Efecto de la adición de sílice obtenida a partir de la cascarilla de arroz sobre propiedades físico-químicas y mecánicas del fibrocemento

Abstract

Tras la sustitución del asbesto por otros materiales, se ha encontrado que, a partir de la cascarilla de arroz, residuo agroindustrial con alto contenido de sílice, es posible mejorar las propiedades del fibrocemento. En este trabajo de investigación se planteó determinar el efecto de la adición de diferentes formas de sílice, cascarilla de arroz, ceniza y microsílice sobre el fibrocemento, para evaluar el efecto de su inclusión en las propiedades físicas y mecánicas. En este trabajo se extrajo ceniza y micropartículas de sílice a partir de incineración y un proceso de lixiviación ácida de la cascarilla de arroz con ácido clorhídrico en concentraciones 1M, 2M y 3M. Este proceso se realizó con el fin de eliminar impurezas como óxidos metálicos presentes en la ceniza obtenida y de esta forma obtener un material con alto grado de pureza representado principalmente en sílice. Por medio de Fluorescencia de Rayos-X se determinó la composición química de la ceniza luego del tratamiento químico. Se utilizó análisis termogravimétrico para monitorear la eliminación de componentes orgánicos durante el proceso de incineración y determinar el contenido de residuo obtenido. Con Difracción de Rayos X se realizó el análisis estructural del fibrocemento. También se utilizó Microscopía Electrónica de Barrido para observar la morfología de la cascarilla de arroz, sílice y fibrocemento. Los resultados mostraron que la ceniza lixiviada con ácido clorhídrico contiene más de 98% de sílice y un contenido de impureza menor al 2,0%, no se evidencian cambios significativos entre las diferentes concentraciones de ácido utilizadas. Se identificaron algunas fases tales como portlandita en 2θ=18°, 34°, 47° ,51°, silicato tricálcico en 2θ=29°,32°, silicato dicálcico en 2θ=32°, así como los asociados a calcita 2θ=23°, 29°, 34°,39°,42°,57°, usingita 2θ=24° y tobermorita en 2θ=29°.Se observó a través de la Microscopía Electrónica de Barrido estructuras correspondientes a los productos de hidratación del cemento. Para la elaboración de las muestras de fibrocemento se utilizó cemento, carbonato de calcio, bentonita, fibra de vidrio y sílice en diferentes formas. Se tomaron concentraciones de 0% 3%,5% y 7% para cada forma de sílice con relación al cemento y se realizaron cuatro repeticiones para cada una. El tiempo de fraguado fue de 28 días momento en el cual se realizaron además pruebas de absorción, densidad y humedad. Se analizaron estadísticamente los efectos del tipo de aditivo, el porcentaje de mezcla y su interacción a un valor de confianza del 95% sobre las propiedades mecánicas y fisicoquímicas. Las muestras con cascarilla de arroz presentaron mayor resistencia a la compresión mientras las de microsílice menor. No hay diferencias significativas en los porcentajes de mezcla, sin embargo, si las hay en la interacción entre ambas variables (aditivo y % de mezcla) de tal forma que las placas con cascarilla al 3% presentan la mayor resistencia a la compresión. No se encontraron diferencias significativas en la resistencia a la flexión ni en la medida de la humedad. Las muestras con cascarilla al 3% presentaron la menor densidad, mientras las muestras con microsílice presentan los mayores valores de densidad, lo cual establece una relación inversa de este parámetro con la resistencia a la compresión