Cerdanyola del Vallès, 13 de febrer de 2019. La preparació de morter i formigó és un procés complex, en el qual intervenen diferents reaccions químiques difícils de replicar. Les propietats del formigó milloren quan es redueix la quantitat d'aigua. La pasta de ciment amb menys aigua té major densitat i, per tant, major resistència a la compressió i flexió, menor permeabilitat i major resistència a la intempèrie; a més de reduir el canvi de volum d'assecat i humectació que minimitza l'esquerdament per contracció. No obstant això, quan es redueix el contingut d'aigua, el morter i el formigó es tornen més viscosos, el que redueix la seva capacitat de treballar-lo i augmenta els problemes per a la seva col·locació.
Els superplastificants de policarboxilat (PCE) fan que el ciment sigui més fluid amb menys aigua, el que millora substancialment la seva manejabilitat, i permet reduir el contingut d'aigua de la pasta. Tot i això, els superplastificants de policarboxilat són molt sensibles a les argiles que pot contenir la sorra que es fa servir en la producció de morter i formigó.
Per tant, és de vital importància comprendre la interacció entre els superplastizantes de policarboxilat i les argiles per millorar el rendiment d'aquestes mescles complexes. El comportament de la pasta fresca de ciment ha estat investigat en la línia de llum NCD-SWEET del Sincrotró ALBA per investigadors de l'empresa BASF, la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i l'ALBA. Aquesta investigació ha servit per desenvolupar una metodologia in situ que caracteritza adequadament la interacció entre el policarboxilat i les argiles. La metodologia anterior utilitzava la centrifugació i l'escalfament suau de les pastes, la qual cosa donava lloc a errors causats per la preparació de la mostra. La llum de sincrotró permet mesurar les pastes de ciment sense cap pas de preparació de la mostra.
"La presència d'argiles en les pastes de ciment inhibeix la capacitat de dispersió dels superplastificants de policarboxilat, disminuint així la seva capacitat de fer formigó i ciment fluid. Les metodologies utilitzades prèviament per a la caracterització de la interacció PCE-argiles no consideraven les alteracions induïdes per la centrifugació i els processos d'assecatge en la barreja de PCE, el que feia impossible mesurar-lo correctament. Per això ha estat necessari mesurar la interacció en les mostres fresques, evitant el procés d'assecat", diu Pere Borralleras de BASF, la qual cosa es pot veure il·lustrat a la figura de sota.
"La llum de sincrotró ha estat clau en aquest experiment, ja que ha permès mesurar la intercalació de superplastificants a les argiles a la pasta fresca. D'aquesta manera, l'estudi no està esbiaixat pel pas de preparació de la mostra", diu Ignacio Segura del Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental de la UPC.
Aquesta nova metodologia permetrà el desenvolupament de millors superplastificants PCE (més resistents a les argiles ubiqües) en els propers anys. També ajudarà a preservar la sostenibilitat, ja que el rentat de sorra és una pràctica comuna que consumeix molta aigua fresca. "La sostenibilitat està present en tots els experiments que es realitzen a l'ALBA", diu el professor Miguel A.G. Aranda, director científic d'ALBA i co-autor d'aquesta publicació.
Aquesta investigació no només ha proporcionat resultats nous, sinó que també és un exemple d'esforç de col·laboració entre la indústria i l'acadèmia i ha originat una publicació en la segona revista de factor d'impacte més alt en construcció i en tecnologia de la construcció.
Figura: Patró de difracció de pols de raigs X d'una argila amb augment de PCE: a) pasta fresca amb llum de sincrotró, b) pasta seca amb difractòmetre de Cu Kα.
