http://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieriaRevista Ingeniería ISSN Impreso: 1409-2441 ISSN electrónico: 2215-2652

Contenido de metales pesados y composición química de los cementos hidráulicos de uso general comercializados en Costa Rica

Jimmy Venegas Padilla, Bryan Calderón Jiménez, José Pablo Sibaja Brenes, Jorge Salazar Delgado, Ellen Rodríguez Castro



DOI: http://dx.doi.org/10.15517/jte.v27i1.26894

Resumen


El presente estudio tuvo como objetivo determinar el contenido de los metales pesados, específicamente el contenido de plomo (Pb), cromo (Cr) y mercurio (Hg), y la composición química (CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 entre otros) del cemento hidráulico de uso general comercializado en Costa Rica. Los parámetros físicos de densidad y finura confirmaron que los cementos analizados presentaron suficiente homogeneidad para evaluar el contenido de los constituyentes químicos y de los metales pesados. Los constituyentes químicos se determinaron mediante XRF. Los cementos presentaron fracciones en masa en el ámbito de (61,22 - 63,12) % de CaO, (18,10 - 26,14) % de SiO2, (3,70-6,05) % Al2O3, (2,57 - 3,36) % Fe2Oy (0,6 - 4,09) % de MgO. Otros compuestos minoritarios tales como MgO, TiO2, K2O, P2O5, Mn2O3 y Na2O se encontraron en fracciones, promedio en masa, inferiores al 1 %. El contenido de metales pesados se determinó por medio FAAS, ETAAS y CVAAS. El estudio demostró que el Pb se encontró en concentración variable desde los (2,45 ± 0,72) mg kg-1 hasta los (8,95 ± 1,34) mg kg-1, el Cr presentó concentraciones de hasta (10,69 ± 0,92) mg kg-1. Se determinó que el Hg se encontraba en concentraciones inferiores a los (0,141 ± 0,021) mg kg-1. Los resultados del contenido de los metales pesados expuestos en este estudio brindarán información sustancial para los futuros estudios en las áreas de toxicológica, ecotoxicológica, normalización y en la reglamentación nacional. 


Palabras clave


Cemento Hidráulico, Composición química, Metales pesados, Plomo, Cromo, Mercurio

Texto completo:

PDF

Referencias


(1) Schönsleben P, Vodicka M, Bunse k, Ernst F.O, The changing concept of sustainability and economic opportunities for energy-intensive industries. CIRP Annals - Manuf Technol. 2010; 59 (1): 477-480.

(2) Bhatty J. Role of Minor Elements in Cement Manufacture and Use. Res Dev. 1995 Disponible en: http://www2.cement.org/DVD021.02/home.html

(3) Lamas W, Fortes J. C, Camargo J. R, Waste materials co-processing in cement industry: Ecological efficiency of waste reuse. Renew Sustainable Energ Rev. 2013 Marc; 19:202 – 203.

(4) Edwin R, Dunstan Jr, Ash Library University of Kentucky, Denver: World of Coal Ash; 2011. Disponible en: http://energy.caer.uky.edu/AshSymposium/AshLibraryAgenda.asp#2011

(5) Schöler A, Lothenbach B, Winnefeld F, Zajac Maciej, Hydration of quaternary Portland cement blends containing blast-furnace slag, siliceous fly ash and limestone powder. Cement Concrete Comp. 2014; 55 (1): 374.

(6) Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (SAEFL), Federal Office for the Environment (FOEN) Publications of the FOEN; 1998. Disponible en:

http://www.bafu.admin.ch/publikationen/publikation/00444/index.html?lang=en

(7) Achternbosch M, Bräutigam K.R, Hartlieb N., Kupsch C, Richers U, & Stemmermann, P. Impact of the use of waste on trace element concentrations in cement and concrete. Waste management & research. 2005; 23(4), 328-337.

(8) Chen, Q. Y., Tyrer, M., Hills, C. D., Yang, X. M., & Carey, P. Immobilisation of heavy metal in cement-based solidification/stabilisation: a review. Waste Management. 2009; 29(1), 390-403.

(9) Zhang J, Liu J, Li C, Nie Y, & Jin Y. Comparison of the fixation of heavy metals in raw material, clinker and mortar using a BCR sequential extraction procedure and NEN7341 test. Cement and concrete research. (2008); 38(5), 675-680.

(10) Wetterhahn J. K, The Role of Metals in Carcinogenesis: Biochemistry and Metabolism. Environ Health Persp. 1981 Aug; 40 (1): 241.

(11) Khan R.R. Environment and Metal Pollution, India: ABD Publishers; 2010.

(12) Achternbosch M, Bräutigam K.R, Hartlieb N, Kupsch Chr, Richers U, Stemmermann P, et al., Karlsruher Institut für Technologie: ITAS – Publikationen 2003. Karlsruhe: Research Center of Karlsruhe GmbH; 2003. Disponible en: http://www.itas.kit.edu/pub/l/j/lit03.htm

(13) Goyer R, Golub M, Choudhury H, Hughes M., Kenyon E., Stifelman M. United States Environmental Protection Agency: Programs of the Office of the Science Advisor (OSA). Washington: ERG; 2004. Disponible en:https://www.epa.gov/osa/issue-paper-human-health-effects-metals

(14) Needleman H. Lead Poisoning. Annu Rev Med. 2004; 55 (1): 209-22. Disponible en:

http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.med.55.091902.103653

(15) European Commission: Scientific Committee on Toxicity, Ecotoxicity and the Envioronment (CSTEE). European Commissions Public Health: Publications. Brussels: CSTEE; 2002. Disponible en: http://ec.europa.eu/health/publications/index_en.htm

(16) AEN/CTN 80 – Cementos y Cales: UNE-EN 196-7, AENOR: Buscador de normas. Madrid: AENOR; 2007. Disponible en: http://www.aenor.es/aenor/normas/buscadornormas/buscadornormas.asp?modob=S#.VwlW-PnhDIU

(17) American Society of Testing Materials (ASTM), ASTM International. West Conshohocken: ASTM International; ASTM C188 - 1995. Disponible en: http://www.astm.org/

(18) American Society of Testing Materials (ASTM), ASTM International. West Conshohocken: ASTM International; ASTM C430 - 1996. Disponible en: http://www.astm.org/

(19) Gebhardt F. R., editor. Rapid Methods for Chemical Analysis of Hydraulic Cement: STP 985. West Conshohocken: ASTM International; 1988. Disponible en: http://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/STP/stptocall.htm

(20) Calderón, B., Venegas, J., Salazar, J., Rodriguez, E. Determinación del contenido de plomo, cromo y mercurio en matriz de cemento mediante las técnicas analíticas de FAAS, GFAAS y CVAAS: Validación del método de ensayo. Revista Métodos y Materiales. 2016. En revisión e impresión

(21) Bruce A.P. CEM Pioner und Marktführer der Mikrowellen-Labortechnik. Ohio: Systech Environmental Corporation. Disponible en: http://www.cem.de/

(22) García R. H. Holcim España: Cementos Holcim Supercem. Valencia: Holcim; 2013 May 15. Disponible en: http://www.holcim.es/productos-y-servicios/cemento/productos/holcim-supercemr.html

(23) Opoczky L, Gavel V. Effect of certain trace elements on the grindability of cement clinkers in the connection with the use of wastes. Int J Miner Process. 2004 Dec; 74: S29 - S30.

(24) Narmluk M, Nawa T. Effect of fly ash on the kinetics of Portland cement hydration at different curing temperatures, Cement Concrete Res. 2011; 41 (1): 580-581.

(25) Taylor H. F. W. Cement Chemistry. 2nd ed. Great Britain: Academic Press; 2004.

(26) CTN 06/ SC 10: PN INTE 06-11-15, INTECO: Normas nacionales INTE. Costa Rica: INTECO; 2015. Disponible en: http://inteco.or.cr/esp/centro-documentacion/catalogo-de-normas/normas-nacionales-integdfghdfsa

(27) Ministerio de Economía, Industria y Comercio. Decreto N° 32253-MEIC: RTCR 383: 2004 Cementos Hidraúlicos. Especificaciones. La Gaceta 49. 2005 Mar 10.

(28) Deolalkar S. P, Handbook for Designing Cement Plants. India: BS Publications; 2009.

(29) Comité técnico AEN/CTN 80 Cementos y Cales: UNE-EN 197-1, AENOR: Buscador de normas. Madrid: AENOR; 2007. Disponible en: http://www.aenor.es/aenor/normas/buscadornormas/buscadornormas.asp?modob=S#.VwlW-PnhDIU

(30) VDZ: VDZ Activity Reports 2009 - 2012. Duesseldorf: VDZ GmbH; 2012. Disponible en:

https://www.vdz-online.de/en/publications/activity-reports/

(31) Smith, R. G. Determination of mercury in environmental samples by isotope dilution/ICPMS. Analytical Chemistry. 1993; 65(18), 2485-2488.

(32) Elkhadiry I, Diouri A, Boukhary A, Rogez J. Mater Construcc., 2005; 55: 41.

(33) ASTM E11-16 Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2016, https://doi.org/10.1520/E0011-16

(34) Decreto Ejecutivo N N° 39297-MEIC. RTCR 476: 2015. Materiales de la Construcción. Cementos Hidráulicos. Procedimiento de Evaluación de la Conformidad. Gaceta del 17 de noviembre del 2015.

(35) Eštoková A, Palaščáková L, Singovszká E, Holub M. Analysis of the chromium concentrations in cement materials. Procedia Engineering. 2012; 42:123-30.

(36) Guo Q. Increases of lead and chromium in drinking water from using cement—mortar-lined pipes: initial modeling and assessment. Journal of hazardous materials. 1997; 56(1):181-213.

(37) Ferrer, A. "Intoxicación por metales." Anales del sistema sanitario de Navarra. Vol. 26. G

(38) Reglamento Técnico RTCR 383:2004. Cementos Hidráulicos. Especificaciones, publicado en La Gaceta No. 49 del 10 de marzo de 2005. Departamento de Salud, 2003.

(39) Taylor, H. F. W., Cement Chemistry, 2nd edition, editorial Academic Press: Great Britain; pp 1, 60-61, 64-65.

(40) ASTM E1621-13 Standard Guide for Elemental Analysis by Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013, https://doi.org/10.1520/E1621

(41) ISO 29581-2:2010- Cement - Test methods - Part 2: Chemical analysis by X-ray fluorescence. Ginebra. Suiza.

(42) VDZ. (2000). “Umweltdaten der deutschen Zementindustrie”First edition. 2000. VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V. Disponible en: http://www.vdz-online.de

(43) VDZ. (2001). Trace Elements in German Standard Cements. VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V. Disponible en: http://www.vdz-online.de

(44) Siddique, R. (2006). Utilization of cement kiln dust (CKD) in cement mortar and concrete—an overview. Resources, conservation and recycling, 48(4), 315-338.

(45) Taubert, D. H. (2008, May). Beneficial uses of cement kiln dust. In Cement Industry Technical Conference Record, 2008 IEEE (pp. 210-228). IEEE.


Enlaces refback

  • No hay ningún enlace refback.




© 2017 Universidad de Costa Rica. Para ver más detalles sobre la distribución de los artículos en este sitio visite el aviso legal. Este sitio es desarrollado por UCRIndex y Open Journal Systems.