Escorias de horno alto

Escoria cristalizada

Árido para hormigón

La escoria cristalizada se puede emplear como árido tanto para mortero como para hormigón, comprobando que carece de compuestos que afecten a la estabilidad de volumen. Para ello, la norma de áridos para hormigón especifica que deben realizarse ensayos de acuerdo con la norma  EN 1744-1:1998.

Para su uso en mortero, además de cumplir las especificaciones generales que se establecen para los áridos naturales, se debe prestar atención a la pérdida por calcinación y sustancias solubles en agua.

La Instrucción de Hormigón Estructural EHE permite la utilización de escorias siderúrgicas apropiadas, y dentro de éstas se pueden incluir las escorias siderúrgicas enfriadas por aire (según UNE-EN 12620:2003), siempre y cuando se compruebe previamente que son estables, es decir, que no contienen silicatos inestables ni compuestos ferrosos. La norma europea establece categorías específicas para las escorias enfriadas al aire en el contenido de sulfatos admisible así como un límite en el contenido de azufre total del 2% de S (1% para los áridos naturales).

En otros países existen normas específicas para la utilización de escorias cristalizadas como árido para hormigón, como la norma inglesa BS 1047 que recoge los requisitos que deben cumplir estas escorias para ser empleadas como árido grueso. Estas normas, además de exigir la estabilidad de las escorias, establecen otros requisitos como la granulometría, el contenido máximo de sulfatos, absorción y la densidad de conjunto. Según esta norma se deben realizar algunos ajustes en la dosificación del hormigón para conseguir una permeabilidad de valores similares a los que se obtienen cuando se utiliza árido natural rodado.

Escoria granulada

Fabricación de cemento

Una de las aplicaciones más extendidas de la escoria granulada es la fabricación de cemento. Según la norma UNE-EN 197-1⁽¹⁴⁾, las escorias de horno alto deben cumplir las siguientes condiciones:

·    Deben estar constituidas, al menos en dos tercios de su masa, por fase vítrea.

·    Así mismo deben estar compuestas, al menos en dos tercios de su masa, por CaO, MgO y SiO₂. El resto debe estar formado por compuestos de óxido alumínico (Al₂O₃) y pequeñas cantidades de otros óxidos.

·    La relación (CaO% + MgO%) / SiO2% debe ser mayor que 1.

En España estos cementos se clasifican, en función del contenido de escoria de acuerdo con lo recogido en la Tabla 8⁽¹⁵⁾:

^(*) Contenido total de escoria, humo de sílice, puzolana, cenizas volantes, esquistos calcinados y caliza.

^(**) Contenido total de escoria, puzolana y cenizas volantes.

Tabla 8: Tipos de cementos con escorias

El cemento Portland con escoria (CEM II) son adecuados para hormigones en masa o armados, incluido en grandes volúmenes. Están recomendados para cimentaciones, obras portuarias y marítimas y tubos de hormigón, canales y otras aplicaciones hidráulicas. En cambio está prohibida su utilización en hormigón pretensado. El cemento CEM II/B-S es muy adecuado para su utilización con áridos potencialmente reactivos (se recomienda que tengan bajo contenido en alcalinos) y adecuado CEM II/B-M.

Los cementos de horno alto (CEM III) se pueden utilizar en hormigón en masa y armado, excepto el CEM III/C, siendo muy adecuados CEM III/B y adecuados CEM III/A para grandes volúmenes. El hormigón en masa se puede utilizar en obras portuarias y marítimas, además de tubos hormigón, canales y otras aplicaciones hidráulicas. El hormigón armado tiene las mismas usos del hormigón en masa, además de ser adecuado en cimentaciones (excepto el CEM III/B). Es muy adecuado para hormigones con áridos potencialmente reactivos (se recomienda que tengan bajo contenido en alcalinos).

El cemento compuesto (CEM V) es recomendable para hormigón en masa y armado, excluyendo el cemento CEM V/B que no es recomendado para hormigón armado. El cemento CEM V/A es adecuado para para grandes volúmenes. Es recomendado para presas de hormigón compactado.

La utilización de los cementos que incorporan escorias de alto horno en hormigón estructural se regula según la Instrucción EHE.

Adición al hormigón

Las escorias granuladas molidas de horno alto no están permitidas como adición al hormigón por la EHE⁽¹⁶⁾, ni tampoco aparecen contempladas en la norma europea UNE EN 206:2008 “Hormigón”. Sin embargo, existen una serie de normas UNE experimentales que desarrollan los procedimientos de ensayos físicos y químicos para el control de estas escorias. Asimismo, la norma UNE 83481:1996:EX⁽¹⁷⁾: recoge  las recomendaciones de uso de las escorias granuladas utilizadas en hormigones y morteros fabricados con cemento portland tipo I.

La cantidad de escoria molida que se puede adicionar al hormigón suele expresarse según⁽¹⁷⁾:

donde:

P_s es el porcentaje de escoria molida añadida como adición al hormigón.

S es el contenido de escoria molida en kg/m³.

C es el contenido de cemento en kg/m³.

Los porcentajes máximos de escorias molidas a añadir según el tipo de hormigón o mortero son⁽¹⁷⁾:

-          Hormigón en masa: 70%

-          Hormigón armado: 50%

-          Mortero: 70%

En la actualidad, se está elaborando normativa europea específica para regular la utilización de las escorias como adición a hormigones, morteros y pastas, estando ya publicadas las referentes a los criterios de conformidad⁽¹⁸⁾:

Como regla general, el uso de escorias molidas como adición al hormigón, mejora la trabajabilidad y condiciones de puesta en obra respecto al hormigón que no las incorpora, permitiendo una mejor compactación. Asimismo, se incrementa el plazo de trabajabilidad de la mezcla al aumentar el tiempo de principio de fraguado, aproximadamente 1,5 horas.

Además, la adición de escorias mejora la resistencia de los hormigones frente a los ataques causados por agentes y medios agresivos externos (sulfatos, cloruros, carbonatación, etc.).

Las resistencias mecánicas de estos hormigones y morteros, tanto a compresión simple como a flexión, pueden tener un amplio rango de variación que dependerá, entre otros factores, de la categoría resistente del cemento utilizado, del porcentaje de escoria molida, de la relación agua/(cemento+escoria molida), de las condiciones de curado y de las condiciones medioambientales. La contribución de las escorias molidas como adición al hormigón a la resistencia mecánica de éste, es pequeña a las primeras edades, aumentando significativamente con la edad.