Recibido: febrero 2012 Recibido en forma final revisado: julio 2014

El incremento de la producción de residuos asociados con catalizadores gastados empleados en diferentes operaciones unitarias, constituye un importante problema ambiental de la industria petrolera. El riesgo ambiental vinculado con estos residuos sólidos se debe, principalmente, a la presencia de metales pesados propios de su formulación (La, Ti, Mo, entre otros) y a la contaminación con Ni, V y/o hidrocarburos poliaromáticos provenientes de las corrientes de los procesos. Una alternativa de uso o disposición de estos residuos consiste en su empleo como aditivos minerales en el concreto (Al-Jabri et al. 2013; Torres Castellanos & Torres Agredo, 2010; Trochez et al. 2010; Frías et al. 2008; Tseng et al. 2005; Chen et al. 2004; Monzó et al. 2004). Desde el punto de vista económico, es posible reducir costos y consumo de energía asociada con la producción del cemento debido a la sustitución parcial del mismo. Por otra parte, en relación con el ambiente se reduce el impacto por disposición al no ser considerados desechos; también se reducen las emisiones de CO2 relacionadas con la manufactura del cemento al requerirse menor cantidad del mismo en las formulaciones de concreto. En cualquiera de los casos, la incorporación de un residuo en el concreto debe mantener y en algunos casos puede mejorar sus propiedades tales como resistencia a la compresión y la durabilidad del material resultante (Tseng et al. 2005; Chen et al. 2004; Payá et al. 1999).

El humo de sílice, cenizas volantes y escorias son algunos ejemplos exitosos de desechos industriales mezclados con el concreto (Nochaiya et al. 2010; Wongkeo et al. 2012). El requisito previo de la utilización de estos residuos como aditivos del cemento, es que deben tener propiedades cementantes o Puzolánicas. Una puzolana es un material esencialmente silíceo o alumino-silíceo que finamente dividido no posee ninguna capacidad hidráulica. Durante la reacción primaria de hidratación de compuestos sílico-calcáreos (Ecuación 1) se genera el hidróxido de calcio o Portlandita, Ca(OH)2. Cuando una puzolana es incorporada en el cemento tiene la capacidad de formar productos de hidratación a través de una reacción secundaria (Ecuación 2) donde se combina con la Portlandita, resultando compuestos sílico-calcáreos-hidratados (SCH) (Becker, 2001)

Es de importancia destacar que la puzolana por sí sola posee un valor cementante muy pequeño o nulo. Sin embargo, finamente molida y en presencia de humedad reacciona con el hidróxido de calcio (activador) a temperatura ambiente, dando lugar a la formación de nuevos compuestos estables, poco solubles en agua y que poseen características cementantes; es decir, son capaces de desarrollar resistencia por endurecimiento hidráulico (Bye, 1999; Taylor, 1997)

Los catalizadores gastados del proceso de craqueo catalítico en lecho fluidizado (FCC por sus siglas del inglés: Fluid Catalytic Cracking) usados en la mayoría de la industria de refinación de petróleo, también se han considerado como posibles aditivos para el concreto, ya que se componen principalmente de sílice y alúmina y presentan actividad puzolánica (Pacewska et al. 2000; Pacewska et al. 2002). Algunos artículos indican que estos catalizadores usados pueden sustituir parcialmente al cemento o agregado fino sin sacrificar la calidad del concreto (Wu et al. 2003, Su et al. 2001; Su et al. 2000; Tseng et al. 2005).

Este catalizador es un material formado por zeolita-Y, que es silico-aluminato cristalino y microporoso, constituido por tetraedros de [SiO₄]^4- y [AlO₄]^5- que se encuentran coordinados a través de puentes de oxígeno no lineales (Pertuz et al. 2006). El catalizador del proceso de craqueo catalítico (FCC) se desactiva por depósitos de material carbonáceo y metales sobre su superficie, materiales inherentes a la naturaleza de la carga de hidrocarburo que procesan. Adicionalmente, experimenta tratamientos que modifican su comportamiento, puesto que el vapor de agua a altas temperaturas desplaza el aluminato de la estructura de la zeolita-Y, destruyendo consecuentemente su microporosidad. Una vez que se destruye dicha estructura, se genera un material amorfo que no tiene actividad catalítica, convirtiéndose en lo que se conoce como catalizador gastado (Furimsky & Massoth, 1999). En las unidades de FCC se generan dos residuos, el catalizador gastado o de equilibrio (CATQ) que es retirado para su sustitución y los finos del catalizador provenientes del precipitador electrostático (CATPE). En general se observa que la cantidad de CATQ generado anualmente es mucho mayor que la de CATPE; en total se genera entre 300-600 ton/año en cada unidad de FCC (Al-Jabri et al. 2013; Torres Castellanos & Torres Agredo, 2010; Trochez et al. 2010).

Han sido numerosos los trabajos que evalúan las propiedades puzolánicas de los catalizadores gastados de FCC para su adición al cemento, considerando que contaminantes como V, Ni y materia orgánica, pueden afectar las reacciones de hidratación (Feenestra et al. 2003; Pollard et al. 1991; Jones, 1990). Pacewska et al. (2002; 2000) han estudiado la naturaleza puzolánica del catalizador gastado de FCC usando técnicas espectroscópicas y térmicas, demostrando que su capacidad para reaccionar con hidróxido de calcio es similar a la del microsílice. Paya et al. (1999) han demostrado que es posible elevar la actividad del catalizador gastado aplicando una molienda previa. Su et al. (2001; 2000) y Payá et al. (2001) llevaron a cabo estudios de viabilidad para la utilización de este tipo de residuo y sus resultados indican que puede sustituir de 15 a 20 % del peso de cemento ó 10% del peso del agregado fino para morteros y concreto sin sacrificar la calidad de los mismos. Para este caso, se definen los morteros como una mezcla conjunta de cemento, agregado fino y agua de humectación, mientras que el concreto incluye agregado grueso y su principal aplicación es de tipo estructural.

En ninguno de estos estudios se evalúa el riesgo de los bloques de concreto obtenidos y su capacidad de retención de los contaminantes mencionados anteriormente. El riesgo ambiental se caracteriza por la coexistencia de una fuente de peligro, una ruta de exposición y un receptor. En el presente caso la fuente de peligro se relaciona con las características del catalizador gastado. Universalmente y en el Decreto 2635 (1998) las características de peligrosidad son la inflamabilidad, corrosividad, reactividad y toxicidad. Por los procesos que originan el catalizador gastado, las tres primeras se descartan, considerándose únicamente la toxicidad para caracterizar la peligrosidad del material. Para evaluar la potencial peligrosidad de los morteros se determinó los metales e hidrocarburos poliaromáticos considerados peligrosos en el Decreto 2635 (1998), tanto su contenido total en el catalizador gastado de FCC, como su concentración en los lixiviados. En su Anexo D se presentan las concentraciones máximas permisibles en los lixiviados; mientras que en el Anexo C las cantidades críticas de sustancias peligrosas que representan un riesgo en la manipulación del material y que guardan relación con otras rutas de exposición, tales como la inhalación.

Finalmente, si bien es fundamental asegurar a través de las pruebas correspondientes la calidad del concreto, debe analizarse el riesgo asociado a su aplicación en el área de la construcción. En todo caso, en lugar de construir bloques de concreto de máxima calidad para la construcción, los cuales estarían en contacto directo con las personas, se pueden usar las mezclas de catalizador con cemento para aplicaciones de menor riesgo (por ejemplo, elaboración de aceras, brocales, entre otros). De cualquier manera es importante asegurar que los contaminantes (metales pesados e hidrocarburos poliaromáticos) no estén disponibles al ambiente debido a la meteorización del concreto. Bajo este contexto se estableció como objetivo de la presente investigación, la evaluación del uso del catalizador gastado de FCC procedente de la refinería de Puerto la Cruz, como sustituto parcial del peso de cemento en mezclas de morteros. Para ello se estudiaron sus propiedades puzolánicas en combinación con materiales convencionales, evaluando el efecto del tamaño de partícula y los efectos de la calcinación del catalizador en la ganancia de resistencia mecánica en compresión (RMC). Finalmente se evaluó el riesgo ambiental debido al uso del residuo en la elaboración de morteros, a través de la determinación contenido de contaminantes en el lixiviado y del análisis de riesgo por la exposición al material particulado.

En la evaluación de las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y riesgo ambiental de los morteros elaborados con catalizador gastado de FCC, se elaboraron tres ensayos empleando la muestra sin ningún tratamiento preliminar, activada por molienda de 20 min y empleando solo la fracción de finos (< 0,075 mm). A continuación se describen los materiales y metodologías empleadas en las diferentes etapas de investigación.

Catalizador gastado. Se utilizó una muestra de catalizador gastado del proceso de craqueo catalítico en lecho fluidizado (FCC) de la refinería de petróleo de Puerto la Cruz. La muestra de 200 kg que fue suministrada por DAU Metal Venezuela C.A., proviene de un muestreo puntual de la corriente de producción. Este catalizador está constituido por una mezcla de catalizador proveniente de los precipitadores electrostáticos y mayormente catalizador sustituido por desactivación. Una sub-muestra representativa de 4 kg del total de catalizador gastado suministrado, fue preparada a través de un procedimiento de homogeneización y cuarteo sucesivo, empleando el método descrito en la Norma Venezolana COVENIN 270 (1998).

Arena Lavada de Rio. Se empleó arena convencional a la cual se aplicó un pre-tratamiento de secado a 110 ± 10°C en una estufa de circulación de aire por 48 horas. Posteriormente se aplicó un proceso de cernido grueso a través de un cedazo de 2 mm (tamiz N°10) con la finalidad de eliminar cualquier aglomerado y/o material contaminante presente en la misma. A este material se le realizó un análisis granulométrico, contenido de humedad y materia orgánica presente.

Cemento tipo Portland con adición mineral 2 (CPCA2), Este producto es fabricado mediante la molienda conjunta de Clinker, yeso y con adición de un contenido de caliza u otro material calcáreo >15% y ≤30% del peso total, cumpliendo con los requisitos de la Norma COVENIN 3134 (2004).

Contenido de Humedad y Materia Orgánica por Análisis Termogravimétrico. Para esta determinación se empleó un equipo TA Instruments Q500 con porta-muestra de platino. Los perfiles termogravimétricos fueron adquiridos en atmósfera de aire a 60 ml/min según el siguiente procedimiento: una porción de aproximadamente 10 mg de muestra homogeneizada se calentó desde temperatura ambiente hasta alcanzar 100 °C, con una velocidad de calentamiento de 10 °C/min, manteniendo una isoterma por 60 min. Posteriormente, se continuó el calentamiento a la misma velocidad de 10°C/min hasta alcanzar los 950°C y se mantuvo una isoterma por 60 min. De las curvas de pérdida de masa se obtuvieron los valores de contenido de humedad (pérdidas a 100°C) y materia orgánica (pérdidas a 950°C). Los resultados obtenidos son el promedio de tres corridas en condiciones de reproducibilidad.

Análisis por Microscopía Electrónica de Barrido y fluorescencia de rayos X. Se realizaron en un microscopio electrónico de barrido marca JEOL-EO, modelo JSM-6390, equipado con un microanalizador químico por EDX (por sus siglas del inglés Energy-dispersive X-ray) marca Oxford Instruments modelo INCA PentaFET–x3. Las muestras fueron recubiertas en oro para facilitar su conductividad eléctrica. El análisis semicuantitativo se realizó por la técnica de fluorescencia de rayos X en reflexión total (TXRF, por sus siglas del inglés Total reflection X-ray fluorescence) en un equipo S2 PICOFOX de marca BRUKER AXS.

Molienda y calcinación del catalizador. Se empleó cuerpos moledores esféricos dentro de un molino de bolas tipo Alsing, ocupando aproximadamente el 50% del volumen total. Se añadió el catalizador gastado de FCC, de manera que ocupara un 25% del volumen del molino, manteniendo el 25% restante del volumen con aire. Un proceso de molienda prolongado de 8 horas fue aplicado para incrementar la fracción de finos (< 0,075mm); mientras que la activación del mismo se realizó a través de un calcinado a 550 °C por 24 horas y molienda por 20 min, según lo reportado en la literatura (Trochez et al. 2010). Finalmente, en ambos caso se realizó un análisis granulométrico según lo establecido en la norma COVENIN 255 (1998).

Elaboración de morteros con diferentes proporciones de catalizador. Para el seguimiento del proceso de hidratación se elaboraron morteros de cemento Portland (blancos) y con adiciones de catalizador gastado de 10, 20 y 30 % del peso de cemento, con una relación agua/cementante de 0,85. Las proporciones de las mezclas fueron seleccionadas de resultados reportados en la literatura (Pacewska et al. 2002; Su et al. 2001; Payá et al. 1999, 2001). La relación de agua/cementante fue obtenida aplicando el procedimiento de determinación de flujo de la normativa COVENIN 484 (1993), hasta obtener un flujo de 100 ± 5 %.

Con las proporciones de cada uno de los componentes del mortero se procedió a su mezclado iniciando con la adición del agua sobre la cual se coloca el cemento, aplicando un proceso de mezclado lento (140 ± 5 rev/min) durante 30s. Trascurrido este periodo se agregó toda la cantidad de arena lentamente en un periodo de 30s, después del cual se incrementó la velocidad (285 ± 10 rev/min) y se mezcló durante 30 segundos. Finalmente, se detuvo la mezcladora y se dejó reposar el mortero durante 1 ½ minutos.

El llenado de los moldes se realizó en un tiempo no mayor a los 2 minutos y 30 segundos de haber finalizado la mezcla. Dicho llenado se ejecutó en dos etapas, según lo indicado en la normativa COVENIN 484 (1993). Las probetas vaciadas se dejaron en sus moldes por un periodo inicial de 24 h a 23 ± 3°C, para su fraguado inicial, luego se procedió a su desmoldeado. Posteriormente las probetas de ensayo fueron curadas a las edades de 3, 7, 14 y 28 días a una temperatura de 25°C, sumergidas en agua con cal disuelta. En la Figura 1 se muestra el aspecto de las diferentes probetas luego del proceso de curado.

Una vez alcanzados los tiempos de curado, los morteros fueron sometidos a la evaluación de su resistencia a la compresión y una porción del mortero fue molida y sometida a un proceso de congelamiento con acetona, con el fin de detener su proceso de hidratación y hacer seguimiento a la reacción de consumo de la Portlandita (hidróxido de calcio) por el análisis termogravimétrico.

Se elaboraron probetas por triplicado para todas las condiciones estudiadas correspondientes a variables como: relación de proporción catalizador/cemento, granulometría y activación del catalizador, así como las pruebas de lixiviación.

Ensayo de resistencia mecánica a la compresión. El esfuerzo de compresión de cada mortero fue realizado en una prensa hidráulica con Capacidad 2000 KN siguiendo lo establecido en la normativa COVENIN 484 (1993), equivalente a la normativa ASTM C311 (2011). Cada uno de los cubos fue retirado de la piscina de curado justo previo al ensayo y secados con un paño para remover alguna partícula de arena o incrustaciones. Posteriormente se controló que cada una de las caras fuese completamente plana. Se apreció cada lado de los mismos con un Vernier y, con las fuerzas determinadas por la máquina de compresión, se realizó un promedio de la cantidad de fuerza por unidad de área que soportaban los cubos expresando la misma en valores de kgf/cm².

Determinación de Reacción de la Portlandita por Análisis Termogravimétrico. El seguimiento y evaluación del proceso de hidratación se realizó aplicando la técnica de Análisis Termogravimétrico (TGA, por sus siglas del inglés ThermoGravimetric Analysis), determinándose el consumo de Portlandita, Ca(OH)². De esta manera se determinó la reactividad del catalizador gastado de FCC en las diferentes proporciones de mezcla y tiempo de curado empleados. En todos los casos las pruebas fueron realizadas por triplicado empleando el equipo TA Instruments Q500.

En la presente investigación se evaluó el contenido de los contaminantes establecidos en los Anexos C y D del Decreto 2635 (1998) que pueden estar presentes en los morteros debido al catalizador gastado de FCC. El análisis incluyó la determinación del contenido total de hidrocarburos, metales pesados y 16 aromáticos policíclicos (Naftaleno, Acenafteno, Acenaftileno, Fluoreno, Antraceno, Fenantreno, Fluoranteno, Pireno, Benzo-antraceno, Criseno, Benzo(a)pireno, Benzo(b)fluoranteno, Benzo(k) fluoranteno, Indeno (1,2,3-cd) pireno, Benzo(g,h,i)perileno y Dibenzo(a,h)antraceno), estos últimos considerados prioritarios por la USEPA (por sus siglas del inglés US Environmental Protection Agency) (Yan et al. 2004). Se determinó también el contenido de metales en lixiviados. Todos los análisis se hicieron utilizando procedimientos normalizados por la USEPA y publicados en el SW-846 "Test Methods for Evaluating Solid Waste" (USEPA, 1986).

El contenido total de hidrocarburos y las fracciones correspondientes a los aromáticos policíclicos, fueron determinados con la aplicación del procedimiento de extracción por microondas EPA 3546 y análisis por el EPA 8270D (Corma et al. 2007) en un Cromatógrafo HP6890 con detector de masas HP5973 dotado de una columna capilar de silica fundida HP5 de 30 m x 0,25 mm (Resteck Corp.)

En la determinación del contenido de metales pesados totales en la muestra se aplicó tratamiento ácido por microondas empleando un equipo CEM modelo Mars Xpress según se establece en el método EPA 3052 (1996). La cuantificación de los elementos de interés, tanto en las soluciones de metales totales como lixiviados se realizó usando un espectrofotómetro de emisión óptica, Integra XL marca GBC Scientific Equipment y la normativa EPA 6010C (2007).

Los lixiviados para la determinación de metales se obtuvieron por el método TCLP (por sus siglas del inglés Toxicity Characteristic Leaching Procedure) EPA 1311 (1992), ensayo que simula la toxicidad hacia las personas debido a la ruta de exposición relacionada con la contaminación del agua y su consumo.

Para estimar los riesgos por otras rutas de exposición propias del uso del catalizador gastado, tal como la inhalación de material particulado, se comparó la concentración de los contaminantes en el material y en el mortero con valores preliminares en base al riesgo de la USEPA (SSLs, por sus siglas del inglés Soil Screening Levels) y otros utilizados internacionalmente.

El fraguado de los morteros puede verse influenciado por la granulometría de su componentes. En la Tabla 1 se presenta la granulometría de la arena lavada empleada en los ensayos; se observa que el 75% es retenido en un cedazo de 0,21 mm (tamiz N° 70) y el 90% en 0,125 mm (tamiz N° 120), lo cual evidencia una mayor proporción de granos finos que la establecida en la normativa COVENIN 2503 (1990). También se aprecia una mayor cantidad de granos mayores al cedazo de 0,60 mm (tamiz N° 30), 11%, en comparación con el 4% de retención especificado en la normativa. Sin embargo, el módulo de finura o también llamado módulo granulométrico estimado según la normativa ASTM C125 (2013) fue de 2,7, valor que se encuentra entre 2.3 y 3.1 tal como es requerido por la normativa ASTM C33 (2011a) para elaboración de morteros.

Por otra parte, los catalizadores gastados de FCC poseen un tamaño promedio de partícula cuatro veces superior al cemento. Debido a esto último, algunos autores (Trochez et al. 2010) recomiendan someter el material a un proceso de molienda, tal que permita obtener un tamaño de partícula similar al cemento, y de esta manera mejorar el proceso de fraguado del mismo. En relación con la granulometría del catalizador gastado de FCC, se puede observar en la Tabla 2 que un 45% de los granos son retenidos en el cedazo de 0,075 mm (tamiz N° 200), mientras que el 91% en 0,025 mm (tamiz N° 500). Sin embargo, la aplicación del procedimiento de molienda prolongada (Tabla 2) incrementó a 88% los granos retenidos en 0,075 mm, por tanto este procedimiento favorece la formación de aglomerados en la muestra de catalizador gastado, en lugar de incrementar el porcentaje de finos.

En la Figura 2(A) se presenta la imagen por microscopía electrónica de barrido (MEB) del catalizador gastado de FCC sin ningún tratamiento preliminar; se aprecia que el material está conformado principalmente por algunas partículas esféricas y algunas otras de forma irregular. En contraste, la Figura 2(B) presenta la imagen correspondiente a la misma muestra sometida al proceso prolongado de molienda. Se puede observar que parte de las esferas son reducidas a partículas irregulares de menor tamaño, sin embargo muchas de éstas se observan formando conglomerados. Con la finalidad de evaluar el efecto del tamaño de partícula del catalizador gastado de FCC se elaboraron morteros con el catalizador sin procedimientos de tratamiento previo y de la fracción que pasa a través de un cedazo de 0,075 mm.

Por otra parte, autores como Trochez et al. (2010) también han reportado que la actividad del catalizador mejora notablemente cuando se somete a un proceso de molienda de unos pocos minutos. Mientras Tseng et al. (2005) reportan que la calcinación previa puede favorecer la activación del catalizador gastado como material puzolánico. Es por esto que se incluyó un tercer ensayo calcinando el catalizador gastado de FCC a 550 °C y realizando una molienda de 20 min, aunque la misma solo fue evaluada para un periodo de curado de 28 días.

En relación con la caracterización de la muestra de catalizador gastado de FCC, en la Tabla 3 se presenta la composición química de los elementos mayoritarios obtenida del análisis semi-cuantitativo por TXRF. Estos corresponden principalmente a sílice y alúmina, en aproximadamente un 90-93 %, seguido de una 1-3 % de óxidos de hierro, titanio y lantano. El contenido restante corresponde a componentes de concentraciones < 0,5%, asociados con los óxidos de sodio, magnesio, calcio, potasio vanadio, azufre y tierras raras (Pr₂O₃ y Nd₂O₃).

En relación con el contenido de humedad y materia orgánica presente en la muestra de catalizador gastado y arena lavada, se encontró que la arena presenta un 0,099 ± 0,040% de humedad y 3,21 ± 0,35% de materia orgánica. Mientras que en el catalizador gastado de FCC fue de 0,79 ± 0,07% y 1,04 ± 0,15%, respectivamente. En cualquiera de los casos, el porcentaje de humedad por debajo del 1 % permitió elaborar los diferentes morteros de los ensayos sin requerir del secado de estos materiales. Adicionalmente se descartó que los aglomerados observados en el proceso de molienda prolongada fueran una consecuencia de la presencia de humedad.

En relación con la materia orgánica que se presenta en los finos de la arena lavada, al encontrarse en grandes cantidades pueden alterar negativamente el desarrollo del proceso de fraguado de los morteros incidiendo directamente en la resistencia mecánica y por consiguiente de su durabilidad. Sin embargo, con la finalidad de evaluar la viabilidad ambiental de la utilización del residuo de catalizador de FCC como sustituto parcial del cemento Portland, es de mayor interés estudiar condiciones de menor calidad de los morteros lo cual los hace más susceptibles a deterioro y que potencialmente facilitan la lixiviación de los componentes presentes, como metales y compuestos orgánicos tóxicos característicos.

En la incorporación de los residuos de catalizador en la mezcla cementante se deben considerar dos aspectos fundamentales; en primer lugar que presente características puzolánicas y no afecten las propiedades del mortero o concreto y en segundo lugar que se reduzca el riesgo de disponibilidad de los contaminantes presentes en los catalizadores gastados debido principalmente a la presencia de metales pesados propios de su formulación (La, Ti, Mo, entre otros) y a la contaminación con Ni, V y/o hidrocarburos poliaromáticos provenientes de las corrientes de los procesos.

En relación con el primer punto, la evaluación del Índice de Actividad Puzolánica (IAP) es uno de los parámetros mayormente reportado. Este se define como el cociente entre la resistencia del mortero con puzolana (catalizador gastado de FCC) y un mortero control expresado en porcentaje. En las Figuras 3 y 4 se presentan los resultados obtenidos para los IAP en diferentes tiempos de curado. El error representado en cada barra corresponde a la desviación estándar de los replicados de los morteros, mientras que la línea horizontal a un IAP de 75% señala el valor mínimo que debe alcanzar un material en un tiempo de curado no mayor a 28 días para ser considerado como puzolana, según la normativa ASTM C618 (Agredo et al. 2012a).

En la Figura 3 se presentan los resultados correspondientes a los morteros elaborados con la fracción menor de 0,075 mm del catalizador gastado, mientras que en la Figura 4 se presentan los IAP obtenidos para el catalizador gastado sin tratamiento previo y el activado. En cualquiera de los casos se puede observar que para tiempos de curado menores de 28 días (3,7 y 14 días), solo se alcanza el valor mínimo de IAP de 75% para una proporción de 10% de catalizador gastado sin tratamiento preliminar (7 días) y su fracción menor de 0,075 mm (14 días). Esto evidencia que el incremento de la proporción de catalizador gastado en la mezcla cementante, afecta el proceso de fraguado y de esta manera su resistencia a la compresión mecánica (empleada en el cálculo de IAP).

Por otra parte, los IAP para los morteros curados a 28 días se encontraron entre 80-95%, independientemente de las proporciones de catalizador gastado en la mezcla cementante (10, 20 o 30%), de su activación y del uso de solo la fracción menor a 0,075 mm. Estos resultados son comparables con los reportados por otros autores (Agredo et al. 2012b; Payá et al. 2001; Tseng et al. 2005; Chen et al. 2004) para residuos de catalizador de FCC en mezcla cementantes, los cuales se encuentran entre un 85-125%. Sin embargo, si son comparados los IAP a 28 días de curado entre las diferentes presentaciones del catalizador gastado, se observa una reducción del IAP estadísticamente significativa para la mezcla que emplea la fracción fina (80-87%) en relación con las del catalizador gastado activado o no (80-95%). Estos resultados evidencias que no es requerida la molienda para incrementar la fracción de particulado finos del catalizador gastado para incrementar el IAP.

Por otra parte, el análisis térmico de los morteros también permite estudiar la actividad puzolánica del catalizador gastado de FCC, a través del consumo de hidróxido de calcio o portlandita, debido a que alrededor de los 400-450 °C ocurre su deshidroxilación (Ecuación 3), este es uno de los productos de hidratación del cemento que da lugar a la reacción con los silico–aluminatos provenientes del FCC.

En la Figura 5 se muestra los termogramas característicos de la deshidroxilación en los morteros de control y las diferentes proporciones de catalizador gastado para un tiempo de curado de 28 días. Mientras que en la Figura 6 se presenta la derivada de la masa en función de la temperatura para cada una de las muestras. En general, se observa a todas las edades de curado que el porcentaje de pérdida de masa del hidróxido de calcio se reduce con el incremento de la proporción del catalizador gastado de FCC en la mezcla cementante; lo cual indica una menor concentración de Portlandita disponible. Con estos resultados se calculó el porcentaje de cal que fijó el catalizador gastado de FCC (Tabla 4) debido a la reacción puzolánica (Trochez et al. 2010), según la ecuación:

4. ASTM C125 (2013). Standard Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates. en Annual Book of ASTM Standards Volume 04.02, ASTM International.

5. ASTM C33/C33M (2011). Standard Specification for Concrete Aggregates. en Annual Book of ASTM Standards Volume 04.02, ASTM International.