Esta publicación registra algunos de los resultados obtenidos en las investigaciones desarrolladas por la Fundación Centrek.

1. NOTA TÉCNICA: USO DE CENIZAS VOLANTES EN LA ELABORACIÓN DE CONCRETOS
Autores: Dimelsa Salazar Carreño1, Alejandra Maria Santa Arango2, Fernando Arguello
Quintero1, Jairo Echavarría Bustamante2
1Fundación Centrek,2 Alienergy S.A.S
Las aplicaciones de las cenizas volantes en el sector de la construcción son muy conocidas a nivel
mundial, incluso a escala industrial en algunos países como India, China, Australia y Estados
Unidos, esto debido a los beneficios que su uso representa en lo que respecta a la disminución de
las emisiones de CO2, los costos de producción, el impacto ambiental de la disposición de las
cenizas, entre otros. Sin embargo, para su uso como sustituto parcial o total del cemento, la ceniza
debe cumplir ciertas características físicas y químicas, tales como: forma y tamaño de partícula,
superficie específica, reactividad, entre otras que contribuyen a que las reacciones ocurridas
durante la hidratación del material cementante sean más favorables; por tal motivo, se han
establecido normas que clasifican las cenizas de acuerdo a sus características, para uso como
material cementante1.
De acuerdo con la clasificación de la norma ASTM C618, en Colombia se genera ceniza tipo F, es
decir que cumple con los requerimiento químicos de contenido de SiO2+Al2O3+Fe2O3 igual o
superior del 70%; sin embargo, considerando esta misma norma, las cenizas colombianas no
cumplen con el porcentaje de pérdidas por calcinación, lo cual, supone la norma, es un factor en
contra para su uso afectando el rendimiento del concreto. Al respecto se pueden mencionar
algunas investigaciones que se han llevado a cabo con el fin de aprovechar este recurso, pese a
que el contenido de carbón sea más alto al sugerido en la normativa. En la investigación reportada
en el artículo “Características de desempeño de un concreto adicionado con cenizas volantesde
alto nivel de inquemados2” de los autores Valderrama, Torres Agredo, & Mejía de Gutierrez, se
llevó a cabo un estudio comparativo de la evaluación de concretos adicionados con cenizas
volantes con altos contenido de carbono respecto a concretos adicionados con humo de sílice,
planteando que el alto porcentaje de inquemados puede influir en el comportamiento regular de
las mezclas con reemplazo de ceniza. Los mejores resultados en cuanto a resistencia a la
compresión los obtuvieron con el 10% de reemplazo.
Por otra parte, Velandia-Manchego et all. en su libro “Concretos con cenizas volantes provenientes
de termoeléctricas”3, realizaron la evaluación de diferentes mezclas de concreto con cenizas
volantes tipo F, realizando mezclas binarias (cemento-ceniza) con porcentajes de reemplazo de
8% a 20% y mezclas terciarias (cemento-ceniza-escoria), concluyendo que se presenta perdida
de manejabilidad a medida que se incrementa el porcentaje de sustitución, atribuido al inquemado
y al aire atrapado. Además, las mezclas terciarias presentan mejores resultados de resistencia a
la compresión en las edades iniciales.
Considerando lo anterior, podría suponerse que el contenido de carbón tiene una influencia sobre
el comportamiento de la mezcla, disminuyendo su rendimiento. Aun así, el Centro Tecnológico,
1
ASTM International. ASTM C618 Especificación normalizada para Ceniza Volante de Carbón y Puzolana Natural en
Crudo o Calcinada para Uso en Concreto
2
Valderrama, C. P., Torres Agredo, J., & Mejía de Gutierrez, R. (2011). Características de desempeño de un concreto
adicionado con cenizas volantesde alto nivel de inquemados. Ingenieria E Investigacion, 31(1), 39–46. Retrieved from
http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-56092011000100004.
3
Velandia-Manchego, D., Ramírez-Rodríguez, F., & Carrillo-León, J. (2015). Concretos con cenizas volantes
provenientes de termoeléctricas. (E. Ediciones, Ed.).

2. Centrek, con el apoyo de Alienergy S.A.S, durante varios años ha experimentado a nivel de
laboratorio con mezclas de concreto con diferentes porcentajes de reemplazo de cenizas
obteniendo resultados relevantes con altos porcentajes de sustitución. Una de las más recientes
investigaciones hace referencia a sustituciones de ceniza por cemento hasta el 40%, concluyendo
que para este tipo de reemplazos es necesario utilizar activantes con alta alcalinidad para
favorecer la depolimerización del material vítreo que contienen las cenizas volantes y de esta
manera acelerar el desarrollo de la resistencia a la compresión en edades tempranas. Sumado a
lo anterior, en concordancia con los resultados registrados en la literatura, el uso de ceniza volante
requiere la aplicación de superplastificantes de alto rango y otros aditivos químicos que permitan
controlar la relación Agua/cementante y las propiedades reológicas del concreto. Para nuestro
caso, y atendiendo a la recomendación de proveedores y a la revisión bibliográfica realizada, los
superplastificantes que presentan un mejor comportamiento en mezclas con cenizas volantes son
los basados en policarboxilatos. De los experimentos que se llevaron a cabo con reemplazos del
40% de ceniza por cemento y activación con hidróxido de sodio en diferentes porcentajes (figura
1), se obtuvieron los siguientes resultados:
 Las mezclas con activación alcalina presentan una mejora significativa en la resistencia a
la compresión. Adicionalmente, a medida que se incrementó el porcentaje de NaOH las
resistencias finales aumentan comparado con un patrón sin adición de ceniza ni
activación.
 En lo que respecta a la relación agua-cementante, se observó que el consumo de agua
se disminuye al aumentar la concentración del activador.
 La dosificación de superplastificante suele ser superior a la usada en una mezcla de
concreto con solo cemento.
De nuestra experiencia se puede concluir que para reemplazos iguales o superiores al 40% es
necesario realizar la activación alcalina, usar un superplastificante y otros aditivos que mejoren las
características reológicas de la mezcla en estado fresco, y que pese a que el porcentaje de
inquemados se encuentre entre por encima del 10 %, es posible utilizar la ceniza volante
obteniendo resultados excelentes con múltiples aplicaciones en la construcción.