Cerdanyola del Vallès, 13 de febrero de 2019. La preparación de mortero y hormigón es un proceso complejo, en el que intervienen diferentes reacciones químicas difíciles de replicar. Las propiedades del hormigón mejoran cuando se reduce la cantidad de agua. La pasta de cemento con menos agua tiene mayor densidad y, por lo tanto, mayor resistencia a la compresión y flexión, menor permeabilidad y mayor resistencia a la intemperie; además de reducir el cambio de volumen de secado y humectación que minimiza el agrietamiento por contracción. Sin embargo, cuando se reduce el contenido de agua, el mortero y el hormigón se vuelven más viscosos, lo que reduce su capacidad de trabajarlo y aumenta los problemas para su colocación.
Los superplastificantes de policarboxilato (PCE) hacen que el cemento sea más fluido con menos agua, lo que mejora sustancialmente su manejabilidad, y permite reducir el contenido de agua de la pasta. Sin embargo, los superplastificantes de policarboxilato son muy sensibles a las arcillas que pueden contener la arena que se usa en la producción de mortero y hormigón.
Por lo tanto, es de vital importancia comprender la interacción entre los superplastizantes de policarboxilato y las arcillas para mejorar el rendimiento de estas mezclas complejas. El comportamiento de la pasta fresca de cemento ha sido investigado en la línea de luz NCD-SWEET del Sincrotrón ALBA por investigadores de la empresa BASF, la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y ALBA. Esta investigación ha servido para desarrollar una metodología in situ que caracteriza adecuadamente la interacción entre el policarboxilato y las arcillas. La metodología anterior utilizaba la centrifugación y el calentamiento suave de las pastas, lo que daba lugar a errores causados por la preparación de la muestra. La luz de sincrotrón permite medir las pastas de cemento sin ningún paso de preparación de la muestra.
"La presencia de arcillas en las pastas de cemento inhibe la capacidad de dispersión de los superplastificantes de policarboxilato, disminuyendo así su capacidad de hacer hormigón y cemento fluido. Las metodologías utilizadas previamente para la caracterización de la interacción PCE-arcillas no consideraban las alteraciones inducidas por la centrifugación y los procesos de secado en la mezcla de PCE, lo que hacía imposible medirlo correctamente. Por eso ha sido necesario medir la interacción en las muestras frescas, evitando el proceso de secado", dice Pere Borralleras de BASF, lo cual se puede ver ilustrado en la figura de abajo.
"La luz de sincrotrón ha sido clave en este experimento, ya que ha permitido medir la intercalación de superplastificantes en las arcillas en la pasta fresca. De esta manera, el estudio no está sesgado por el paso de preparación de la muestra", dice Ignacio Segura del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la UPC.
Esta nueva metodología permitirá el desarrollo de mejores superplastificantes PCE (más resistentes a las arcillas ubicuas) en los próximos años. También ayudará a preservar la sostenibilidad, ya que el lavado de arena es una práctica común que consume mucha agua fresca. "La sostenibilidad está presente en todos los experimentos que se realizan en ALBA", dice el profesor Miguel A.G. Aranda, director científico de ALBA y coautor de esta publicación.
Esta investigación no solo ha proporcionado resultados novedosos, sino que también es un ejemplo de esfuerzo de colaboración entre la industria y la academia y ha originado una publicación en la segunda revista de factor de impacto más alto en construcción y en tecnología de la construcción.
Figura: Patrón de difracción de polvo de rayos X de una arcilla con aumento de PCE: a) pasta fresca medida con luz de sincrotrón, b) pasta seca recogida con difractómetro de Cu Kα.
