Study of the expansion of cement mortars manufactured with Ladle Furnace Slag LFS

  1. A. Rodríguez
  2. I. Santamaría-Vicario
  3. V. Calderón
  4. C. Junco
  5. J. García-Cuadrado
Revista:
Materiales de construcción

ISSN: 0465-2746

Año de publicación: 2019

Volumen: 69

Número: 334

Tipo: Artículo

DOI: 10.3989/MC.2019.06018 DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openAcceso abierto editor

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Resumen

Los subproductos industriales producidos en la fabricación de acero están siendo utilizados con éxito como materias primas en la producción de materiales de construcción. Sin embargo, las escorias de acero, debido a su naturaleza y composición, pueden causar efectos secundarios indeseables en morteros y hormigones. No obstante, las escorias de acería pueden causar efectos secundarios no deseados en los morteros y hormigones. Los componentes reactivos de las LFS y EAFS pueden afectar a la estabilidad de la matriz de cemento. Esta situación se puede prevenir mediante un adecuado tratamiento previo de estabilización de la escoria y de un estudio de las posibles reacciones de sus componentes mineralógicos, para asegurar su estabilidad en el tiempo. En este trabajo se muestra un proceso experimental para valorar el comportamiento de las escorias blancas de Horno Cuchara LFS cuando se utilizan como áridos en la fabricación de morteros de cemento para albañilería, comprobando su comportamiento en condiciones ambientales adversas, tales como la presencia de humedad, altas temperaturas (80°C) y las posibles reacciones álcali-sílice y álcali-silicato, con el objetivo de determinar su viabilidad en el diseño de morteros. Los resultados muestran un comportamiento adecuado en condiciones de ambientales normales (20°C). Sin embargo, a altas temperaturas (80°C) y en presencia de humedad se desarrollan estructuras cristalinas aciculares que provocan la rotura de la estructura interna de los morteros fabricados con LFS.

Referencias bibliográficas

  • Kirchherr, J.; Reike, D.; Hekkert, M. (2017) Conceptualizing the circular economy: An analysis of 114 definitions. Resour. Conserv. Recy. 127, 221-232. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.09.005
  • Suárez, P. Á.; Marcote, P. V.; Emilia, I. (2016) Hacia el desarrollo sostenible en el tercer milenio. Análisis de una estrategia educativa para la concienciación y la estimulación de conductas sostenibles. Paradigma, 27, 55-72.
  • European Commission (2014) Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. Brussels.
  • Potting, J.; Nierhoff, N.; Montevecchi, F.; Antikainen, R.; Colgan, S.; Hauser, A.; Hanemaaijer, A. (2017) Input to the European Commission from European EPAs about monitoring progress of the transition towards a circular economy in the European Union.
  • Olmez, G. M.; Dilek, F. B.; Karanfil, T.; Yetis, U. (2016) The environmental impacts of iron and steel industry: a life cycle assessment study. J. Clean. Prod. 130, 195-201. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.09.139
  • WSO (2014). World Steel Association website: www.worldsteel.org. Retrieved on May 2018.
  • Piatak, N. M.; Parsons, M. B.; Seal, R. R. (2015) Characteristics and environmental aspects of slag: A review. Appl. Geochem. 57, 236-266. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2014.04.009
  • Motz, H.; Geiseler, J. (2001) Products of steel slags: an opportunity to save natural resources. Waste Manage. 21, 285-293. https://doi.org/10.1016/S0956-053X(00)00102-1
  • Lopez, F. (1997). Physico-chemical and mineralogical properties of EAF and AOD slags. In EOSC'97: 2 nd European Oxygen Steelmaking Congress, 417-426.
  • Frías, M.; Rojas, M. S. de.; Uría, A. (2002) Study of the instability of black slags from electric arc furnace steel industry. Mater. Construcc. 52, 79-83. https://doi.org/10.3989/mc.2002.v52.i267.328
  • Manso, J. M.; Gonzalez, J. J.; Polanco, J. A. (2004) Electric arc furnace slag in concrete. ASCE J. Mater. Civ. Eng. 16, 639-645. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2004)16:6(639)
  • Rodriguez, Á.; Manso, J. M.; Aragón, Á.; Gonzalez, J. J. (2009) Strength and workability of masonry mortars manufactured with ladle furnace slag. Resour. Conserv. Recy. 53, 645-651. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2009.04.015
  • Kanagawa, A.; Kuwayama, T. (1997) The improvement of soft clayey soil utilizing reducing slag produced from electric arc furnace. Denki Seiko (Electric Furnace Steel) (Japan), 68, 261-267. https://doi.org/10.4262/denkiseiko.68.261
  • Ahmedzade, P.; Sengoz, B. (2009). Evaluation of steel slag coarse aggregate in hot mix asphalt concrete. J. Hazar. Mater. 165, 300-305. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.09.105 PMid:19022573
  • Kandhal, P.; Hoffman, G. (1997) Evaluation of steel slag fine aggregate in hot-mix asphalt mixtures. Transportation Research Record. Journal of the Transportation Research Board 1583, 28-36. https://doi.org/10.3141/1583-04
  • Biskri, Y.; Achoura, D.; Chelghoum, N.; Mouret, M. (2017) Mechanical and durability characteristics of High Performance Concrete containing steel slag and crystalized slag as aggregates. Constr. Build. Mater. 150, 167-178. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.083
  • Vijayaraghavan, J.; Jude, A. B.; Thivya, J. (2017) Effect of copper slag, iron slag and recycled concrete aggregate on the mechanical properties of concrete. Resour. Policy 53, 219-225. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2017.06.012
  • Wijayasundara, M.; Mendis, P.; Crawford, R. H. (2017) Methodology for the integrated assessment on the use of recycled concrete aggregate replacing natural aggregate in structural concrete. J. Clean. Prod. 166, 321-334. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.08.001
  • Santamaría-Vicario, I.; Rodríguez, A.; Gutiérrez-González, S.; Calderón, V. (2015) Design of masonry mortars fabricated concurrently with different steel slag aggregates. Constr. Build. Mater. 95, 197-206. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.164
  • Santamaría-Vicario, I.; Rodríguez, A.; Junco, C.; Gutiérrez- González, S.; Calderón, V. (2016) Durability behavior of steelmaking slag masonry mortars. Mater. Design. 97, 307-315. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.02.080
  • Rodríguez, A.; Gutiérrez-González, S.; Horgnies, M.; Calderón, V. (2013). Design and properties of plaster mortars manufactured with ladle furnace slag. Mater. Design. 52, 987-994. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.06.041
  • Manso, J. M.; Losañez, M.; Polanco, J. A.;Gonzalez, J. J. (2005) Ladle furnace slag in construction. ASCE J. Mater. Civ. Eng. 17, 513-518. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2005)17:5(513)
  • Gahan, C. S.; Cunha, M. L.; Sandström, Å. (2009) Comparative study on different steel slags as neutralizing agent in bioleaching. Hydrometallurgy 95, 190-197. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2008.05.042
  • Kourounis, S.; Tsivilis, S.; Tsakiridis, P. E.; Papadimitriou, G. D., Tsibouki, Z. (2007) Properties and hydration of blended cements with steelmaking slag. Cem. Concr. Res. 37, 815-822. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.03.008
  • Arribas, I.; Vegas, I.; San-Jose, J. T.; Manso, J. M. (2014) Durability studies on steelmaking slag concretes. Mater. Design. 63, 168-176. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.06.002
  • Wang, Q.; Wang, D.; Zhuang, S. (2017) The soundness of steel slag with different free CaO and MgO contents. Constr. Build. Mater. 151, 138-146. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.06.077
  • Kuo, W. T.; Shu, C. Y.; Han, Y. W. (2014) Electric arc furnace oxidizing slag mortar with volume stability for rapid detection. Constr. Build. Mater. 53, 635-641. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.023
  • Polanco, J. A.; Manso, J. M.; Setién, J.; González, J. J. (2011) Strength and Durability of Concrete Made with Electric Steelmaking Slag. ACI Mater. J. 108, 196-203. https://doi.org/10.14359/51682313
  • EN 1015-3:2000. Methods of test for mortar for masonry. Part 3: Determination of consistence of fresh mortar (by flow table).
  • EN 1015-6:1999/A1:2007. Methods of test for mortar for masonry-Part 6: Determination of bulk density of fresh mortar.
  • EN 1015-7:1999. Methods of test for mortar for masonry- Part 7: Determination of air content of fresh mortar.
  • EN 1015-11:2000. Methods of test for mortar for masonry. Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar.
  • UNE 83-318-94:1994 Concrete tests. Determination of the length changes.
  • UNE 146508 EX: 1999 Test for aggregates. Determination of the alkali-silica and alkali-silicate potential reactivity of aggregates. Accelerated mortar bar test.
  • Manso, J. M.; Rodríguez, Á.; Aragón, Á.; Gonzalez, J. J. (2011) The durability of masonry mortars made with ladle furnace slag. Constr. Build. Mater. 25, 3508-3519. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.03.044
  • Herrero, T.; Vegas, I. J.; Santamaría, A.; San-José, J. T.; Skaf, M. (2016) Effect of high-alumina ladle furnace slag as cement substitution in masonry mortars. Constr. Build. Mater. 123, 404-413. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.014
  • Setién J.; Hernández D.; Gonzalez J. J. (2009) Characterization of ladle furnace basic slag for use as a construction material. Constr. Build. Mater. 23, 1788-1794. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.10.003
  • Gadea, J.; Soriano, J.; Martín, A.; Campos, P. L.; Rodríguez, A.; Junco, C.; Calderón, V. (2010) The alkali-aggregate reaction for various aggregates used in concrete. Mater. Construc. 60, 69-78. https://doi.org/10.3989/mc.2010.48708
  • Taylor, H.F.; Famy, C.; Scrivener, K. (2001) Delayed ettringite formation. Cement and Concrete Research, 31, 683-693. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(01)00466-5
  • Collepardi, M. (2003) A state-of-the-art review on delayed ettringite attack on concrete. Cement Concrete Comp., 25, 401-407. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(02)00080-X