Escudo de la República de Colombia
Sistema Nacional de Biliotecas - Repositorio Institucional Universidad Nacional de Colombia Biblioteca Digital - Repositorio Institucional UN Sistema Nacional de Bibliotecas UN

Evaluación de fibras y cenizas provenientes de residuos agroindustriales como materias primas para la producción de materiales compuestos con cemento hidráulico

Tolosa Correa, Ricardo Augusto (2017) Evaluación de fibras y cenizas provenientes de residuos agroindustriales como materias primas para la producción de materiales compuestos con cemento hidráulico. Doctorado thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales.

Texto completo

[img]
Vista previa
PDF - Versión Aceptada
Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

38MB

Resumen

El presente trabajo evaluó la viabilidad de utilizar tres residuos de producción agroindustrial Colombiana generados en grandes volúmenes como elemento de refuerzo de matrices de cemento hidráulico. Las biomasas analizadas fueron el raquis de la palma aceitera o palma africana, el bagazo de caña y la cascarilla de arroz. Se planteó su uso como fibras (Bagazo y raquis), y como cenizas obtenidas por combustión (Las tres biomasas), y por gasificación (Cascarilla y raquis). Para alcanzar el fin señalado, se evaluaron distintos procesos de extracción de las fibras, seleccionándose para ello un tratamiento en NaOH, se aplicó un recubrimiento con KMnO4 con el fin de protegerlas del ataque alcalino de la matriz. Las fibras se caracterizaron estructuralmente empleando difracción de rayos X (XRD), morfológicamente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), se sometieron a una prueba acelerada de degradabilidad en medio con alta concentración alcalina, se evalúo su resistencia a tracción, el módulo de elasticidad y la elongación, verificando el aporte del recubrimiento a la condición tensional. Se introdujeron a morteros de cemento hidráulico en porcentajes del 0,5% y 1% en peso del compuesto, determinando para estas condiciones la conductividad eléctrica de las muestras y su resistencia a flexión y compresión, obteniendo resultados significativos. Como cenizas, se determinó la temperatura y el tiempo apropiados para combustión de las biomasas, además se evalúo el proceso de su obtención mediante empleo de gasificación. Se caracterizaron estructuralmente por difracción de rayos X (XRD), morfológicamente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), térmicamente a través de termogravimetría (TGA). Se evalúo su capacidad puzolánica y se determinó su aporte a la resistencia a compresión en pastas, donde reemplazaron al cemento en porcentajes de un 10% hasta un 40%. Las cenizas obtenidas por gasificación fueron las que dieron los mejores resultados. Finalmente, se realizó la evaluación técnica, económica y ambiental del proceso de gasificación empleando el software Aspen Plus V 9.0. Se evaluaron los costos de obtención de cenizas y el costo de morteros adicionados con fibras y concretos con reemplazo de cenizas. Se determinó la viabilidad de empleo de estas biomasas en el contexto colombiano y se demostró la posibilidad del uso de cenizas obtenidas por gasificación para producción de materiales de construcción, Abstract: The following work evaluates the viability of using three different Colombian agro-industrial residues, generated in high volume, as reinforcing elements of hydraulic cement matrixes. The analysed biomasses were the rachis of the oil palm (also known as African palm), sugar cane bagasse, and rice husk. Their use were proposed as fibers (bagasse and rachis), as combustion-obtained ashes (all three), and via gasification (husk and rachis). For the specified purpose, different extraction methods to obtain the fibers were evaluated, treating the fibers with NaOH, and applying a KMnO4 coating to protect them from the alkaline action of the matrix. The fibers were characterised structurally using X-rays diffraction (XRD), morphologically via Scanning Electron Microscope (SEM), they were submitted to an accelerated degradability test in a highly alkaline concentration. Furthermore, the fibers were evaluated for their tensil force, elasticity module, and elongation, in order to verify the coating contribution to the tensional condition. They were introduced to hydraulic cement mortars in quantities equivalent to 0.5% and 1% of the compound’s weight, determining in these conditions the electrical continuity of the samples, and the flexion and compression resistance, while obtaining significative results. Regarding the ashes, the temperature and appropriate times for the biomass´ combustion were determined; as well as obtaining them by employing gasification. They were characterised structurally using X-rays diffraction (XRD), morphologically via Scanning Electron Microscope (SEM), and thermally via Thermogravimetric analysis (TGA). Its pozzolanic capacity was evaluated, and its contribution to the paste`s resistance to compression was determined, when replacing the cement in quantities ranging from 10% – 40%. The ashes obtained via gasification produced the best results overall. Finally, the technical, economical, and environmental evaluation of the gasification procedure was performed using the software Aspen Plus V 9.0. this evaluation included the costs of obtaining the ashes; as well as the costs of the fibre-added mortars and the ash-replaced concretes. The viability of the use of biomass in the Colombian context was determined and the feasibility of the use of gasification-obtained ashes in construction materials was demonstrated

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Doctorado)
Colaborador / Asesor:Cardona Alzate, Carlos Ariel
Información adicional:Tesis Presentada Como Requisito Parcial Para Optar Al Título De: Doctor en Ingeniería - Ingeniería Química.
Palabras clave:Fibras, Adiciones, Raquis de palma de aceite, Cascarilla de arroz, Bagazo de caña, Combustión, Gasificación, Materiales compuestos de cemento hidráulico, Conversión de residuos industriales, Fiber, Additions, Rachis of the oil palm, Rice husk, Sugar cane bagasse, Combustion, Gasification, Hydraulic cement composites, Factory and trade waste - Recycling
Temática:6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 66 Ingeniería química y Tecnologías relacionadas/ Chemical engineering
Unidad administrativa:Sede Manizales > Facultad de Ingeniería y Arquitectura > Departamento de Ingeniería Química
Código ID:61306
Enviado por : Ricardo Augusto Tolosa Correa
Enviado el día :07 Mar 2019 20:15
Ultima modificación:07 Mar 2019 20:15
Ultima modificación:07 Mar 2019 20:15
Exportar:Clic aquí
Estadísticas:Clic aquí
Compartir:

Solamente administradores del repositorio: página de control del ítem

Vicerrectoría de Investigación: Número uno en investigación
Indexado por:
Indexado por Scholar Google WorldCat DRIVER Metabiblioteca OAIster BASE BDCOL Registry of Open Access Repositories SNAAC Red de repositorios latinoamericanos eprints Open archives La referencia Tesis latinoamericanas OpenDOAR CLACSO
Este sitio web se ve mejor en Firefox