Estudio en estado fresco y endurecido de concretos Adicionados con catalizador de craqueo catalítico Usado (FCC)

Abstract

En este trabajo se presenta la caracterización de un residuo de la industria petrolera colombiana, llamado residuo de catalizador de craqueo catalítico (FCC), se comparan los resultados con dos adiciones cementantes reconocidas mundialmente el metacaolín (MK) y el humo de sílice (SF); mediante la caracterización se encontró, la composición química y mineralógica, el tamaño de partícula, la actividad puzolánica, se utilizaron las técnicas de fluorescencia, difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido, entre otras. El MK y el FCC, presentaron similitudes en su composición química y mineralógica y presentaron gran reactividad. Adicionalmente se elaboraron mezclas de concreto con reemplazo parcial de cemento por en las siguientes proporciones: FCC (0 % - 10 % - 20% y 30 %); MK (20 %) y SF (10 %), se evaluó el desempeño tanto en estado fresco como endurecido a diferentes edades de curado de las muestras. En estado fresco se realizaron los siguientes ensayos: asentamiento, masa unitaria, contenido de aire, tiempos de fraguado y en estado endurecido para evaluar las propiedades mecánicas y de durabilidad se realizaron a las muestras de concreto los ensayos de resistencia a la compresión, velocidad de pulso ultrasónico, módulo de elasticidad, módulo de rotura, absorción total, absorción superficial inicial, absorción capilar, permeabilidad a los cloruros, comportamiento frente a sulfatos y profundidad de carbonatación. La resistencia a la compresión de las muestras adicionadas con SF, MK y FCC – 10% fue de 18 %, 16 % y 13 % mayor respectivamente a los 360 días de curado, con respecto a la muestra control; sin embargo el desempeño fue mejor frente a algunas propiedades de durabilidad, entre ellas la permeabilidad al ión cloruro donde se obtuvieron disminuciones frente a la muestra control de 87 % (SF), 83 % (MK), el 68 % (FCC-10 %), 79 % (FCC– 20 %) y 81 % (FCC-30 %); igualmente se destaca la influencia en la mejora de los valores de las propiedades a mayores edades de curado de la muestras. De otro lado es importante resaltar el buen comportamiento del FCC cuando es incorporado en mezclas de concreto, el cual podría competir favorablemente frente a otro tipo de puzolanas similares, siendo beneficioso para el medio ambiente la reutilización de un residuo industrial, al ser encapsulado dentro de la masa de concreto.

Abstract. In this work, the characterization of a residue from a Colombian petroleum refinery, call the Fluid Catalytic Cracking Catalyst residue (FCC) is presented. Results are compared with those of two very well-known pozzolans: metakaolin MK) and silica fume (FM). Chemical and mineralogical composition, particle size, pozzolanic activity were determined by means of different technics such as fluorescent X-ray?, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. MK and FCC showed similar chemical and mineralogical composition and high reactivity. Additionally, concrete mixes with the following partial replacements of cement were made: FCC (0 % - 10 % - 20% y 30 %); MK (20 %) and SF (10 %). The performance of fresh was evaluated by means of slump, unit weight, air content and setting time tests. The mechanical and durability performance of hardened concrete at different curing ages was evaluated by means of the following tests: compressive strength, ultrasonic pulse velocity, elastic modulus, rupture modulus, total absorption, initial surface absorption, capillary absorption, chlorides permeability, resistance to sulfates and carbonation. The 360-day compressive strengths of added concrete with SF, MK and FCC-10 % were respectively 18 %, 16 % and 13 % higher than control sample. However, its behavior related to some durability properties was better. In fact, reduction in chlorides permeability of 87 % for SF, 83 % for MK, 68 % for FCC-10%, 79 % for FCC-20% and 81 % for FCC-30%, respect to that of control concrete were obtained. It is important to highlight that the performance of concrete added with FCC is comparable to that of concrete made with well-known pozzolans. In addition it would be beneficial for the environment the encapsulation of this residue in concrete.