1. DESARROLLO
DE ADITIVOS DE
MOLIENDA AUMENTADORES
DE LAS RESISTENCIAS A
COMPRESIÓN INICIALES PARA
CEMENTOS PORTLAND CON
PUZOLANAS
ALEJANDRO PÉREZ VELÁZQUEZ
DR. INGENIERO QUÍMICO, PROQUICESA
ALICIA GUZMÁN DE LA MATA
DRA. CIENCIAS QUÍMICAS, PROQUICESA
JULIÁN MARTÍN RUBIO
INGENIERO QUÍMICO, PROQUICESA
Este trabajo se enmarca en un amplio proyecto global de investigación llevado a
cabo por el departamento de I+D+i de nuestra compañía, enfocado al diseño y desarrollo de aditivos de molienda aumentadores de las resistencias a compresión iniciales
en cementos portland de adición. En él se presentan los resultados obtenidos, tanto a
escala de planta piloto como a nivel industrial, en el estudio específico de cementos
portland con puzolanas (los resultados de los estudios sobre cementos adicionados
con otros materiales serán objeto de futuros artículos), el cual se realizó para tres tipos
de cementos de distinta procedencia y con diferentes grados de adición puzolánica
(en el rango de 15 % - 30 % en peso). Los datos muestran cómo la familia de aditivos
formulados en base a la combinación de aminas de síntesis y sales metálicas, alcanzaron los objetivos de aumento de resistencias iniciales propuestos en todos los casos de
estudio, presentando resultados similares en planta piloto y a escala industrial. Además,
los aditivos ensayados se comportaron como eficaces coadyuvantes de molienda en
las pruebas industriales realizadas, reduciendo el consumo energético y aumentando
sensiblemente la producción de los molinos industriales.
14
Junio 2007 / Nº 902
ISSN: 0008-8919. PP 14-30
.:

2. 1. Introducción
nar en presencia de agua y a temperatura ambiente con el
hidróxido de calcio generado en la hidratación de los silicatos
En el año 2006 la producción de cemento en España
de los cementos, y formar productos de reacción insolubles
superó los 53 millones de toneladas, lo que representó un
y de elevada estabilidad. Los materiales puzolánicos incluyen
incremento de entorno al 7% respecto a 2005 y la conso-
a las puzolanas naturales y calcinadas, las cenizas volantes
lidó en la primera posición del ranking europeo. Igualmente,
silíceas y el humo de sílice [4-8].
durante el año 2006 España fue también el primer consumidor de cemento del continente, y quinto del mundo, con 56
Históricamente, el empleo de las puzolanas tiene su ori-
millones de toneladas y una tasa de crecimiento superior al
gen en las civilizaciones griega y romana, donde se fabricaba
8% con respecto al anterior ejercicio, confirmando así la ten-
un “cemento de puzolana” mezclando cal viva con cenizas
dencia registrada durante los últimos años. Ese desfase entre
volcánicas procedentes de canteras situadas en Puzzuoli,
el aumento de la producción y el crecimiento experimentado
cerca del Vesubio. Actualmente, las puzolanas se definen
por el consumo, ha convertido además a nuestro país en el
como “sustancias naturales de composición silícea o sílico-
primer importador de cemento de Europa y el segundo del
aluminosa o combinación de ambas, compuestas esen-
mundo, con un aumento del 15% en las importaciones de
cialmente por dióxido de silicio reactivo (SiO2), en cantidad
cemento y clínker [1-2].
no inferior al 25% en masa, y óxido de aluminio (Al2O3). El
resto contiene óxido de hierro (Fe2O3) y otros óxidos”, y su
La necesidad de los fabricantes de cemento españoles
empleo en la industria cementera española ha ido creciendo
de mantener la competitividad de su producto frente a países
en los últimos años. Así, desde el año 1996 su consumo ha
con menores costes de producción, unida a la de tener que
aumentado un 13%, y en la actualidad, de las 46 fábricas de
salvar las restricciones medioambientales impuestas por el
cemento existentes en España, 10 fabrican cementos adicio-
Protocolo de Kyoto, se ha convertido en uno de los retos más
nados con puzolana [9].
importantes de nuestro sector cementero de cara a los próximos años. Y ante ello, la fabricación de cementos de adición,
La principal propiedad de este tipo de adición, responsable
con un menor contenido en clínker, se perfila como una de las
de las mejoras tecnológicas añadidas al cemento hidratado, es
soluciones más adecuadas, y viables a corto y medio plazo.
su actividad puzolánica que consiste en una reacción química
entre la parte silico-alumínica de la adición y la portlandita
Inicialmente, el empleo de adiciones minerales en los
(hidróxido de calcio), originada en la hidratación del cemento,
cementos surgió para satisfacer la demanda de materiales
fruto de lo cual se generan silicatos cálcicos hidratados, del
con mejor durabilidad y resistencia en medios agresivos.
mismo tipo de los que forman los compuestos del cemento
Posteriormente, han cobrado importancia las necesidades de
portland cuando reaccionan con el agua. La formación de
ahorro energético, o de reducción de emisiones de CO2 a la
estos silicatos cálcicos hidratados da lugar a una estructura
atmósfera procedente de la fabricación de clínker. Además
final más homogénea y compacta, que no sólo mejora las
en algunos casos, como las escorias de alto horno, las ceni-
resistencias mecánicas, sino también la durabilidad del mate-
zas volantes o el humo de sílice, el empleo de las adiciones
rial. Además, el aporte de puzolana disminuye las proporcio-
permite la gestión adecuada de materiales contaminantes
nes de aluminato tricálcico y ferroaluminato tetracálcico en
procedentes de otros sectores industriales [3-4], fomentando
el cemento final, dando lugar a materiales más resistentes,
el desarrollo de la denominada construcción sostenible. Así,
adecuados para hormigones expuestos al ataque de sulfatos
de los 75 tipos cementos con marca N de AENOR comercia-
o al agua de mar. Sin embargo, como cualquier adición, la
lizados en España en 2007, sólo 16 se fabrican sin incorporar
puzolana produce un efecto dilución en las fases C3S y C2S
adiciones minerales a su composición.
del clínker, lo que provoca procesos de endurecimiento más
lentos, presentando unos valores de resistencia a compresión
En particular, los materiales puzolánicos se clasifican como
adiciones minerales activas, ya que son capaces de reaccio-
Junio 2007
iniciales (1-7 días) menores a los que presenta los cementos
portland puros.
15

3. En este sentido, el desarrollo de aditivos de molienda con
ciones), como la caracterización de dichas materias
efecto aumentador de las resistencias a compresión (RC)
primas y del propio cemento. En base a la informa-
iniciales del cemento ha adquirido especial relevancia en los
ción aportada y a nuestra dilatada experiencia en este
últimos tiempos, habiéndose convertido en un campo de
campo, se elabora toda una planificación experimen-
investigación de sumo interés para el sector cementero. Las
tal a escala planta piloto, la cual engloba el muestreo
prestaciones de este tipo de aditivos van encaminadas a la
de aditivos ya comercializados por nuestra empresa,
obtención de cementos de adición que mantengan buenos
el diseño de nuevas formulaciones específicas para
desarrollos de RC, sobre todo a edades cortas de curado. Las
cubrir las necesidades en ese caso puntual, los ensa-
especies empleadas en la formulación de estos productos
yos de molienda a realizar y la caracterización de los
puede afectar significativamente al proceso de hidratación
cementos resultantes.
del cemento, dando lugar a alteraciones en el desarrollo de
resistencias o en el proceso de fraguado [10-16], lo que con-
II) Estudio a escala de planta piloto: Tras el desarrollo
fiere a este tipo de aditivos unas características especialmente
de la experimentación, se selecciona aquel aditivo o
adecuadas para la consecución de los objetivos anteriormente
aditivos que evidencian unas mejores prestaciones
expuestos en el caso de los cementos de adición.
en esta fase del proyecto, diseñados en cada caso
específicamente para la aplicación objeto de estudio.
En el contexto de la permanente labor de I+D+i de
Estos aditivos constituyen una solución técnica a las
PROQUICESA, hace años emprendimos un ambicioso proyec-
necesidades del cliente y se proponen como objeto
to global de investigación de aditivos de molienda aumenta-
de estudio para la siguiente, y decisiva, fase del pro-
dores de las RC iniciales para cementos portland de adición,
yecto: las pruebas industriales.
dentro del cual se integra el estudio específico de diseño
y desarrollo de aditivos aumentadores de resistencias para
III) Pruebas industriales asistidas: En esta etapa se
cementos portland con puzolanas. En el presente artículo se
contrastan en la práctica industrial los resultados
condensan los resultados más significativos de dicho estudio,
obtenidos a escala de planta piloto, validando así
en concreto sobre tres cementos portland con puzolanas,
el aditivo o aditivos seleccionados en cada caso.
de diferente procedencia y con diferentes grados de adición
Durante la prueba industrial, el fabricante de cemento
(entre 15 % y 30 % en peso) de este material.
cuenta en todo momento con la plena asistencia
técnica del personal especializado de PROQUICESA,
el cual se desplaza hasta sus instalaciones y participa
2. Procedimientos y materiales empleados
activamente durante todo el desarrollo de la misma,
colaborando de manera eficaz en su ejecución con el
2.1 Procedimiento operativo general
personal responsable de la propia fábrica designado a
tales efectos.
El procedimiento operativo seguido en el estudio que
aquí presentamos fue el habitualmente desarrollado por
PROQUICESA para el diseño de aditivos de molienda “a
2.2 Procedimiento experimental a escala de
planta piloto
medida” para los tipos de cemento y necesidades específicos
de un cliente, el cual consta esencialmente de tres etapas
generales:
Para la etapa de estudio desarrollada a escala de planta
piloto, el procedimiento operativo seguido se esquematiza en
forma de diagrama de flujo en la Figura 1.
I) Contacto con el cliente: En el que se definen los
objetivos del estudio y se acuerda la recepción, tanto
Las operaciones de molienda de los materiales se rea-
de las materias primas empleadas en la fabricación
lizaron en dos etapas independientes: la primera de ellas
del cemento objeto de estudio (clínker, yeso y adi-
consistió en una trituración de dichos materiales en un molino
16
Junio 2007

4. Figura 1.- Diagrama de flujo del procedimiento experimental seguido a escala planta piloto.
CLÍNKER
YESO
PUZOLANA
Control de la
Temperatura y el
Rendimiento del
Molino
PREMOLIENDA
FORMULACIÓN Y
FABRICACIÓN DE
LOS ADITIVOS
ENSAYOS DE
MOLIENDA
CEMENTO
MOLIDO
Ensayos Físicos
Normalizados
Rechazo 32
Resistencia a compresión
Consistencia Normal
Vicat...etc.
de martillos, con un tamaño de partícula de salida entre 1 y 2
res o incluso la temperatura de operación. De esta manera,
mm, simulando el proceso en la primera cámara del molino
las operaciones de molienda en planta piloto se llevaron a
industrial; posteriormente se realizó la molienda propiamente
cabo durante el tiempo establecido para cada experimento y
dicha, que se realizó en nuestro molino de bolas monocáma-
empleando ~10 Kg. de material (anteriormente premolido),
ra, con operatividad en discontinuo (Figura 2).
prestando especial cuidado en la composición del cemento
a moler.
En estas operaciones se desarrolló un cuidado procedimiento operativo, que reproduce con el máximo grado de
En cada ensayo se añadió el aditivo directamente en el
fidelidad las condiciones de operación de la molienda a escala
interior del molino, justo antes del comienzo de la operación,
industrial, teniendo en cuenta variables tales como la carga de
simulando fielmente las condiciones en las que se dosifica-
cuerpos moledores, la relación cuerpos moledores/material
ción en las cintas transportadoras a la entrada de los molinos
a moler, la distribución de tamaños de los cuerpos moledo-
industriales.
Figura 2.- Molino de bolas, Planta piloto de PROQUICESA.
Una vez concluido el tiempo de molienda requerido para
cada ensayo, se paró el molino y se descargó su contenido,
separando el cemento de las bolas con la ayuda de una criba y,
finalmente, el cemento obtenido en cada caso se introdujo en
recipientes de almacenamiento listo para ser caracterizado.
Todos los ensayos de caracterización de los cementos
fabricados a escala planta piloto, se llevaron a cabo de
acuerdo a las diferentes Normas Europeas: Finura Blaine
y Residuo a 32 µm (Norma UNE-EN 196-6); Densidad Volumenómetro de Le Chatelier (Norma UNE 80-103-86);
Tiempos de Fraguado (Norma UNE-EN 196-3).
La determinación de las RC se realizó según la Norma
UNE-EN 196-1. Así, con los diferentes cementos obtenidos
Junio 2007
17

5. Figura 3.- Molde de probetas para los ensayos de RC.
Figura 4.- Baño para el curado de las probetas.
se elaboraron los correspondientes morteros y se enmolda-
cemento resultante de su combinación, se muestra en la
ron las probetas (Figura 3), las cuales pasaron a una cámara
Tabla 1.
húmeda para su curado. A partir de ahí, se fueron extrayendo
para su rotura a diferentes edades (Figura 4).
La elevada adición puzolánica que presentan estos cementos
(de hasta el 30 % en peso), les confiere unas características par-
2.3 Materiales empleados
ticulares que es necesario tener en cuenta en la formulación de
los diferentes aditivos de molienda a emplear. Por ello, la caracte-
Los materiales empleados en el desarrollo de este estudio
rización de los materiales (aportada por las fábricas de cemento)
resultó de vital importancia para el desarrollo de la investigación.
de diseño de aditivos de molienda aumentadores de las RC
de cementos portland con puzolanas, fueron clínker, yeso y
puzolana procedentes de tres fábricas de cemento diferentes
A continuación, en las Tablas 2 y 3 se muestran los datos
(una española y dos extranjeras). La nomenclatura emplea-
de caracterización de los diferentes tipos de clínker y puzolana
da en este estudio para estos materiales, así como para el
empleados en la elaboración de los cementos.
Tabla 1.- Composición de los cementos objeto de estudio.
Clínker
Cemento
Puzolana
Yeso
Tipo
(%)
Tipo
(%)
Tipo
(%)
Cemento 1
CK 1
80.0
P1
15.0
YESO 1
4.0
Cemento 2
CK 2
71.0
P2
25.0
YESO 2
5.0
Cemento 3
CK 3
64.0
P3
30.0
YESO 3
6.0
Tabla 2.- Composición de los tipos de clínker empleados en el estudio (Composición en % peso).
Fases Cristalográficas (Bogue)
Clínker
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
SO3
CaO(l)
C3S
C2S
C3A
C4AF
CK 1
-
-
-
-
-
1,1
65,5
13,5
6,0
10,4
CK 2
65,7
21,8
4,6
3,3
0,4
1,2
60,9
16,6
6,7
10,1
CK 3
65,9
21,2
5,1
3,2
0,5
2,1
57,6
17,5
8,1
11,1
18
Junio 2007

6. Tabla 3.- Caracterización de los tipos de puzolana empleadas en el estudio (Composición en % peso).
Puzolana
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
PxC
P1
-
12.1
3.1
2.1
-
-
-
9.2
P2
69.0
13.4
1.8
2.4
0.7
3.6
3.6
4.8
P3
69.0
14.0
1.5
0.5
0.5
4.0
3.7
5.0
Como se puede observar, a pesar de la diferente proce-
las relaciones moleculares óptimas que dan lugar a las mejores
dencia de los materiales, las características de composición de
prestaciones del producto, al verse influenciado por diversas
los mismos, tanto para el clínker, como para la puzolana son
variables, entre las que se encuentran las propias características
similares, lo que les hace especialmente apropiados para el
del cemento sobre el que se empleen. Por ello, y siempre
desarrollo de este tipo de estudio comparativo.
basándonos en nuestra experiencia y know-how en el caso de la
aplicación objeto de estudio, cementos portland con puzolanas,
En la Tabla 4 se muestran las propiedades físicas de los
se emplearon formulaciones de aditivos en base a aminas de
cementos objeto de estudio en la presente investigación.
síntesis y sales metálicas, cuya adecuada combinación, tanto en
Estas propiedades corresponden a los cementos fabricados a
tipo de especie como en concentración de las mismas dieron
escala industrial en las plantas de los clientes.
lugar a un aditivo estable químicamente que combinó la acción
coadyuvante de molienda y fluidificante del cemento con un
En este caso, las diferencias entre los diferentes tipos de
efecto aumentador de las resistencias iniciales del mismo,
cemento son significativas, sobre todo en términos de finura,
afectando adecuadamente tanto a la densidad de carga puesta
donde las necesidades del cliente vienen definidas por el merca-
en juego en las operaciones de molturación de sólidos, como
do y las características propias de cada sistema de producción.
a la fuerza iónica del medio acuoso en el que se desarrolla la
hidratación inicial de las fases del clínker. Así, las principales
Cada uno de los cementos presentados fue objeto de un
diferencias existentes entre los aditivos seleccionados fueron los
pormenorizado estudio, en los cuales se probaron numero-
principios químicos activos empleados en su formulación, y/o la
sas formulaciones siguiendo el procedimiento experimental
concentración de estos, que dieron lugar a diferentes prestacio-
anteriormente descrito. No obstante, para la experimentación
nes sobre los cementos portland con puzolanas.
realizada en planta piloto, se muestran a modo de resumen
los resultados obtenidos con tres de los aditivos probados
Finalmente, es necesario señalar que para cada experimento
en cada estudio, nombrados como ADITOR X-Y, donde X
se eligieron como parámetros de respuesta todos los habituales
representa el estudio o tipo de cemento analizado; e Y indica
en una investigación de esta naturaleza, tanto para la valoración
un número de referencia para el aditivo empleado en cada
del efecto del aditivo sobre las características de los cementos
estudio. Siguiendo esta nomenclatura, el ADITOR 1-2 corres-
fabricados, como para la determinación del rendimiento de
pondería al aditivo número 2 empleado en el estudio 1.
los procesos de molienda a realizar. Así, para cada uno de los
cementos fabricados en la planta piloto, se controlaron variables
El efecto de la interacción entre las especies químicas pre-
como la Finura (Blaine, Residuo 32 µm), Agua de Consistencia
sentes en este tipo de aditivos no es fácil de estimar, al igual que
Normal, Tiempos de Fraguado (Vicat), o Rendimiento del Molino
Tabla 4.- Características físicas de los cementos objeto de estudio.
Cemento
Blaine (cm2/g)
R32 µm (%)
R45 µm (%)
CN (%)
F.I. (min)
F.F. (min)
Cemento 1
4000
7.7
-
31.6
140
200
Cemento 2
5200
-
1.1
31.5
110
205
Cemento 3
4500
-
-
33.1
180
240
Junio 2007
19

7. ). No obstante, se prestó especial atención a los
Con el objetivo de establecer unas condiciones de operación
resultados de RC de los morteros preparados con los diferentes
estándar que permitieran observar la influencia de los cambios
cementos fabricados. Los resultados de los ensayos de RC nos
realizados en la formulación de los aditivos, siguiendo los pará-
permitieron evaluar el efecto conjunto de la adición de puzolana
metros de respuesta anteriormente mencionados, en cada caso
y la incorporación de un aditivo con efecto aumentador de las
se eligió un valor típico de dosificación de aditivo de 1000 ppm,
resistencias iniciales (de 1 a 7 días).
siempre basándonos en nuestra experiencia en la realización de
(KWh /Tm
cem
este tipo de estudio. Así mismo, se realizaron algunos experimentos previos para definir el tiempo de molienda a fijar para la fabri-
3. Resultados
cación de los cementos objeto de estudio, en aras de reproducir
lo más fielmente posible las características de finura propias de
A continuación se presentan los resultados obtenidos en
los cementos del cliente. Para ello, se estudió la evolución de la
el estudio de diseño y desarrollo de aditivos de molienda con
finura Blaine y el residuo a 32 µm con el tiempo de molienda, ya
propiedades aumentadoras de las resistencias a compresión
que estos parámetros de finura son los habitualmente emplea-
iniciales para cementos portland con puzolanas. Dichos resul-
dos en el control de calidad de las fábricas.
tados comprenden tanto los obtenidos en la experimentación
llevada a cabo en la planta piloto de PROQUICESA, como los
En la Tabla 5 se muestran los valores de consigna para cada
alcanzados en las diferentes pruebas industriales llevadas a
unos de los estudios realizados, así como el tiempo de molien-
cabo en las respectivas fábricas de origen de los cementos
da empleado en los desarrollos a escala de planta piloto.
objeto de estudio.
Los ensayos de caracterización de los cementos fabricados
En la presentación y discusión de estos resultados se
en nuestra planta piloto, se llevaron a cabo de acuerdo a las
muestran por separado, en forma de tablas, los resultados de
diferentes Normas Europeas (EN), lo que permitió obtener resul-
las propiedades físicas y de las propiedades mecánicas de los
tados comparables a los obtenidos en los laboratorios del cliente.
cementos aditivados. No obstante, como se ha mencionado
No obstante, y ante el gran número de variables en juego a la
anteriormente, para el desarrollo de esta investigación se hizo
hora de la realización de los experimentos, todos los ensayos
especial hincapié en los valores de RC, en las edades compren-
de caracterización realizados, fueron referenciados a los reali-
didas entre 1 y 7 días de curado, de los cementos fabricados
zados en idénticas condiciones sobre los cementos sin aditivar
con los diferentes aditivos. Así, en las figuras presentadas se
(blancos), de forma que fuera posible valorar de forma fiable las
muestran los valores de RC (en MPa) y de porcentaje de mejo-
mejoras alcanzas con la incorporación de los distintos aditivos.
ra de RC (% Δ RC, calculado en cada caso como la diferencia
entre las resistencias medidas en las probetas preparadas con
aditivo, y las de aquellas otras preparadas sin éste) obtenidos
3.1 Estudio 1 – Cemento 1. Adicionado con un
15 % de puzolana
para cada serie de probetas preparadas con diferentes aditivos.
Estas representaciones plasman en cada caso las mejoras
Desarrollo a escala de Planta Piloto
alcanzadas con la dosificación del aditivo a la molienda de
cemento, permitiendo valorar de forma clara y directa el efecto
de éstos.
El objetivo perseguido en esta etapa de la experimentación fue determinar qué formulación de los aditivos emplea-
Tabla 5.- Condiciones de operación de proceso de molienda.
Estudio
Consigna R32 µm (%)
Tiempo de molienda (min)
Estudio 1
-
7.7
60
Estudio 2
5200
-
105
Estudio 3
20
Consigna Blaine (cm2/g)
4500
-
35
Junio 2007

8. dos resultó óptima en la aplicación a los cementos tipo 1
que provoca que el efecto del aditivo en la molienda se centre
fabricados en nuestra planta piloto, con una adición de un
en favorecer la molturación de la fase más dura, el clínker,
15 % de puzolana, tanto como coadyuvante de molienda
reduciendo el rechazo y homogeneizando la distribución del
como aumentador de las resistencias iniciales del cemento.
tamaño de partícula. Por esto, los resultados de Blaine han
de ser tratados con precaución a la hora de evaluar la finura
En la Tabla 6 se muestran las características físicas de los
de un cemento portland de adición, siendo una medida más
cementos fabricados en esta etapa del estudio, quedando
fiable la del ensayo de residuo en el tamiz de 32 µm.
reflejado los resultados de los ensayos de caracterización de
finura, consistencia normal y fraguados.
Los resultados de los ensayos de consistencia y fraguado,
muestran cómo la incorporación de los aditivos aumentó
Los resultados obtenidos en los ensayos de Residuo a 32
ligeramente la demanda de agua de los cementos, lo que
µm mostraron claramente el efecto coadyuvante del aditivo de
pudo ser debido a la ganancia mostrada en la finura y la
molienda empleado, ya que el rechazo en el tamiz disminuyó
homogeneidad de la distribución de tamaño de partícula
con la incorporación de los aditivos en todos los casos, ganando
antes comentada. Sin embargo, las modificaciones en las for-
en algunos de los cementos ensayados hasta 1.5 % menos de
mulaciones empleadas no afectaron significativamente a los
rechazo en el tamiz, bajo iguales condiciones de molienda.
tiempos de fraguado, que se mantienen en valores similares.
Sin embargo, la evolución de los resultados de la finura
Estos resultados ponen de manifiesto cómo el aumento
Blaine presentó variaciones en el intervalo del error experi-
de las resistencias iniciales del cemento, provocando la acele-
mental, sin poder apreciarse el efecto coadyuvante del aditivo.
ración del proceso de hidratación y endurecimiento, puede no
Esto se debe a la diferencia de molturabilidad que presentan
estar acompañado de una aceleración del fraguado, objetivos
el clínker y la puzolana, que da origen a un cemento cuya
ambos que hoy día se pueden afrontar de forma indepen-
distribución de tamaño de partícula está repartida en dos frac-
diente en función de las especies químicas presentes en la
ciones fácilmente diferenciables (las correspondientes al CK,
formulación del aditivo empleado en la molienda industrial
de mayor tamaño, y a la adición, de menor tamaño) [17], lo
[11-14].
Tabla 6.- Características físicas de los cementos tipo 1 fabricados en planta piloto.
Aditivo
Dosificación (ppm)
Blaine (cm2/g)
R32 µm (%)
CN (%)
F.I. (min)
F.F. (min)
Blanco
0
6120
6.4
30.0
155
215
Aditor 1-1
1000
5900
4.9
31.6
145
195
Aditor 1-2
1000
6030
5.6
31.6
140
195
Aditor 1-3
1000
6140
5.6
31.6
140
200
Tabla 7.- Resultados de resistencias a compresión de los cementos tipo 1 fabricados en planta piloto.
Resistencias a Compresión. RC
Aditivo
1 Día
2 Días
3 días
7 Días
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
Blanco
14.1
-
-
25.1
-
-
28.6
-
-
37.7
-
-
Aditor 1-1
16.4
2.3
16.3
26.4
1.3
5.2
29.7
1.1
3.8
38.4
0.7
1.9
Aditor 1-2
16.9
2.8
19.9
26.8
1.7
6.8
n.d.
-
-
38.3
0.6
1.6
Aditor 1-3
16.5
2.4
17.0
27.5
2.4
9.6
30.2
1.6
5.6
39.2
1.5
4.0
Junio 2007
21

9. En la Tabla 7, se presentan los resultados de RC obtenidos
Finalmente hay que señalar que, en el caso de las RC a
para las probetas elaboradas con los cementos fabricados,
7 días de los cementos aditivados, la disminución del % de
añadiendo 1000 ppm de los diferentes aditivos desarrolla-
mejora observada en la Figura 5C no es reflejo de una perdida
dos.
de actividad del aditivo, sino que se debe al aumento de los
valores absolutos de dichas RC, manteniendo en todos los
Como se puede observar, todos los aditivos ensayados
alcanzaron el objetivo inicialmente propuesto de mejora de
casos un aumento significativo de las mismas en términos
absolutos respecto al cemento sin aditivar.
las resistencias a compresión a edades cortas de curado con
respecto al cemento de referencia (blanco), poniendo de
Prueba industrial del ADITOR 1-3
manifiesto el efecto ejercido por la combinación de aminas y
sales metálicas en la hidratación inicial del clínker.
El objetivo de esta etapa del estudio fue doble, por un
lado comprobar el grado de adecuación de las condiciones
Los resultados de RC iniciales obtenidos para las pro-
de ensayos desarrolladas en la Planta Piloto de PROQUICESA
betas elaboradas con los aditivos probados se representan
para el desarrollo de este tipo de investigación, y por otro el
gráficamente en la Figura 5. En este tipo de representación
estudio y optimización de la dosificación del ADITOR 1-3 en
se muestran los resultados de la siguiente forma: A) Gráfica
las condiciones reales de operación del cliente. La evaluación
lineal (representación habitual); B) Diagrama de barras, que
de estos parámetros en planta, resulta de vital importancia
permite observar claramente el aumento en los valores de RC
en la valoración técnica y económica del aditivo objeto de
en relación al blanco; y C) Gráfica de porcentaje de mejora
estudio, y constituye sin duda la parte más importante del
de RC de las probetas preparadas. De esta forma, es posible
proyecto.
valorar los resultados obtenidos, sin la necesidad de solapar
un número excesivo de datos.
A continuación, en la Tabla 8, se muestran los resultados de RC obtenidos en la prueba industrial realizada con
En la Figura 5A y 5B se aprecia con claridad cómo todos
el ADITOR 1-3, presentando los valores de RC obtenidos
los aditivos aumentan las RC obtenidas por el cemento de
a la dosificación óptima, resultado del estudio realizado
referencia a todas las edades, mostrando aumentos de RC
durantes las pruebas industriales, que en este caso fue de
que oscilan entre 1.1 y 2.8 MPa respecto al cemento de refe-
500 ppm.
rencia, lo que corresponde a valores de mejora de RC entre el
5 y el 20 % entre 1 y 3 días de curado (Figura 5C).
Como se ve, el comportamiento del aditivo a escala industrial demostró unas prestaciones muy similares en cuanto a
A la vista de los resultados obtenidos, el aditivo ADITOR
aumento de RC a las mostradas a escala de planta piloto. Esto
1-3 fue el que resultó con mejores prestaciones para
pone de manifiesto la adecuación de las condiciones de aná-
el cemento 1, mostrando una mejor adecuación de su
lisis empleadas por PROQUICESA para este tipo de estudio.
formulación a las características de las materias primas
Desde un punto de vista cuantitativo, la extrapolación de los
empleadas y composición del cemento, dando lugar a una
resultados obtenidos en la planta piloto fue de casi el 100 %,
sensible mejora de las RC del blanco a todas las edades
con aumentos de las RC del cemento fabricado comprendido
ensayadas.
entre 1.4 y 2 MPa entre 1 y 7 días de curado.
Tabla 8.- Resultados de resistencias a compresión del Cemento 1 fabricado en prueba industrial.
Aditivo
Cemento
Blanco
Aditor 1-3
22
Dosificación
Resistencias a Compresión. RC (MPa)
(ppm)
1 Día
2 Días
7 Días
Cemento 1
-
13.7
24.1
39.0
Cemento 1
500
15.7
25.7
40.4
Junio 2007

10. Figura 5.- RC iniciales (MPa) de las probetas preparadas con los cementos tipo 1 aditivados: A) diagrama de líneas; B)
Diagrama de barras; C) % Mejora en RC de dichos cementos respecto al cemento de referencia (sin aditi-
RC (MPa)
var).
45
A)
40
35
30
25
20
Blanco
Aditor 1-1
Aditor 1-2
Aditor 1-3
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
RC (MPa)
Tiempo (dias)
45
B)
40
Blanco
Aditor 1-1
Aditor 1-2
Aditor 1-3
35
30
25
20
15
10
5
0
1
2
3
7
% Mejora en RC
Tiempo (dias)
25
C)
Aditor 1-1
Aditor 1-2
Aditor 1-3
20
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tiempo (dias)
Junio 2007
23

11. Además, es necesario señalar que en las condiciones de
de finura obtenida por el método Blaine. Sin embargo, la
producción de la planta en la que se desarrollaron las pruebas,
evolución de los resultados de la finura Blaine con la incorpo-
el ADITOR 1-3 se mostró como un eficaz aditivo de molienda
ración del aditivo presentó variaciones en el intervalo del error
reduciendo sensiblemente los consumos energéticos de la
experimental, sin poder apreciarse el efecto coadyuvante del
operación, y aumentando la producción del molino en los
aditivo, debido a las desviaciones originadas por los cementos
valores demandados por el cliente.
adicionados en este ensayo de caracterización de la finura.
3.2 Estudio 2 – Cemento 2. Adicionado con un
25 % de puzolana
de consistencia y fraguado, muestran cómo la incorporación
Para los cementos tipo 2, los resultados de los ensayos
de los aditivos aumenta ligeramente la demanda de agua de
Desarrollo a escala de Planta Piloto
los cementos, debido a la ganancia de finura y la homogeneidad de la distribución de tamaño de partícula ya comen-
En la Tabla 9 se muestran las características físicas de los
cementos tipo 2 fabricados en esta etapa del estudio.
tada. Además, las formulaciones empleadas disminuyen
los tiempos de fraguado, debido a la combinación de sales
empleadas, que afectaron en este caso tanto al desarrollo de
Los resultados obtenidos en los ensayos de Residuo a
resistencias como a los tiempos de fraguado.
32 µm mostraron de nuevo el efecto coadyuvante del aditivo
de molienda empleado, ganando en algunos de los cementos
ensayados hasta un 1.4 % menos de rechazo en el tamiz.
A continuación, en la Tabla 10 y Figura 6, se presentan los
resultados de RC obtenidos para las probetas elaboradas con
los cementos tipo 2 fabricados, añadiendo 1000 ppm de los
Los datos de finura Blaine mostraron valores muy supe-
diferentes aditivos desarrollados para este estudio.
riores a los mostrados por los cementos tipo 1, con menor
adición de puzolana, ya que la puzolana al ser un material
En este caso, para los cementos adicionados con un
más fácilmente molturable, aumenta la fracción de finos del
25 % de puzolana, el ADITOR 2-2 es el que mostró mejo-
cemento al aumentar su concentración, alterando el valor
res resultados, aumentando sensiblemente las RC de los
Tabla 9.- Características físicas de los cementos tipo 2 fabricados en planta piloto.
Aditivo
Dosificación (ppm)
Blaine (cm2/g)
R32 µm (%)
CN (%)
F.I. (min)
F.F. (min)
Blanco
0
5800
2,4
30,0
105
180
Aditor 2-1
1000
5710
1,0
30,2
75
125
Aditor 2-2
1000
5660
1,3
30,4
95
130
Aditor 2-3
1000
5550
1,9
30,8
100
140
Tabla 10.- Resultados de resistencias a compresión de los cementos tipo 2 fabricados en planta piloto.
Resistencias a Compresión. RC
Aditivo
1 Día
2 Días
3 días
7 Días
Blanco
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
9.6
-
16.9
-
21.0
-
32.9
-
Aditor 2-1
10.6
1.0
10.4
20.1
3.2
18.9
25.6
4.6
21.9
34.8
1.9
5.8
Aditor 2-2
12.9
3.3
34.4
22.6
5.7
33.7
27.8
6.8
32.4
37.4
4.5
13.7
Aditor 2-3
11.7
2.1
21.9
20.8
3.9
23.1
27.2
6.2
29.5
36.0
3.1
9.4
24
Junio 2007

12. Figura 6.- RC iniciales (MPa) de las probetas preparadas con los cementos tipo 2 aditivados: A) diagrama de líneas; B)
Diagrama de barras; C) % Mejora en RC de dichos cementos respecto al cemento de referencia (sin aditi-
RC (MPa)
var).
40
A)
35
30
25
20
15
Blanco
Aditor 2-1
Aditor 2-2
Aditor 2-3
10
5
0
RC (MPa)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tiempo (dias)
40
B)
35
Blanco
Aditor 2-1
Aditor 2-2
Aditor 2-3
30
25
20
15
10
5
0
1
2
3
7
% Mejora en RC
Tiempo (dias)
40
C)
35
Aditor 2-1
Aditor 2-2
Aditor 2-3
30
25
20
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tiempo (dias)
Junio 2007
25

13. Tabla 11.- Resultados de resistencias a compresión del Cemento 1 fabricado en prueba industrial
Aditivo
Cemento
Aditivo en uso
Cemento 2
Aditor 2-2
Cemento 2
Resistencias a Compresión. RC (MPa)
Dosificación (ppm)
1 Día
3 Días
7 Días
3000
17.2
30.9
39.7
1500
19.2
32.1
39.6
cementos tipo 2 a todas las edades de curado ensayadas. En
Además, es necesario señalar que en las condiciones de
la Figura 3, se muestra como el ADITOR 2-2 aumenta las RC
producción de la planta en la que se desarrollaron las pruebas,
del cemento sin aditivar en 3.3, 5.7, 6.8 y 4.5 MPa a 1, 2, 3
el ADITOR 2-2 mejoró también las condiciones de operación
y 7 días, respectivamente (Figura 6A y 6B), lo que supone
de la molienda, reduciendo los consumos energéticos y
porcentajes de mejora superiores al 30 % entre 1 y 3 días
aumentando en más de un 15 % la producción del molino
de curado (Figura 6C).
con una dosificación de 1500 ppm.
Prueba industrial del ADITOR 2-2
En este caso, la comprobación del grado de extrapolación
de los resultados obtenidos en planta piloto en relación a las
En la Tabla 11, se muestran los resultados de RC obte-
prestaciones mostradas por los aditivos en términos de RC
nidos en la prueba industrial realizada con el ADITOR 2-2,
a escala industrial, solo pudo realizarse de forma cualitativa,
presentando los valores de RC obtenidos a la dosificación
aunque resultó tener un grado de aproximación elevado.
resultado del estudio realizado durantes las pruebas industriales llevadas a cabo, que fue de 1500 ppm. En este caso, la
Por último es necesario señalar que, a pesar de poseer un
comparación de las prestaciones del aditivo objeto de estudio
mayor grado de adición de puzolana, este cemento presenta unas
no se realizó respecto al blanco, sino empleando como refe-
resistencias a compresión iniciales similares a las del cemento 1.
rencia las prestaciones mostradas por el aditivo que actual-
Esto puede ser debido a la mayor consigna en su finura, con unos
mente estaba en uso en la fábrica, un aditivo de molienda
valores de residuo a 45 µm de 1.1 %. La consecución de dicha
aumentador de las RC iniciales de otro fabricante competidor
consigna a nivel de producción es posible en gran parte por la
de PROQUICESA.
acción coadyuvante de molienda mostrada por el aditivo.
Como se puede observar, el comportamiento de nuestro
aditivo desarrollado a escala de planta piloto demostró mejo-
3.3 Estudio 3 – Cemento 3. Adicionado con un
30 % de puzolana
res prestaciones en el cemento 2 que el aditivo de la competencia que estaba actualmente en uso en la fábrica. Así, el
Desarrollo a escala de Planta Piloto
ADITOR 2-2 aumentó las RC del cemento adicionado con un
25 % de puzolana en 2 MPa a 1 día y 1.2 MPa a 2 días, res-
Siguiendo el mismo procedimiento experimental que en los
pecto a las RC obtenidas con el otro aditivo, pero empleando
casos anteriores, en la Tabla 12 se muestran las características
la mitad de dosificación.
físicas de los cementos fabricados en esta etapa del estudio.
Tabla 12.- Características físicas de los cementos tipo 3 fabricados en planta piloto.
Aditivo
Dosificación (ppm)
Blaine (cm2/g)
R32 µm (%)
CN (%)
F.I. (min)
F.F. (min)
Blanco
0
4750
18.6
30.2
185
240
Aditor 3-1
1000
4660
16.4
29.0
120
175
Aditor 3-2
1000
4720
15.6
30.0
130
185
Aditor 3-3
1000
4770
16.7
30.0
165
235
26
Junio 2007

14. Figura 7.- RC iniciales (MPa) de las probetas preparadas con los cementos tipo 3 aditivados: A) diagrama de líneas; B)
Diagrama de barras; C) % Mejora en RC de dichos cementos respecto al cemento de referencia (sin aditi-
RC (MPa)
var).
30
A)
25
20
15
Blanco
Aditor 3-1
Aditor 3-2
Aditor 3-3
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
RC (MPa)
Tiempo (dias)
30
B)
25
Blanco
Aditor 3-1
Aditor 3-2
Aditor 3-3
20
15
10
5
0
% Mejora en RC
1
80
2
3
7
Tiempo (dias)
C)
70
Aditor 3-1
Aditor 3-2
Aditor 3-3
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tiempo (dias)
Junio 2007
27

15. Tabla 13.- Resultados de resistencias a compresión de los cementos tipo 3 fabricados en planta piloto.
Resistencias a Compresión. RC
Aditivo
1 Día
2 Días
3 días
7 Días
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
RC
Δ RC
Δ RC
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
(MPa)
(MPa)
(%)
Blanco
5.3
-
-
11.8
-
-
14.9
-
-
25.4
-
-
Aditor 3-1
9.2
3.9
73.6
15.9
4.1
34.7
20.4
5.5
36.9
27.8
2.4
9.4
Aditor 3-2
7.3
2.0
37.7
13.7
1.9
16.1
17.9
3.0
20.1
27.2
1.8
7.1
Aditor 3-3
7.0
1.7
32.1
12.9
1.1
9.3
18.2
3.3
22.1
27.6
2.2
8.7
En este caso, la incorporación de los aditivos disminuyó el
rechazo en el tamiz a 32 µm hasta en un 3.0 % respecto al
prueba industrial, la cual tendrá lugar en las próximas semanas.
cemento de referencia. Sin embargo, la evolución de los resultados de la finura Blaine fue similar que en los casos anteriores.
Por otra parte, para los cementos tipo 3, el efecto de las sales
3.4 Evaluación del grado de optimización de
los aditivos desarrollados
incorporadas a la formulación de los aditivos originó la disminución de los tiempos de fraguado, mostrando su efecto sobre el
Por último, con el objetivo de determinar las mejoras
periodo de inducción en la hidratación de las fases del clínker.
alcanzadas durante el desarrollo de proyectos de investigación
independientes para cada tipo de cemento, se realizó la eva-
A continuación, en la Tabla 13 y Figura 7, se presentan los
resultados de RC obtenidos para las probetas elaboradas con
luación del grado de optimización conseguido en los estudios
presentados.
los cementos tipo 3 fabricados, añadiendo 1000 ppm de los
diferentes aditivos desarrollados.
Teniendo en cuenta que los aditivos ADITOR 1-1, ADITOR
2-1 y ADITOR 3-1 poseen formulaciones similares al pro-
En este caso, el ADITOR 3-1 es que mostró mejores
ducto actualmente comercializado por PROQUICESA como
resultados, aumentando en 3.9, 4.1, 5.5 y 2.4 MPa las RC del
aditivo de molienda aumentador de resistencias iniciales en el
cemento sin aditivar a 1, 2, 3 y 7 días, respectivamente (Figura
cemento: ADITOR CEM ARI-03® [18], y que esta formulación
7A y 7B), lo que supone porcentajes de mejora superiores al
resultó óptima en el Estudio 3, la comparación de las pres-
70 % a 1 día, manteniéndose en unos valores de incremento
taciones mostradas por las mejores formulaciones obtenidas
de entorno al 35 % hasta los 3 días de curado (Figura 7C).
en los Estudios 1 y 2 respecto al ADITOR CEM ARI-03®, fue
utilizada como medida de la eficacia de este tipo de planifica-
A fecha de elaboración de este artículo, el Estudio 3 se
encuentra pendiente de la realización de la correspondiente
ción experimental en la optimización de las prestaciones de
un aditivo formulado “a medida” en cada tipo cemento.
Tabla 14.- Evaluación del grado de optimización en base a los resultados de resistencias a compresión.
Estudio
Puz.
(%)
Óptimo
Resistencias a Compresión. RC (MPa)
Aditivo
2 Días
Blanco
ARI-03
Óptimo
7 Días
(1)
Δ RC (%)
Blanco
ARI-03
Óptimo
Δ RC (%)(1)
Estudio 1
15
Aditor 1-3
25,1
26,4
27,5
4.4
37,7
38,4
39,2
3.4
Estudio 2
25
Aditor 2-2
16,9
20,1
22,6
14.8
32,9
34,8
37,4
7.9
(1)
Δ RC (%) respecto a los resultados obtenidos por el aditivo ARI-03 (aditivo resultado óptimo del Estudio 3, actualmente comercializados por PROQUICESA, y cuya
composición fue probada en todos los estudios)
28
Junio 2007

16. En la Tabla 14 se muestran los resultados obtenidos
de reproducibilidad en su extrapolación al plano
en dicha comparación, presentando los valores de RC
industrial. Por esto, las condiciones de opera-
alcanzados en cada caso: por el cemento sin aditivar
ción definidas por nuestro Dpto. I+D+i para los
(blanco), por el cemento aditivado con ADITOR CEM ARI-
ensayos de molienda llevados a cabo a escala de
03®, y por el cemento aditivado con el aditivo de mejores
Planta Piloto, permitieron reproducir fielmente los
prestaciones (óptimo) resultante del estudio. Además,
cementos fabricados a nivel industrial, a partir de
para cada caso se añade el valor de porcentaje de mejora
sus materiales originales.
ofrecido por los aditivos óptimos desarrollados durante
estos proyectos, respecto a la formulación del citado
•
®
ADITOR CEM ARI-03 .
En relación a las propiedades físicas de los cementos
fabricados durante el desarrollo del presente estudio,
la incorporación de los aditivos provocó, de forma
Como se puede observar, el desarrollo de aditivos “a
general, un descenso de los valores de residuo a 32
medida” consiguió optimizar la formulación del aditivo
µm, dejando patente el efecto coadyuvante y fluidifi-
empleado en los Estudios 1 y 2, alcanzando significativos
cante del cemento presente en la formulación de los
aumentos de las RC de las probetas ensayadas, respecto
aditivos empleados.
no solo al cemento de referencia, sino también respecto a otros aditivos de amplio espectro de aplicación
•
Las especies químicas empleadas en la formulación
ensayados, aún cuando éstos mostraron muy buenos
de la familia de aditivos desarrollados para cementos
resultados.
portland con puzolanas, en base a aminas y sales
metálicas, resulta adecuada para el aumento de las
Así, podemos concluir que la consideración y estudio
RC iniciales de este tipo de cementos. En los casos
de las características de las materias primas emplea-
objetos de estudio, los aditivos desarrollados dieron
das en la fabricación de los cementos y los desarrollos
lugar a aumentos de 4-5 MPa en los cementos con
experimentales a escala de planta piloto, constituyen dos
un 30 % de puzolana; aumentos de 6-7 MPa en los
herramientas fundamentales en el desarrollo de aditivos
cementos con un 25 % de puzolana; o aumentos de
mejoradores de la calidad para este tipo de cementos
∼2 MPa en los cementos con un 15 % de puzolana,
portland de adición.
lo que implica mejoras de las RC de los cementos de
referencia (sin aditivar) de hasta un 20 %, un 70 %
o un 35 % en los cementos tipo 1, 2 y 3, respectiva-
4. Conclusiones
En el marco de nuestras investigaciones globales para
mente.
•
La optimización de la composición del aditivo, en tér-
el diseño de aditivos de molienda aumentadores de RC ini-
minos de concentración y tipo de especies químicas
ciales en cementos de adición, el análisis de los resultados
empleadas, permitió en todos los casos estudiados
obtenidos en los estudios que aquí se presentan, sobre
mejorar sensiblemente las prestaciones del mismo,
cementos portland con puzolanas naturales (P), pone de
siendo el resultado de esta optimización diferente
manifiesto la eficacia de los aditivos desarrollados, tanto a
en cada caso, debido a la influencia de la diferente
nivel de planta piloto, como a nivel industrial. Así, de todo
naturaleza de las materias primas empleadas en la
lo expuesto anteriormente se pueden obtener las siguien-
fabricación de cada tipo de cemento, aún cuando
tes conclusiones:
corresponden a un mismo tipo normalizado. Esto
pone de manifiesto la importancia de desarrollar adi-
El procedimiento operativo de experimentación
tivos “a medida” para cada tipo de cemento, lo que
desarrollado por PROQUICESA permitió obtener
permite optimizar realmente el funcionamiento de
resultados representativos y con un alto grado
•
éstos en cada aplicación.
Junio 2007
29

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30
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