcico(calcita)oportlandita.

Enlafigura7serepresentauncomparativoconlos difracto-gramasdelosmorterossinyconsulfatosa28días.Seobserva quelaevoluciónhasidosimilarynodiferenciaentreambos DRX,salvolapresenciadeBaSO4queapareceporla

incorpo-racióndelhidróxidodebarioalacalparaeliminarlossulfatos.

Testdefenolftaleína

Eltestdelafenolftaleínapermiteidentificarelgradode carbo-natacióndeunmortero.Elprocesodecarbonataciónprovoca undescensodelpHdelmortero,dando lugaraquela tin-ciónmagenta(>9,5),propiadelmortero altamentealcalino (fig.8),desaparezcacomoresultadodeunatinciónincolora (<9,5)[31].

Cuantomayorsealaporosidaddelmortero,conmás facili-dadavanzaráelfrentedecarbonataciónalolargodeltiempo haciaelinteriordelmaterial.Enelcasodelosmorteros,el procesoesfavorablepuesto queda lugar aun incremento delaresistenciamecánicaporlaformacióndecarbonatode calcio.Considerandoelgradodecompactaciónquehan alcan-zadolosmorterosensupreparación,sehaobservadoqueen elperiododedesarrolloexperimentaldeestetrabajosolose haproducidounacarbonataciónsuperficial,nopudiendo per-cibirsemodificacióncromáticaenelanilloperimetraldelas probetasporvariacióndelpH.

Conclusiones

Delosresultadosanterioresesposibleconcluirlosiguiente: ElprocesodeelaboracióndelapastadecalapartirdePG diolosresultadosesperados.Seobtieneunapastahomogénea

decalaptaparasuempleoenlafabricacióndemorteros bas-tardos.

EltratamientodelPGconNaOHespositivoparaobtener calapagadaenformadepasta,comopuedecomprobarseen losdiferentesanálisisrealizados.

Encuantoalafabricacióndemorteros,elestudionoeslo suficientementeprolongadoeneltiempocomoparaextraer conclusionesdefinitivas,pudiéndoseafirmarquela carbona-taciónquesedaenlasmuestrasesmuylenta.Noobstante, laspruebasderesistenciaaflexiónycompresióndanvalores crecientesconeltiempo.Comoeradeesperar,losvaloresson bajosencomparaciónconlosmorterosdereferencia.

LosanálisisdeDXRdifracciónderayosXevidencianuna presenciamayoritariadecuarzo;lossilicatosdecalciono apa-recenenlospatronesdebidoasubajacristalinidad,siendode esperarque,alargoplazo,laportlanditavayadesapareciendo altiempoqueaumentalapresenciadecalcitaporla carbona-tacióndelmortero,efectoqueyasehaevidenciadodemanera incipienteenlosdifractogramasrealizadosa28días.

Portodoloexpuesto,elproductoobtenidodelrecicladode unresiduodecomplicadagestióncomosonlosPGsemuestra comoadecuadoparasuincorporaciónamorterosbastardos, loqueabreunavíadeinvestigacióninteresantedesdeelpunto devistamedioambiental.

Agradecimientos

LosautoresquierenmostrarsuagradecimientoalCITIUSde laUniversidaddeSevilla,encuyoslaboratoriossehan reali-zadolosanálisisdecaracterizaciónyelapoyodelMinisterio deCiencia,InnovaciónyUniversidadesdeEspa ˜na (MAT2017-842228R).

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