Optimización de la eficiencia del calcio para el cemento sostenible con sistemas de cenizas volantes GGBFS

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería civil
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• La industria mundial del cemento contribuye significativamente a las emisiones de CO2 (2,8 mil millones de toneladas anuales).
• Hay una necesidad urgente de alternativas sostenibles para reducir el impacto ambiental de la producción de cemento.
• Los subproductos industriales ofrecen potencial para la sustitución del cemento, pero el rendimiento debe mantenerse.

Objetivo del estudio:

• Investigar las proporciones máximas factibles de sustitución del cemento utilizando subproductos industriales regionales.
• Evaluar las características de rendimiento de los sistemas de cemento con diferentes niveles de sustitución.
• Cuantificar las reducciones de emisiones de CO2 asociadas a las formulaciones sostenibles de cemento.

Principales métodos:

• Evaluación sistemática de la sustitución parcial o completa del cemento mediante cenizas volantes y escorias de alto horno granuladas (GGBFS).
• Aplicación de una nueva métrica de eficiencia de utilización del calcio (CUE).
• Pruebas mecánicas exhaustivas, análisis microestructural y cuantificación de las emisiones de CO2 en cuatro estrategias de reemplazo.

Principales resultados:

• Un sistema de reemplazo optimizado del 60% logró una resistencia de 93,5 MPa y una reducción del 72% de CO2.
• El reemplazo del cemento al 100% mantuvo el 71% de la resistencia de referencia con una reducción del 90% de las emisiones de CO2.
• La métrica de Eficiencia de Utilización del Calcio (CUE) mejoró del 63% al 94%, mostrando una mejora de 8,6 veces en las relaciones fuerza-emisión.

Conclusiones:

• Establecimiento de límites máximos de sustitución factibles para los sistemas de cemento sostenibles.
• Demostró un marco sistemático para equilibrar los beneficios ambientales con los requisitos de rendimiento.
• Destacó el potencial de los subproductos industriales para crear materiales cementicios de alto rendimiento y bajas emisiones.