La mezcla de arcilla combinada después de ser tratada por calor, lista para usar como suplemento de cemento. Crédito: RMIT UInversity
Los ingenieros de la Universidad RMIT en Australia han convertido arcilla de bajo grado en un suplemento de cemento de alto rendimiento, abriendo un nuevo mercado potencial en materiales de construcción sostenibles.
La producción global de cemento, un ingrediente clave en concreto, es responsable del 8% de las emisiones globales de Co₂.
Reemplazar algo de cemento con arcilla reduce el impacto ambiental, pero la arcilla de caolín de alto grado más adecuada para el reemplazo de cemento tiene una demanda cada vez más alta de cerámica, pinturas, cosméticos y papel.
Ahora, el equipo de RMIT ha demostrado que la arcilla de illita más barata y abundante se puede mezclar con arcilla de caolinita de bajo grado, para hacer un concreto más fuerte.
Avance de la tecnología hacia un futuro bajo en carbono
El estudio, publicado en materiales de construcción y construcción, introduce un nuevo proceso donde las arcillas de ilite y caolín de bajo grado se mezclan en una proporción igual que se calienta a 600 Celsius.
El estudio descubrió que procesar los dos ingredientes, en lugar de por separado, a varias mejoras en el rendimiento del material.
El Dr. Chamila Gunasekara del proyecto dijo que la arcilla de Illite de bajo grado normalmente no se une bien con el cemento y el agua, sino que el calentamiento de la articulación, o la cocalcinación de co-cálculos, mejora enormemente la capacidad de unión de la arcilla de Illite, conocida como reactividad de pozzolánica.
“Según este enfoque, podemos reemplazar el 20% del uso de cemento utilizando combinaciones de Illite y Kaolin de bajo grado, al tiempo que logramos un rendimiento aún mejor del producto de rendimiento”, dijo Gunasekara, de la Escuela de Ingeniería de RMIT.
Hubo un aumento del 18% en la cantidad de material desordenado en las nuevas arcillas, que es beneficiosa para la resistencia y la durabilidad. El material también contiene más agua en una forma químicamente estable, lo que apunta a mejores reacciones a largo plazo que ayudan a la estructura a mantenerse fuerte.
“La porosidad se reduce significativamente en un 41%, con su resistencia a la compresión aumentada en un 15%, donde los cambios en la forma en que se formaron los compuestos de hierro ayudan a crear una estructura interna más ajustada y más compacta”, dijo Gunasekara.
Estas mejoras demuestran que las mezclas de Illite-Kaolin co-calcinadas pueden igualar o superar el rendimiento de los sustitutos tradicionales a base de caolín.
La demanda de caolín está creciendo constantemente, con el mercado proyectado que vale US $ 6 mil millones para 2032 y esperaba, gracias a esta investigación, un mercado para la arcilla Illite podría hacer lo mismo.
El autor principal del estudio, el Dr. Roshan Jayathilakage, dijo que la técnica también fue más eficiente energéticamente.
“Dado que las materias primas se procesan juntas, optimiza las operaciones industriales y reduce el uso de combustible en comparación con múltiples pasos de calcinación”, dijo Jayathilakage.
“Esto hace que el método no solo sea técnicamente sólido sino también económico y ambientalmente escalable”.
Nueva herramienta computacional para acelerar la transformación verde
La investigación también muestra avances computacionales en la ciencia de los materiales.
La base del trabajo del grupo es una herramienta computacional avanzada para analizar y diseñar concreto, desarrollado en asociación con la Universidad de Hokkaido, Japón.
La herramienta permite al equipo evaluar el rendimiento en diversas arcillas activadas en mezclas de concreto, proporcionando ideas detalladas sobre sus propiedades mecánicas, durabilidad y eficiencia energética, donde los enfoques disponibles actualmente habían tenido dificultades.
El Dr. Yuguo Yu, de la Escuela de Ingeniería de RMIT, dijo que su herramienta computacional permitió una evaluación más eficiente del rendimiento del material, reduciendo la dependencia de las extensas pruebas de laboratorio.
“Al predecir cómo las diferentes composiciones de arcilla afectan el comportamiento concreto, los ingenieros pueden diseñar mejor mezclas de eficiencia energética adaptadas para tipos de arcilla locales y condiciones ambientales específicas”, dijo.
“Esta herramienta virtual podría permitir a la industria de la construcción acelerar la adopción de materiales ecológicos, allanando el camino de la transformación más verde para un futuro más sostenible”.
Sobre la base de colaboraciones con socios globales, incluida la instalación de radiación de sincrotrón europeo en Francia, el equipo de RMIT continúa investigando cómo los diferentes tipos de arcilla y las técnicas de activación influyen en el comportamiento concreto a múltiples escalas, mientras que se expande las pruebas de rendimiento en condiciones del mundo real.
Más información: Roshan Jayathilakage et al, una técnica de combinación para mejorar la ilite natural de bajo grado como material cementoso complementario para concreto, construcción y materiales de construcción (2025). Doi: 10.1016/j.conbuildmat.2025.141334
Proporcionado por la Universidad de RMIT
Cita: Arcilla de bajo grado produce un concreto bajo en carbono con una resistencia a la compresión 15% mayor y 41% menos porosidad (2025, 4 de junio) Retenido el 4 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-grade-clay-yields-carbon-concrete.html
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