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Presentación realizada por Ramiro García (SIKA) – Comité Técnico ANFAH, en la jornada "Aditivos y productos químicos para la prefabricación".

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  • 3. Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 3 HOJA DE RUTA PARA MATERIALES CEMENTOSOS MUCHO MÁS SOSTENIBLE Fuente: Research needs for cementitious building materials with focus on Europe | RILEM Technical Letters
  • 4. Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 4 HORMIGÓN SOSTENIBLE 4 1 m3 de hormigón Fuente: Evaluación del ciclo de vida (LCA) por Sika Mix Design Tool. Libro Blanco Hormigón Sostenible. SIKA AG.
  • 5. 5 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón HORMIGÓN… Hormigón + + Cemento (clinker OPC) + Arenas Gravas Agua + Aditivos / Fibras
  • 6. 6 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón Arenas HORMIGÓN MUCHO MÁS SOSTENIBLE… Hormigón + + Clinker OPC + Gravas Agua + Calidades y disponibilidad Calidades y Disponibilidad Adiciones Emisiones CO2 QI+Aditivos/ Fibras Emisiones CO2 Disponibilidad Reactividad + RCD‘s RCD‘s H2O Reciclador
  • 7. 7 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón DISPONIBILIDAD DE ADICIONES 7 Fuente: Program – Calcined Clays for Sustainable Concrete 2022 (epfl.ch)
  • 9. Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón Fuente: Nuevos cementos para el hormigón prefabricado Perspectiva desde los aditivos. ANFAH (P. Borrelleras)
  • 10. 10 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón RETOS EN EL DISEÑO DEL HORMIGÓN… Reactividad Reducción contenido de clinker. “De iónico a covalente” Naturaleza reactiva de fases y adiciones. Ca/Si : Al/Si (Na+K)/Al Activaciones “antagonistas” Reología y docilidad Aumento de superficie específica Fenómenos de alta aBsorción Generación de nueva superficie específica Fenómenos de aDsorción Demanda de agua Falta de robustez del sistema Cemento + PCE’s Fenómenos de intercalación (pérdida efectiva de PCE’s)
  • 11. 11 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón VISION INTEGRADA EN EL DISEÑO DEL HORMIGÓN… Hormigón + Emisiones CO2 Aditivos/ Fibras Clinker Adiciones Emisiones CO2 Disponibilidad Reactividad Emisiones CO2 QI+Aditivos +
  • 12. Érase una vez… …el clinker (OPC)
  • 13. 13 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón HIDRATACION DEL CLINKER DEL CEMENTO PORTLAND: DISOLUCIÓN, NUCLEACION Y CRECIMIENTO
  • 14. 14 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 14 HIDRATACION DEL CLINKER DEL CEMENTO PORTLAND: DISOLUCIÓN, NUCLEACION Y CRECIMIENTO November 14, 2023 segundos minutos horas dias D1 & D2 N4 G4 C3A AFt D3 N5 & G5 C3S CH N6 & G6 CSH Estado fresco Desarrollo de: - Prestaciones mecánicas - Prestaciones durables D’s y N’s foco de los QI’s (igual para adiciones)
  • 16. 16 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón Fuentes: Fuentes: Curso de postgrado del CSIC “QUÍMICA DEL CEMENTO” IETcc Eduardo Torroja.2018 / C. L. Page, N. R. Short and W. R. Holden, Cement and Concrete Research 16 (1), 79-86 (1986). / O. A. Kayyali and M. N. Haque, Magazine of Concrete Research 47 (172), 235-242 (1995) / R. K. Dhir, M. A. K. El-Mohr and T. D. Dyer, Cement and Concrete Research 26 (12), 1767- 1773 (1996). https/revista.une.org39une-en-197-5-la-nueva-norma-de-especificaciones-de-cementos.html HIDRATACION DE LAS ADICIONES S/V/P-Q OBJETO DE DESARROLLO: DISOLUCIÓN, NUCLEACION Y CRECIMIENTO V S Q P L/LL ↓ Fuente de “Calcio” ↑ Fuente de “aluminatos”
  • 17. 17 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 17 ➢ Disolución (D): ✓ Aumentar la cantidad de aluminatos y silicatos en disolución para combinar ➢ Crecimiento (G) ✓ Aumentar cantidad de gel CSH en la matriz (por efecto hidráulico y/o puzolánico) si hay aporte externo de alcalinidad. ✓ Hacer crecer productos análogos a AFt a edades tempranas (LDH’s) LDH’s HIDRATACION DE LAS ADICIONES S/V/P-Q: DISOLUCIÓN, NUCLEACION Y CRECIMIENTO
  • 18. 18 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón BREVE INTRO: PROMOCION DE ESTRUCTURAS LDH’S (LAYERED DOUBLE HYDROXIDES) M2+ M3+ Anión(es) LDH’s Ca Al SO4 2- OH- AFm Ca Al SO4 2- Ettringite (AFt) Ca Al Cl- / OH- Friedel salt Ca Al Cl- SO4 2- Kuzel salt Ca Al CO3 2- / OH- Hidrocalumite Ca Al SO4 2- /Si(OH)6 2- /CO3 2- Taumasite Mg Al CO3 2- Hidrotalcite Ca Al/Fe SiO4- 4/OH- Hidrogarnet Etc… LDH’s -> AFt’s -> Tienen relevancia en la fluidez y durabilidad de las matrices
  • 20. 20 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón ESTRUCTURA VS PRESTACION PORTFOLIO DE DIFERENTES PCE’S Nove Tiempo Dispersion Reductores de agua Retenedores de fluidez Desarrollo de Resistencias Diferentes estructuras PCE para cada diseño de hormigón Controladores de fluidez
  • 21. 21 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón Nove Slump Time - Reducción de agua - Docilidad - Hidratación/Reactividad WR Time WR WR Time Time Necesidad ESTRUCTURA VS PRESTACION PORTFOLIO DE DIFERENTES PCE’S
  • 22. 22 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón Rápida y completa adsorción en superficie Time Dispersion Reductores de agua ESTRUCTURA VS PRESTACION PORTFOLIO DE DIFERENTES PCE’S
  • 23. 23 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón Nove Lento, incompleta adsorción en superficie Time Dispersion Retenedores de fluidez ESTRUCTURA VS PRESTACION PORTFOLIO DE DIFERENTES PCE’S
  • 24. 24 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón Novem 24 Control de adsorción en el tiempo Time Dispersion Controladores de fluidez ESTRUCTURA VS PRESTACION PORTFOLIO DE DIFERENTES PCE’S
  • 26. 26 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 26November 14, 2023 26 EJEMPLO 1 Lote Feb 2022 Lote May 2022 w/c = 0.5 0% 0% No PCE Mismo Cemento 0.35% 0.19% w/c = 0.35 Incl. PCE 0.19%
  • 27. 27 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 27 27 …y eso?
  • 28. 28 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón RETOS EN EL DISEÑO DEL HORMIGÓN… Fuente: Tecnología de nuevos hormigones con cementos ternarios y con adición Q. Febrero 2023. Fundación Gómez Pardo.
  • 29. 29 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón RETOS EN EL DISEÑO DEL HORMIGÓN… Fuente: Tecnología de nuevos hormigones con cementos ternarios y con adición Q. Febrero 2023. Fundación Gómez Pardo.
  • 30. 30 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 30 REACCIÓN QUÍMICA EN EL HORMIGÓN: Condiciona el sistema de manera irreversible RETOS EN EL DISEÑO DEL HORMIGÓN…
  • 31. 31 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 3 PROCESOS DE DISOLUCIÓN Y NUCLEACIÓN 31 Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ OH- OH- OH- OH- H2SiO4 2- H2SiO4 2- H2SiO4 2- H2SiO4 2- H3SiO4 - Al(OH)4 - Al(OH)4 - Al(OH)4 - SO4 2- SO4 2- Ca(OH)+ Ca(OH)+ Ca(OH)+
  • 33. 33 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 33 EJ1: EN LA PRÁCTICA… 0 seconds 3 minutes C3A «SO4» C3S C3A «SO4» C3S Hemihidrato Yeso - Mismo cemento - Adición directa de PCE’s - Trabajabilidad despues de amasado 10 minutes 10 minutes trabajabilidad 0 100 0 100 (%) 5 3 7 1 8 8 Solubilidad(HH) ≈ 3 x Solubilidad(yeso) PCE 8 uds
  • 34. 34 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 34 10 minutes trabajabilidad 0 100 0 100 (%) 34 0 seconds 3 minutes C3A «SO4» C3S C3A «SO4» C3S HH Yeso 5 3 7 1 8 8 Evolución de la trabajabilidad 5 3 trabajabilidad 0 100 0 100 (%) 5 3 EJ1: EN LA PRÁCTICA… PCE 8 uds
  • 35. 35 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 35 600 710 540 480 440 650 630 610 580 530 0 100 200 300 400 500 600 700 800 t0 t20 t45 t60 t90 Consistencia (mm) Tiempo (min) Fluidez vs tiempo Serie 1 Serie 2 November 14, 2023 35 EJ1: EN LA PRÁCTICA… FENÓMENO DE SANGRADO O EXUDACIÓN Mix (kg/m3) CEM III/B 440 20mm limestone 505 10mm limestone 505 Sand 0/4 crushed based 338 Sand 0/2 marine based 520 W/C 0.38 Segregación/Sangrado
  • 36. 36 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 36 EJ2: EN LA PRACTICA… Finura 0.51 m2/g 0.53 m2/g 0.19% 0.19% Alkalis Soluble No hay diferencias significativas Formación Etringita Temprana Lote Feb 2022 Lote Mayo 2022 Mismo cemento
  • 37. 37 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón Capacidad de formación de etringita temprana Lote Feb: Baja Lote Mayo: Alta C3A 4.7% Gypsum 3.7% Bassanite 0.5% Anhydrite 0.7% C3A 4.8% Gypsum 0.3% Bassanite 3.5% Anhydrite 1.2% EJ2: EN LA PRACTICA… 0.19% 0.19% Lote Feb 2022 Lote Mayo 2022 Mismo cemento Fuente: Y., Chen 12th ICSP.
  • 38. 38 Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón 0.19% 0.19% HH 0.35% 38 12th International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures C3A 4.7% Gypsum 3.7% Bassanite 0.5% Anhydrite 0.7% C3A 4.8% Gypsum 0.3% Bassanite 3.5% Anhydrite 1.2% 0 seconds 3 minutes C3A «SO4» C3S PCE C3A «SO4» C3S workability 0 100 0 100 (%) 0.15 0.04 0.19 0.19 0.19 0.35 0.31 0.04 Lote Feb 2022 Lote Mayo 2022 Mismo cemento EJ2: EN LA PRACTICA…
  • 40. CONCLUSIONES November 14, 2023 40 1.- La reducción de la huella de CO2 del sector cementero es un proceso inexorable y necesaria para el sector. 2.- Existen tecnologías suficientes para: 2.1.- Optimizar los fenómenos de Disolución y Nucleación en clinker y adiciones. 2.2.- Dotar de robustez a las nuevas propuestas de hormigones de baja huella. 3.- Existen metodologías y ensayos válidos para poder prever efectos y mitigar la intensidad de los mismos. 4.- La reducción de huella debe ser una primera fase de otras que pongan en valor todo el potencial del hormigón como material sostenible (ACV).