La ventaja de customizar aditivos de cemento

Como la mayoría de los productores de cemento pueden acreditar, los aditivos químicos están bien establecidos en la industria. Sin embargo, los aditivos customizados tienen una ventaja sobre las soluciones estándar. La customización de los aditivos de molienda permite a los productores de cemento suministrar un producto en línea con las necesidades de sus clientes. Como tal, juegan un papel clave para ayudar a mejorar la calidad del cemento, reducir los costos de producción y mejorar la competitividad de una planta de cemento en el mercado. Una de las plantas de cemento más grandes del oeste de China recientemente trabajó con GCP Applied Technologies para desarrollar un aditivo customizado para mejorar su cemento PO 42.5.

Objetivos

La planta de cemento china produce varios millones de toneladas de cemento PO 42.5 por año. Sin embargo, ante la fuerte competencia del mercado, la empresa comenzó a buscar formas de fortalecer su posición en el mercado con el uso de mejoradores de la calidad. El desempeño del cemento en su aplicación final en concreto fue identificado como crucial para el éxito.

Después de una evaluación preliminar de diferentes proveedores de productos químicos, la planta eligió asociarse con GCP Applied Technologies (anteriormente WR Grace) no solo para ayudar con el proyecto, sino también para ayudar a que las cosas evolucionen en la planta con el tiempo. Un equipo de expertos en el laboratorio de GCP en Beijing trabaja para desarrollar aditivos de cemento personalizados. El equipo trabaja en estrecha colaboración con los clientes para comprender sus objetivos y las limitaciones del aditivo para identificar una solución que cumpla con todos los requisitos de rendimiento a un costo mínimo.

GCP asignó un equipo dedicado, que incluía un ingeniero de ventas, un formulador y un especialista en concreto, para trabajar con el personal de la planta de cemento. Tras una visita a la planta de cemento y una discusión con numerosos clientes productores de concreto premezclado de la planta, el equipo identificó los siguientes objetivos:

• Mejora de la resistencia en todas las edades para permitir el reemplazo del clinker al 5%.
• Mejora en la distribución del tamaño de partícula.
• Retardo del tiempo de fraguado en 30 minutos. 
• Demanda de agua en pasta constante (consistencia normal constante)
• Mantención de asentamiento mejorada hasta 120 minutos

Como parte de la customización, el equipo estudió cuatro materiales cementicios suplementarios (SCM) y probó los efectos de los SCM y los aditivos de cemento en:

• Resistencias a la compresión (mortero y hormigón)
• Distribución del tamaño de partícula (polvo de cemento)
• Tiempo de fraguado inicial y final (mortero)
• Consistencia normal (pasta)
• Optimización de la calorimetría y equilibrio de sulfatos (pasta de cemento)
• Fluidez de mortero
• Descenso, retención y flujo de asentamiento de hormigón

Optimización de SCM

Después de evaluar el costo, la disponibilidad y las características de rendimiento de los SCM, incluida la escoria granulada de alto horno, el basalto, la arenisca baja en silicio y la arenisca alta en silicio, se seleccionó la escoria como el medio principal para el reemplazo del clínker.

Optimización de Sulfatos

Para verificar la cantidad óptima de SO₃, se añadió 0.3% de SO₃ en forma de hemihidrato de sulfato de calcio al cemento blanco, y se midió la retención de la fluidez del mortero. El equipo observó una mejora al cabo de un análisis de 120 minutos, lo que sugiere la necesidad de una adición de "yeso" ligeramente mayor durante la fabricación de cemento. Luego de la verificación de la planta, se implementó el nivel de SO₃ adicional en la formulación de cemento.

Prueba de campo inicial

El equipo realizó una prueba de campo con el mejorador de calidad GCP 215, el cual cumplió varios objetivos, incluyendo mejoras de resistencia en todas las edades, disminución del clínker de 79% a 74%, aumento de la capacidad de flujo del mortero de 585 mm a 620 mm en el momento 0 y una mejorada distribución del tamaño de partículas. Sin embargo, no se lograron resultados suficientes para establecer el tiempo y la retención de flujo.

Customización avanzada

Posteriormente, GCP examinó varios productos químicos nuevos para encontrar la formulación ideal que combine con GCP 215, incluyendo mejora de la resistencia, ayuda de molienda, retraso del tiempo de fraguado y mejora de la reología del concreto. De las candidatas, las mejoras formulaciones se probaron en concreto con un diseño de mezcla estándar, respaldado por materiales de referencia compartidos por la planta de cemento. La prueba mostró una mejora en la retención de la depresión durante el período objetivo de dos horas.

Segunda prueba de campo

Se realizó una segunda prueba de campo con una versión modificada (GCP 31) del aditivo experimental de mejor desempeño, la cual confirmó las expectativas (más notablemente, una mayor proporción de escoria con las mismas resistencias tempranas, tiempos de fraguado más largos y mejora en la reología del concreto).

Resultados de la segunda prueba de campo con el aditivo GCP 31

En base a estos resultados, GCP diseñó un aditivo “traje  a medida” que permitió a la planta de cemento entregar un cemento PO 42.5 mejor y más competitivo al mercado, con un mayor contenido de SCM y una mejor trabajabilidad del concreto.