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MasterEase representa un paso adelante en el desarrollo de la tecnología de hormigones que permite la optimización de los costes de producción y la reducción de su huella de CO2

Superplastificantes MasterEase basados en la tecnología PAE de BASF

Pere Borralleras Mas, Technical & Marketing Manager BASF Construction Chemicals Iberia

28/04/2017

BASF Construction Chemicals introduce con éxito en el mercado español su nueva gama de aditivos MasterEase: la última innovación en la química de aditivos superplastificantes para hormigón. Se trata de aditivos superplastificantes de última generación para optimizar el comportamiento reológico del hormigón y contribuir al desarrollo sostenible de la construcción.

BASF Construction Chemicals España ha presentado la nueva gama de aditivos superplastificantes MasterEase, basados en la innovadora tecnología de los polímeros PAE, exclusiva de BASF. La principal aportación de los aditivos MasterEase es la mejora del comportamiento reológico de los hormigones gracias a la reducción de la viscosidad plástica de aportan. MasterEase representa un paso adelante en el desarrollo de la tecnología de hormigones que permite la optimización de los costes de producción y la reducción de su huella de CO2.

El empleo en el mercado local de los nuevos superplastificantes MasterEase de BASF Construction Chemicals ha experimentado un crecimiento exponencial en los últimos meses, confirmando los beneficios de esta nueva tecnología, que se adapta perfectamente a la tipología de hormigones comunes. Las principales aportaciones de los aditivos MasterEase son el ahorro en los costes de producción de hormigón, la mejora de la puesta en obra y la contribución al desarrollo sostenible del hormigón.

La evolución de la química de los aditivos y sus límites de aplicación en hormigones

Los primeros aditivos plastificantes, basados en lignosulfonatos procedentes de la industria del papel fueron introducidos por Master Builders Technologies (BASF) durante los años 1950-1960, bajo la denominación Pozzolith (actualmente, MasterPozzolith). Ofrecían prestaciones muy limitadas debido al impacto de los componentes minoritarios presentes en su composición. Estas impurezas causaban severos retrasos de fraguado y con ello limitaban las dosificaciones máximas. No fue hasta 1970 que se introdujeron los primeros aditivos de síntesis, basados en condensados de naftalensulfonato o melamina sulfonada (también por BASF – SKW), que no contenían componentes minoritarios en su composición que limitaban sus dosificaciones. Con estos productos de síntesis aparecieron los primeros aditivos superplastificantes Rheobuild (actualmente, MasterRheobuild), que suponían un gran avance respeto a la química tradicional de plastificantes basados en lignosulfonato porqué permitían mayores reducciones de agua. Sin embargo, presentaban limitaciones en el mantenimiento de consistencia especialmente ante bajas relaciones agua/cemento, reduciendo el espectro de aplicaciones posibles.
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En el año 1999 la química de aditivos para hormigón experimentó un salto cualitativo relevante con el lanzamiento de los aditivos superplastificantes de nueva generación Glenium (actualmente, MasterGlenium de BASF), basados en éter y éster de policarboxilato y de prestaciones muy superiores comparado con las tecnologías existentes en aquel momento. Estos aditivos permitieron el desarrollo y la consolidación de nuevos hormigones como por ejemplo el hormigón de alta resistencia y el hormigón autocompactante. Sin embargo, desde el punto de vista químico, el mayor salto tecnológico se produjo a mitad de la década de los 2000, cuando, a partir de una profunda compresión del proceso de interacción cemento-aditivo, se inició la era de la ingeniería de polímeros para sintetizar aditivos adaptados a las particularidades de los materiales y los requisitos específicos de cada aplicación, buscando las máximas prestaciones a partir de la modulación de la estructura polimérica desde su síntesis.

Desarrollo de superplastificantes a partir de la ingeniería de polímeros de policarboxilatos para el control de prestaciones

En el año 2005, BASF Construction Chemicals presentó las gamas de aditivos MasterGlenium SKY y MasterGlenium ACE, desarrollados específicamente para los sectores del hormigón preparado y para el hormigón prefabricado respectivamente. El fundamento de tal adecuación al uso estaba basado en las diferencias de la estructura polimérica y la función que cada parte del polímero ejercía en el proceso de interacción con el cemento. De este modo, se desarrollaron polímeros de policarboxilato de cadena principal corta con alta densidad de largas cadenas laterales para obtener aditivos con alta capacidad de reducción de agua y rápido desarrollo de resistencias iniciales. Paralelamente, para aplicaciones en hormigón preparado donde se requiere un mayor mantenimiento de consistencia, se desarrollaron polímeros de

cadena principal con alto peso molecular, con menor densidad de cadenas laterales y de menor longitud, e incluso introduciendo grupos funcionales para el control de la velocidad de absorción sobre el cemento.

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Estructura polimérica y comportamiento en hormigón de los polímeros de policarboxilato (PCE)

Gracias a la ingeniería de polímeros fue posible la introducción de los aditivos superplastificantes de nueva generación en prácticamente todos los tipos de hormigones, desde los hormigones convencionales de cada día hasta los hormigones de prestaciones superiores, como el hormigón de alta resistencia o el hormigón autocompactante, que actualmente es ya mayoritario en el caso del hormigón prefabricado.

La reología del hormigón fresco define actualmente el límite de rendimiento de los aditivos para hormigón

Mientras que para los aditivos plastificantes basados en lignosulfonato y para los superplastificantes convencionales basados en condensados sulfónicos de naftaleno o melamina los límites de rendimiento estaban definidos por las propias limitaciones intrínsecas al aditivo y su composición, en el caso de los aditivos basados en policarboxilatos el límite de rendimiento está definido por aspectos del propio hormigón fresco.

Los aditivos superplastificantes basados en policarboxilatos no presentan, de forma general, límites de dosificación por qué no provocan retrasos del tiempo de fraguado ni causan efectos secundarios en el hormigón endurecido. En este caso, observamos que las limitaciones están gobernadas por el impacto que causa la reducción masiva de agua y finos sobre las propiedades reológicas del hormigón. En otras palabras, con los aditivos basados en policarboxilatos es posible fabricar hormigones con óptimas resistencias mecánicas y durabilidad con reducido contenido de cemento y agua, pero en estas situaciones, aparecen problemas relacionados con la trabajabilidad y docilidad del hormigón, generando hormigones muy viscosos, pegajosos, ásperos, de difícil puesta en obra y limitada bombeabilidad.

El límite de rendimiento de la tecnología actual de aditivos para hormigón está definido en base al impacto que causan sobre el incremento de la viscosidad plástica del hormigón, que está condicionada por parámetros como la relación volumétrica entre agua y finos. Este parámetro irremediablemente queda alterado cuando se pretende optimizar el coste del hormigón en base a ajustar su contenido de cemento y agua, y provoca que los hormigones sean más pegajosos y ásperos, dificultando su puesta en obra tanto por vertido directo como por bombeo.

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Impacto provocado en el incremento de viscosidad al reducir el contenido de agua y cemento en un hormigón.

El límite de rendimiento de la tecnología actual de aditivos para hormigón está definido en base al impacto que causan sobre el incremento de la viscosidad plástica del hormigón, que está condicionada por parámetros como la relación volumétrica entre agua y finos.

Aditivos superplastificantes de última generación MasterEase basados en la tecnología PAE

BASF Construction Chemicals ha presentado los innovadores aditivos MasterEase, basados en la tecnología exclusiva de los polímeros PAE, y así culminar el avance tecnológico de los aditivos superplastificantes para hormigón. La tecnología PAE se basa en la química de los condensados de poli-aril éter fosfónico. Esta nueva tecnología hace posible superar los límites de rendimiento y aplicación de los aditivos actuales y permitir así la optimización de los costes de producción de hormigón y reducir su huella de CO2 asociada.

La estructura de los polímeros PAE guarda cierta analogía con la de los policarboxilatos, pero presenta diferencias importantes en la composición de la cadena principal y especialmente en los grupos funcionales de anclaje. Estas diferencias son esenciales para permitir la producción de hormigones de baja viscosidad y excelente trabajabilidad, incluso con bajos contenidos de cemento, finos y agua. Esta propiedad se debe a que su mecanismo de adsorción está dirigido por interacciones de menor rigidez, comparativamente a los policarboxilatos.

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Representación de la estructura de los polímeros PAE de MasterEase.

El efecto más relevante que se observa con la nueva gama de aditivos MasterEase de BASF Construction Chemicals es la reducción de la viscosidad plástica del hormigón (medible mediante un reómetro). La viscosidad del hormigón condiciona aspectos

como la facilidad de puesta en obra, el tiempo de vibrado necesario o la bombeabilidad. Con el empleo de aditivos MasteEase, se mejoran de forma notable todos estos aspectos porqué se reduce la viscosidad del hormigón hasta un 30%.

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Reducción de la viscosidad plástica del hormigón hasta un 30% con los aditivos MasterEase.

Nuevos superplastificantes MasterEase para permitir optimizar el coste de producción de los hormigones convencionales

Frecuentemente, la mínima cantidad de cemento en un hormigón no está limitada por aspectos de durabilidad según los requisitos de la EHE-08, sino por factores relacionados con la trabajabilidad y la puesta en obra. En estas situaciones, cuando se pretende optimizar el contenido de cemento en base una reducción de la relación agua/cemento, se obtienen hormigones demasiado pegajosos y muy ásperos, que no son aceptables porqué dificultan su manejo durante la ejecución.

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Izquierda: Hormigón con óptima reología / Derecha: Hormigón de mala docilidad.

Gracias al efecto reductor de viscosidad aportado por los aditivos superplastificantes MasterEase, ahora es posible diseñar hormigones con menor relación agua/cemento si perjudicar su puesta en obra, y en consecuencia (en los casos donde las regulaciones de mínimo contenido de agua y cemento definidas por la EHE-08 lo permitan) optimizar la cantidad de cemento por metro cúbico para obtener idénticas resistencias mecánicas y durabilidad. De este modo, con MasterEase es posible fabricar hormigones de óptima reología para una cómoda puesta en obra y con menor coste, al mismo tiempo que se reduce la huella de CO2 asociada, contribuyendo en el desarrollo sostenible de la construcción.

Prestaciones superiores para los hormigones bombeados con posibilidad de optimizar el coste de producción gracias a los aditivos MasterEase

La presión de bombeo está directamente relacionada con la viscosidad del hormigón. Los hormigones con alta viscosidad presentan dificultades para el bombeo y requieren elevadas presiones de bomba. Por este motivo, en hormigones para bombeo a menudo se sobre-dosifica cemento o se emplean arenas correctoras con la finalidad de obtener la reología adecuada que permita el bombeo.

La mejora de las propiedades reológicas del hormigón que se obtienen con los nuevos aditivos MasterEase aporta ventajas significativas en los hormigones bombeados. Por un lado, la reducción de viscosidad se traduce en notables reducciones de la presión de bombeo (hasta 60 bar) y aumentando el rendimiento hasta 3-4 m3/h, con menor desgaste de la bomba. Pero estas ventajas se pueden aprovechar para optimizar el coste de producción de los hormigones para bombeo, permitiendo ahorrar la sobredosificación de cemento o evitando el uso de arenas correctoras. En definitiva, MasterEase permite aumentar la productividad en los bombeos al mismo tiempo que aporta ahorros económicos en las dosificaciones de hormigones bombeados.

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Reducción de la presión de bombeo gracias a la reducción de viscosidad aportada por MasterEase.

Otras aportaciones de los aditivos superplastificantes MasterEase

Además de la oportunidad para optimizar los costes de producción de hormigón y reducir la huella de CO2 asociada al hormigón, MasterEase aporta ventajas evidentes en la reducción de los plazos de ejecución del hormigón en obra.

Gracias a la menor viscosidad del hormigón fabricado con MasterEase, el extendido es más fácil y rápido, y el tiempo de vibrado del hormigón es menor. Adicionalmente, se consiguen estructuras con una calidad de acabado superior gracias a la mayor facilidad del hormigón para acomodarse a las formas del encofrado.

Otra ventaja relevante de los aditivos MasterEase es el incremento de la robustez de las dosificaciones de los hormigones ante variaciones de humedad y contenido en finos de las arenas. De este modo, se simplifica el proceso de fabricación y se reduce la dispersión de resultados que permite minimizar la desviación estándar.

Los nuevos aditivos superplastificantes MasterEase de BASF Construction Chemicals basados en la tecnología PAE se consolidan en el mercado local

En tan solo un año, la cuota de uso de los aditivos MasterEase en España ha experimentado un crecimiento tan espectacular que se prevé que en un corto plazo de tiempo MasterEase se convierta en la tecnología mayoritaria de superplastificantes, por encima de los policarboxilatos.

MasterEase se está introduciendo con éxito en todos los tipos de hormigones, tanto en el sector del hormigón prefabricado como en el hormigón preparado para los hormigones de consistencia blanda de cada día.

Empresas o entidades relacionadas

BASF Construction Chemicals España, S.L.

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