Partitioning Evaluation

4.4.1.1. DENSIDAD REAL POR PICNÓMETRO DE HELIO

El equipo utilizado es un Micrometrics AccuPyc II 1340 (Fig. 4.5) de la ETH Zúrich, que consiste en dos cámaras internas, una para la colocación de la muestra, por la cual fluye el gas, y una segunda, a la cual fluye el gas de la primera cámara una vez se alcanza el equilibrio, en la que se calcula el volumen de helio y se resta del volumen de la cámara inicial, obteniendo la densidad real del material sólido. Este equipo utiliza el método ASTM Standard D6226: 2010.

Fig. 4.5. Picnómetro de helio de la ETH-Zúrich utilizado para los ensayos.

4.4.1.2. SUPERFICIE ESPECÍFICA

El método utilizado para medir la superficie específica del conglomerante mineral utilizado en esta tesis, es el basado en la distribución del tamaño de partícula, obtenido mediante el método de tamices, ya que, debido a la ligera variación en el contenido de filosilicatos entre el conglomerante original y el tamizado, el método de adsorción de nitrógeno generó resultados preliminares contradictorios.

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S

=

𝜌_𝑟

D

(4.1)

ρ

D

A partir de la fórmula anterior, se calculó la superficie específica de cada fracción obtenida por los tamices, calculando finalmente, un valor global, dependiendo de las proporciones cuantificadas

4.4.1.3. DIFRACCIÓN DE RAYOS X. MÉTODO DEL POLVO CRISTALINO

La caracterización de las fases cristalinas del conglomerante se ha llevado a cabo por el método del polvo cristalino, mediante difracción de rayos X (DRX), siguiendo el procedimiento descrito por Sanz-Arauz, que consiste en la obtención de tamaños de grano homogéneos, de un diámetro de partícula inferior a 53 µm, mediante el molido del material en un mortero de ágata (Fig. 4.6) y posterior tamizado de toda la muestra. Una vez preparada la muestra experimental, se coloca en un portamuestras de aluminio para su posterior análisis [Sanz-Arauz, 2009].

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Como lo ha descrito Sanz-Arauz, el método consiste en identificar los minerales a partir de su patrón de difracción característico, obtenido a partir de la incidencia de radiación X de longitud de onda corta conocida sobre los cristales de la muestra experimental, así como en la recogida de las intensidades difractadas por sus redes cristalinas; no obstante, esta técnica no es capaz de identificar fases amorfas (como el aerogel de sílice) o de baja cristalinidad, y es imprecisa para identificar fases que se encuentren por debajo del 5% de la composición de la muestra [Sanz-Arauz, 2009].

El equipo utilizado es un difractómetro Bruker D8 Advance (Fig. 4.7) del CAI de Técnicas geológicas de la Universidad Complutense de Madrid; trabaja en geometría Bragg- Bentano, provisto de una fuente de rayos-X con un ánodo de cobre de alta estabilidad y un detector de energía dispersa SOL-X. Las condiciones experimentales fueron: rango de medida de 2-65° (2θ), con un escaneado cada segundo y un ángulo para la ranura de divergencia de 0,02° (2θ). El software utilizado fue el EVA DIFFRACplus, llevando a cabo la semicuantificación por el método de Chung, a partir de los tres planos cristalográficos (hkl) de mayor intensidad de los componentes más representativos [Chung, 1974a, b].

Fig. 4.7. Equipo de DRX del CAI de Técnicas geológicas de la UCM utilizado para los ensayos.

4.4.1.4. DIFRACCIÓN DE RAYOS X. AGREGADOS ORIENTADOS

El método del polvo cristalino no ofrece fiabilidad para diferenciar entre las impurezas minerales del grupo de los filosilicatos, debido a su estructura laminar, por lo que la identificación de estos minerales presentes en el conglomerante utilizado, se llevó a cabo por

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el método de agregados orientados, que consiste en separar las arcillas del conglomerante mineral para su posterior análisis.

Este método, utilizado por Sanz-Arauz, entre otros investigadores, consigue orientar los minerales laminares a partir de un tratamiento térmico a 550 °C durante 2 horas, y un tratamiento de solvatación interlaminar con etilenglicol para observar su diferencia de absorción. Este último tratamiento se lleva a cabo colocando la muestra en una cápsula Petri, sometiéndola a una atmósfera saturada en vapor a una temperatura de 60°C. Finalmente, la identificación se lleva a cabo a partir del comportamiento de los agregados orientados [Sanz- Arauz, 2009].

El protocolo fue el mismo utilizado por Sanz-Arauz, que consiste en el secado de las muestras en una estufa a 50°C durante 24 horas, que posteriormente se muelen y tamizan. El siguiente paso consiste en preparar una suspensión con agua destilada y la muestra a analizar y verterla en tubos de ensayo colocándolos en un baño agitador durante 2 días. A partir de estas soluciones se prepararon los agregados orientados para llevar a cabo los tratamientos mencionados anteriormente. El equipo utilizado fue el mismo que el citado en el apartado anterior, utilizando un intervalo angular barrido de 2-40° (2θ).

4.4.1.5. ANÁLISIS TÉRMICO / TEMOGRAVIMETRÍA (ATD-TG)

Se ha observado el efecto que tiene la temperatura en el aerogel de sílice, mediante un análisis térmico diferencial simultáneo con temogravimetría (ATD-TG). El análisis termogravimétrico se utiliza habitualmente para calcular el agua molecular de los sulfatos de calcio, con el fin de cuantificar las fases; no obstante, en la presente tesis, ese tipo de cuantificación no pudo llevarse a cabo debido al contenido de agua interlaminar en los filosilicatos, que conlleva una pérdida de peso en rangos de entre temperatura ambiente hasta los 250 °C, de acuerdo con Warne y Blanc et al., solapándose a los de los sulfatos de calcio hidratados y semihidratados, por lo que esta técnica no se utilizó para este fin [Blanc et al., 2013; Warne, 1978].

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El análisis térmico simultáneo se llevó a cabo mediante un equipo TA Instruments SDTQ600 (Fig. 4.8), del CAI de Técnicas geológicas de la UCM, utilizando el método de la rampa. Las condiciones experimentales fueron las siguientes: incremento constante de temperatura a 10°C/minuto entre 25 y 750°C. El ambiente de la muestra fue aire, con gas de purga de 200 mL/minuto, en un portamuestras de platino. El software utilizado para el análisis de los datos fue el TA Instruments Universal Analysis 2000.

Fig. 4.8. Equipo ATD - TG del CAI de Técnicas geológicas de la UCM utilizado para el análisis térmico.

4.4.1.6. CONTENIDO SÓLIDO Y DE CARBONO DEL SURFACTANTE

El surfactante se caracterizó midiendo su contenido sólido y su contenido de carbono orgánico. El primero se llevó a cabo mediante la técnica de gravimetría en un equipo KERN MRS 120-3 (Fig. 4.9) del grupo de investigación PCBM del IfB de la ETH Zúrich.

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El contenido de carbono orgánico se llevó a cabo mediante la formulación de una disolución homogénea en agua destilada del polímero surfactante de masa conocida, caracterizada posteriormente por un Analizador de Carbono Orgánico Total (TOC Analyzer) SHIMADZU TOC-VCSH/CSN (Fig. 4.10) del mismo centro que el ensayo anterior.

Fig. 4.10. Equipo TOC Analyzer de la ETH Zúrich utilizado para obtener el contenido de carbono orgánico del surfactante.