Desarrollo de la tecnología de síntesis de la cerámica estructural de ahorro de energía para la industria de la construcción sobre la base de arcilla y arena del estado de guerrero

Resumen. En este trabajo de investigación, se presenta una tecnología de ahorro de energía que permite llevar a cabo la sinterización a baja temperatura en la producción de cerámica estructural (ladrillos), obtenidas de mezclas de arcilla con alto contenido de sílice, con adición de arena y desechos de vidrio con un punto de fusión bajo. Las mezclas realizadas para la elaboración de ladrillos fueron con diferentes porcentajes en peso de muestras binarias (arcilla-arena) y (arcilla- vidrio). Así mismo, se realizaron mezclas ternarias de arcilla-arenavidrio. A partir de estas mezclas, es posible realizar el moldeo plástico de los subproductos debido a la presencia de montmorillonita en la arcilla y arena, se llevó a cabo la sinterización de ladrillos a 800 °C durante 8 horas en una atmósfera de aire y argón. Las materias primas para la fabricación de cerámica estructural que se utilizaron en este trabajo provienen de los yacimientos de arcilla del poblado de Changata y la arena de los depósitos del río Balsas y sus afluentes en la localidad de Villa Nicolás Bravo, estas localidades pertenecen al municipio de Ajuchitlán del Progreso en el estado de Guerrero, México. Mediante las técnicas de análisis de difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) con reflexión total atenuada (ATR) y microscopia electrónica de barrido (MEB) con microanálisis de rayos X por el espectrómetro de dispersión de energías (EDS), se ha demostrado que el material sintetizado en una atmósfera de aire y argón contienen cuarzo, feldespato y fase vítrea, es decir, se ha formado vitrocerámicos. En el caso del material sintetizado en una atmósfera de argón se obtuvo cerámicas de color gris claro a gris negro de gran porosidad, de acuerdo con los resultados en las pruebas mecánicas se obtuvo cerámicas con altas resistencia a la compresión y flexión aproximándose a las propiedades del vidrio espuma. Los ladrillos producto de la sinterización en una atmósfera de aire presentados en este trabajo, los II resultados de la resistencia a la compresión y flexión fueron comparadas con los estudios realizados a las propiedades mecánicas de los ladrillos en el estado de Guerrero, la norma mexicana NMX-C-404-ONNCCE y la norma de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM C773 y ASTM C1161). Para los ladrillos producto de la sinterización en una atmósfera de argón, los resultados de la resistencia a la compresión y flexión fueron comparadas con los estudios de pruebas mecánicas realizados en el estado de Guerrero, este tipo de cerámicas producto de la sinterización en una atmósfera de argón no existe estudios y norma mexicana para las propiedades de resistencia de los ladrillos en Tsint. = 800 ° C para tsint. = 8 h. La base de la sinterización a baja temperatura es la formación de eutéctica a baja temperatura entre el vidrio fundido, feldespatos y sílice. Se ha establecido que la densidad, la porosidad, la absorción de agua y las propiedades mecánicas de la cerámica dependen de la proporción de los componentes en las mezclas iniciales. La tecnología desarrollada ha permitido sintetizar ladrillos de construcción de alta calidad a partir de arcillas altamente silíceas bajo condiciones de sinterización a baja temperatura. Esta tecnología puede atribuirse al ahorro de energía y a la tarea decisiva de reciclar los desechos a gran escala, teniendo en cuenta que, hoy en día, los problemas de ahorro de energía y la gestión racional de la naturaleza son de vital importancia para la economía en todo el mundo.

Abstract. In this research work, an energy-saving technology is presented that allows to carry out the sintering at low temperature in the production of structural ceramics (bricks), obtained from clay mixtures with high silica content, with the addition of sand and glass waste with a low melting point. The mixtures made for the production of bricks were with different percentages by weight of binary samples (clay-sand) and (clay-glass). Likewise, ternary mixtures of clay-sandglass were made. From these mixtures, it possible to perform the plastic molding of the by-products due to the presence of montmorillonite in clay and sand, sintering of bricks was carried out at 800 ° C for 8 hours in an air and argon atmosphere. The raw materials for the manufacturing of structural ceramics that were used in this work come from the clay deposits of the town of Changata and the sand from the Balsas river deposits and their tributaries in the town of Villa Nicolas Bravo, these localities belong to the municipality of Ajuchitlan del Progreso in the Guerrero state, Mexico. Using X-ray diffraction analysis (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) with total attenuated reflection (ATR) and scanning electron microscopy (SEM) with X-ray microanalysis by the energy dispersion spectrometer (EDX), it has been shown that the synthesized material in an air and argon atmosphere contain quartz, feldspar and vitreous phase, i.e., glass ceramics has been formed. In the case of the synthesized material in an argon atmosphere, light grey to black grey ceramics of high porosity were obtained, according to the results in the mechanical tests ceramics were obtained with high compressive and flexural strength approaching the properties of foam glass. The bricks product of sintering in an air atmosphere presented in this work, the results of flexural and compression strength were compared with the studies carried out on the mechanical properties of the bricks in the Guerrero state, the Mexican standard NMX-C- 404-ONNCCE and the standard of the American Society for Testing and IV Materials (ASTM C773 and ASTM C1161). For the bricks produced by sintering in an argon atmosphere, the results of flexural and compression strength were compared with the mechanical test studies carried out in the Guerrero state, this type of ceramics product of sintering in an argon atmosphere, does not exist studies and Mexican standard for the strength properties of bricks at Tsint. = 800 °C for tsint. = 8 h. The basis of low-temperature sintering is the formation of a low-temperature eutectic between the molten glass, feldspars, and silica. It has been established that the density, porosity, water absorption, and mechanical properties of ceramics depend on the ratio of the components in the initial mixtures. The developed technology has made it possible to synthesize highquality building bricks from high-siliceous clays under low-temperature sintering conditions. This technology can be attributed to saving-energy and the decisive task on large scale waste recycling. Taking into account that, nowadays, the problems of energy-saving and rational nature management are of vital importance for economy throughout the world.