Las cenizas volantes son un subproducto de la combustión del carbón pulverizado en las centrales eléctricas. Durante la combustión, las impurezas minerales del carbón (arcilla, feldespato, cuarzo y pizarra) se funden en suspensión y salen flotando de la cámara de combustión con los gases de escape. A medida que el material fundido asciende, se enfría y se solidifica en partículas esféricas vidriosas llamadas cenizas volantes. Las cenizas volantes se recogen de los gases de escape mediante precipitadores electrostáticos o filtros de bolsa. El polvo fino se parece al cemento portland, pero es químicamente diferente. Las cenizas volantes reaccionan químicamente con el subproducto hidróxido de calcio liberado por la reacción química entre el cemento y el agua para formar productos cementantes adicionales que mejoran muchas propiedades deseables del hormigón. Todas las cenizas volantes presentan propiedades cementantes en diversos grados, dependiendo de las propiedades químicas y físicas tanto de las cenizas volantes como del cemento. En comparación con el cemento y el agua, la reacción química entre las cenizas volantes y el hidróxido de calcio suele ser más lenta, lo que retrasa el endurecimiento del hormigón. El retraso en el endurecimiento del hormigón, junto con la variabilidad de las propiedades de las cenizas volantes, puede crear desafíos significativos para el productor de hormigón y para el terminador a la hora de colocar suelos con revestimiento de acero.
Se utilizan habitualmente dos tipos de cenizas volantes en el hormigón: Clase C y Clase F. La Clase C son a menudo cenizas volantes de alto calcio con un contenido de carbono inferior al 2%; mientras que la Clase F son generalmente cenizas volantes de bajo calcio con un contenido de carbono inferior al 5% pero a veces hasta el 10%. En general, las cenizas de clase C se producen a partir de la combustión de carbones sub-bituminosos o de lignito y las de clase F de carbones bituminosos o de antracita. Las propiedades de rendimiento entre las cenizas de clase C y F varían en función de las propiedades químicas y físicas de la ceniza y de cómo ésta interactúa con el cemento en el hormigón. Muchas cenizas de clase C, cuando se exponen al agua, reaccionan y se endurecen como el cemento, pero no las cenizas de clase F. La mayoría, si no todas, las cenizas de clase F sólo reaccionarán con los subproductos que se forman cuando el cemento reacciona con el agua. En este proyecto de investigación se utilizaron cenizas volantes de clase C y F.
Actualmente, más del 50% del hormigón colocado en Estados Unidos contiene cenizas volantes. Las tasas de dosificación varían según el tipo de ceniza volante y su nivel de reactividad. Normalmente, las cenizas volantes de clase F se utilizan en dosis del 15% al 25% en masa del material cementante y las de clase C del 15% al 40%. Sin embargo, las cenizas volantes no se han utilizado en losas interiores de acero debido a los problemas inherentes o a los retos asociados a la variabilidad de las cenizas volantes y al retraso en el endurecimiento del hormigón. El ritmo y la uniformidad del endurecimiento del hormigón son parámetros críticos a la hora de establecer la ventana de acabado y pueden influir directamente en la calidad del acabado final del suelo. El retraso o la falta de uniformidad en el endurecimiento del hormigón aumentan significativamente el riesgo de un acabado prematuro o inadecuado, lo que se traduce en una mala calidad de los acabados con llana de acero. Hasta ahora, los propietarios de edificios, los proveedores de hormigón y las empresas de acabado se han mostrado reacios a sustituir el cemento por cenizas volantes en los suelos tratados con acero debido a los mayores riesgos asociados a las cenizas volantes. Estos riesgos incluyen la pegajosidad de la superficie, el retraso en el endurecimiento del hormigón y el agrietamiento por contracción de volumen temprano causado por el retraso en el fraguado.
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