Evaluación de arcillas activadas como materiales puzolánicos en la formulación de cemento Pórtland

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dc.contributor.advisorLaverde Cataño, Dionicio Antonio
dc.contributor.advisorSánchez Mathon, Gustavo Adolfo
dc.contributor.authorGómez Castro, Silvia Juliana
dc.contributor.evaluatorViejo Abrante, Fernando
dc.contributor.evaluatorGomez Ramirez, Javier Enrique
dc.date.accessioned2025-05-26T17:08:33Z
dc.date.available2025-05-26T17:08:33Z
dc.date.created2025-05-24
dc.date.issued2025-05-24
dc.description.abstractLa creciente preocupación por el cambio climático y la necesidad de un desarrollo sostenible han impulsado a la industria cementera a buscar alternativas más ecológicas en sus procesos productivos. Entre los principales desafíos ambientales, la industria cementera ha explorado diversas estrategias para reducir la huella de carbono, en especial el caso del cemento Pórtland, cuyo proceso de producción demanda gran cantidad de energía y genera significativas emisiones de gases de efecto invernadero debido a la calcinación en el proceso de fabricación del clínker. Ante esta problemática, el presente estudio se centra en evaluar el uso de materiales puzolánicos como adiciones en la formulación de cemento Pórtland, con el objetivo de reducir parcialmente el contenido del clínker. La metodología incluyó la caracterización físico-química y mineralógica de tres muestras de arcillas mediante análisis termogravimétrico (TGA-DTG), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y análisis granulométrico por hidrómetro. Las arcillas fueron sometidas a activación térmica a diferentes temperaturas para optimizar sus propiedades puzolánicas. Posteriormente se evaluó su índice de puzolanicidad según la Norma UNIT 1035 y su capacidad de reaccionar con hidróxido de calcio mediante el método químico de Frattini. Los resultados evidenciaron que las arcillas activadas poseen una significativa actividad puzolánica, destacándose aquellas con mayor contenido de caolinita tras la activación térmica a temperaturas entre 600°C y 800°C. Se observó una notable reducción en la concentración de iones hidroxilo y óxido de calcio en solución, evidenciando una alta reactividad química. Además, el análisis FTIR reveló cambios estructurales significativos que correlacionan con el aumento de la actividad puzolánica. En conclusión, el estudio confirmó que las arcillas activadas constituyen una alternativa viable y sostenible para su uso como material cementante suplementario en la producción de cemento Pórtland.
dc.description.abstractenglishThe growing concern about climate change and the need for sustainable development have driven the cement industry to seek more eco-friendly alternatives in its production processes. Among the main environmental challenges, the cement industry has explored various strategies to reduce its carbon footprint, particularly in the case of Portland cement, whose production process demands a significant amount of energy and generates substantial greenhouse gas emissions due to calcination in clinker production. In response to this issue, the present study focuses on evaluating the use of pozzolanic materials as additives in Portland cement formulation, aiming to partially reduce the clinker content. The methodology included the physicochemical and mineralogical characterization of three clay samples through thermogravimetric analysis (TGA-DTG), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and particle size analysis by hydrometer. The clays were subjected to thermal activation at different temperatures to optimize their pozzolanic properties. Subsequently, their pozzolanicity index was evaluated according to the UNIT 1035 Standard, and their ability to react with calcium hydroxide was assessed using the Frattini chemical method. The results demonstrated that activated clays exhibit significant pozzolanic activity, with those containing higher kaolinite content standing out after thermal activation at temperatures between 600°C and 800°C. A notable reduction in hydroxyl ion and calcium oxide concentrations in solution was observed, indicating high chemical reactivity. Additionally, the FTIR analysis revealed significant structural changes that correlate with the increase in pozzolanic activity. In conclusion, the study confirmed that activated clays represent a viable and sustainable alternative as a supplementary cementitious material in Portland cement production. Their incorporation not only reduces clinker dependency and associated CO₂ emissions but also improves the mechanical properties and durability of the cement, contributing to mitigating the environmental impact of the construction industry.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Químico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45662
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectArcillas activadas
dc.subjectMaterial puzolánico
dc.subjectCemento Pórtland
dc.subject.keywordActivated clays
dc.subject.keywordPozzolanic material
dc.subject.keywordPortland cement
dc.titleEvaluación de arcillas activadas como materiales puzolánicos en la formulación de cemento Pórtland
dc.title.englishEvaluation of activated clays as pozzolanic materials in Portland cement formulation
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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