El uso de materiales de cementación suplementarios está bien aceptado, ya que conlleva varias mejoras posibles en los compuestos de hormigón, así como en la economía en general. Muchos gobiernos de todo el mundo han comprendido poco a poco la necesidad de adaptar e imponer el uso de estos productos suplementarios ecológicos a sus fabricantes de hormigón. El presente artículo pretende cuantificar la resistencia de la escoria granulada molida de alto horno (GGBFS) en varios niveles de sustitución y evaluar su eficacia en el hormigón. El cemento con sustitución de GGBFS ha surgido como una importante alternativa al hormigón convencional y ha atraído rápidamente la atención de la industria del hormigón debido a su ahorro de cemento, ahorro de energía, ahorro de costes y beneficios medioambientales y socioeconómicos. Dado que el tamaño de grano del GGBFS es inferior al del cemento Portland ordinario, su resistencia a edades tempranas es baja, pero sigue ganando resistencia durante un largo periodo. ¿Cuáles son los beneficios de este producto para el gobierno, el medio ambiente, los fabricantes y los contratistas?

¿QUÉ ES GGBFS?

La escoria de alto horno es un subproducto de la fabricación de hierro. El mineral de hierro, el coque y la piedra caliza se introducen en el horno, y la escoria fundida resultante flota sobre el hierro fundido a una temperatura de unos 1.500-1.600ºC. La escoria fundida tiene una composición de 30-40% de dióxido de silicio T (SiO 2) y aproximadamente 40% de CaO, cercana a la composición química del cemento Portland. Una vez extraído el hierro fundido, la escoria fundida restante, compuesta principalmente de residuos silíceos y aluminosos, se somete a un rápido proceso de enfriamiento con agua, lo que da lugar a la formación de un granulado vítreo. Este granulado vítreo se seca y se muele al tamaño requerido y se conoce como escoria granulada de alto horno molida (GGBFS). La producción de GGBFS requiere poca energía adicional en comparación con la energía necesaria para la producción de cemento Portland.

La sustitución del cemento Portland por GGBFS conlleva una reducción significativa de la emisión de gases de dióxido de carbono. Por lo tanto, el GGBFS es un material de construcción respetuoso con el medio ambiente que puede utilizarse para sustituir hasta el 80% del cemento Portland cuando se utiliza en el hormigón. El hormigón GGBS presenta mejores características de impermeabilidad al agua, así como una mayor resistencia a la corrosión y al ataque por sulfatos. Como resultado, aumenta la vida útil de una estructura y se reducen los costes de mantenimiento. La escoria de sustitución ecológica de gran volumen permite desarrollar un hormigón que no sólo aprovecha los residuos industriales, sino que también ahorra importantes recursos naturales y energía. Esto, a su vez, reduce el consumo de cemento.

La sustitución óptima de GGBFS como material de cementación se caracteriza por:

- Alta integralidad

- Resistencia Bajo calor de hidratación

- Resistencia al ataque químico

- Mejor trabajabilidad

- Buena durabilidad

- Rentabilidad

BENEFICIOS DEL USO DE GGBFS EN EL HORMIGÓN

Sostenibilidad Se ha informado de que la fabricación de una tonelada de cemento Portland requiere aproximadamente 1,5t de extracciones minerales junto con 5.000MJ de energía, y genera 0,95t de CO2 equivalente. Como el GGBFS es un subproducto de la fabricación de hierro, se ha informado de que la producción de una tonelada de GGBFS genera sólo unas 0,07t de CO2 equivalente y consume sólo unos 1.300MJ de energía.

Fuerza

El hormigón GGBFS gana resistencia de forma más constante que el hormigón equivalente fabricado con cemento Portland. Para la misma resistencia a los 28 días, el hormigón GGBFS tiene una resistencia menor a edades tempranas, pero a largo plazo su resistencia es mayor. La tabla muestra la resistencia obtenida con tres mezclas diferentes de hormigón.

Color

La escoria granulada de alto horno es de color blanquecino. Este color más blanco también se observa en el hormigón fabricado con GGBFS, especialmente en sustituciones superiores al 50%. El aspecto estéticamente más agradable del hormigón GGBFS ayuda a suavizar el impacto visual de grandes estructuras como puentes y muros de contención. En el caso del hormigón coloreado, los requisitos de pigmento suelen reducirse con GGBFS y los colores son más brillantes.

Tiempo de ajuste

El tiempo de fraguado del hormigón depende de muchos factores, en particular la temperatura y la relación agua/cemento. Con GGBFS, el tiempo de fraguado se prolonga ligeramente, quizás unos 30 minutos. El efecto es más pronunciado con altos niveles de GGBFS y bajas temperaturas. Un tiempo de fraguado prolongado tiene la ventaja de que el hormigón permanece trabajable durante más tiempo, lo que reduce el número de juntas. Esto es especialmente útil en climas cálidos.

Durabilidad

El hormigón que contiene GGBFS es menos permeable y químicamente más estable que el hormigón normal. Esto mejora su resistencia a muchas formas de ataque nocivo, en particular:
• Desintegración por ataque de sulfatos
• Corrosión de la armadura por cloruros
• Agrietamiento causado por la reacción álcali-sílice

Coherencia

Mientras que los hormigones que contienen GGBS tienen una consistencia similar o ligeramente mejorada a la del hormigón equivalente de cemento Portland, el hormigón fresco que contiene GGBS tiende a requerir menos energía para su movimiento. Esto facilita su colocación y compactación, especialmente cuando se bombea o se utiliza vibración mecánica. Además, conserva su trabajabilidad durante más tiempo.

Aumento de la temperatura a principios de la era

La reducción que implica el fraguado y endurecimiento del hormigón genera un calor significativo y puede producir grandes aumentos de temperatura, especialmente en vertidos de secciones gruesas. Esto puede provocar grietas térmicas. Sustituir el cemento Portland por GGBS reduce el aumento de temperatura y ayuda a evitar el agrietamiento térmico en edades tempranas. Cuanto mayor es el porcentaje de GGBS, menor es la velocidad a la que se desarrolla el calor y menor es el aumento máximo de temperatura. El gráfico siguiente muestra la diferencia entre el calor producido por el OPC y por una mezcla de OPC y GGBFS.