Ciencias de T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de investigaci�n

 

Desarrollo de un m�todo para aumentar las resistencias iniciales del cemento utilizando aditivos sint�ticos en la molienda

 

Development of a method to increase the initial resistances of cement using synthetic additives in milling

 

Desenvolvimento de m�todo para aumentar as resist�ncias iniciais do cimento utilizando aditivos sint�ticos na retifica��o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: hugoscalderon@yahoo.es

 

*Recibido: 20 de diciembre de 2020 *Aceptado: 12 de enero de 2021 * Publicado: 08 de febrero del 2021

        I.            Ingeniero Qu�mico, Docente de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

     II.            Ingeniero Qu�mico, T�cnico de Laboratorio, Investigador independiente, Riobamba, Ecuador.

   III.            Ingeniero Qu�mico, Investigador Independiente, Ecuador.

  IV.            Ingeniero Qu�mico, Investigador Independiente, Ecuador.

     V.            Master en Ciencias en Biotecnolog�a, Doctora en Qu�mica Especialidad Org�nico Bioqu�mico, Docente de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.�

Resumen

En el laboratorio de Qu�mica Anal�tica, de la Facultad de Ciencias- ESPOCH, junto con el laboratorio de la Empresa Cemento Chimborazo C. A. se realizaron investigaciones, con el objetivo del mejoramiento de las resistencias iniciales del Cemento. Durante las etapas de la investigaci�n se procedi� a moler las materias primas para la fabricaci�n del cemento, teniendo en cuenta las proporciones utilizadas a nivel industrial de la empresa (cemento patr�n): 66 % cl�nker, 25 % puzolana, 6 % caliza, 3 % yeso y m�s la dosificaci�n del aditivo estimada para la mejora de las resistencias mec�nicas, este aditivo fue colocado en la etapa final de la molienda en un molino de bolas a escala de laboratorio. Al final de la investigaci�n se encontr� la cantidad m�xima de puzolana que puede ser a�adida al cl�nker con el aditivo RGA K155, dando como resultado una adici�n entre 15% - 18 % de la masa total a ser molida. De esta manera se pudo optimizar el proceso de producci�n y mejoramiento de la calidad del cemento espec�ficamente a las resistencias iniciales. Conjuntamente se realiz� la adici�n de Aditivos sint�ticos con diferentes dosificaciones en la molienda final del cemento, dando como mejor resultado el aditivo de RUREDIL-ITALIA con nombre comercial RGA K155 con una dosificaci�n de 0,5 mL, en una finura del cemento de 18,67 % de retenido en malla N� 325. Este aditivo ofrece los mejores beneficios con porcentaje de mejoramiento de las resistencias iniciales aproximadamente con 40 % en comparaci�n entre los 4 aditivos investigados. Los resultados de la investigaci�n se basaron en el cumplimiento de los requisitos determinados en la Norma T�cnica Ecuatoriana - NTE INEN 490: 2011 quinta revisi�n - cementos hidr�ulicos compuestos, requisitos y la Norma Norteamericana ASTM C-595 y bajo los datos obtenidos se justifica la elecci�n del mejor, teniendo en cuenta la eficiencia del aditivo y de igual forma su dosificaci�n.

Para el desarrollo de esta investigaci�n, primero se procedi� a recolectar la cantidad necesaria de material en el proceso de molienda, a las cuales se les realiz� su caracterizaci�n con los par�metros de los indicados en la Norma.

Palabras clave: Adictivos sint�ticos; Cemento; Molienda; Optimizaci�n Resistencia Iniciales.

 

Abstract

In the Analytic Chemistry laboratory of the Science Faculty � ESPOCH together with laboratory of the Cemento Chimborazo CA Company were made investigations with the aim of improvement of concrete initial resistance. During the investigation stage were proceeded to grind the raw materials to the concrete fabrication, given the used proportions to industrial level in the company (pattern concrete): 66% clinker, 25% pozzolana, 6% limestone, 3% gypsum more the dosage of additive estimated to the mechanical resistances improve, this additive was placed in the grind final stage in a balls grinder at laboratory scale. At the end of the investigation were found the maximum amount of pozzolana which can be added to clinker with the RGA K155 additive, obtaining as result an addition between 15% - 18% of the total mass to be ground. In this way it was possible to optimize the production process and improvement of concrete quality specifically at the initial resistances. The addition of synthetic additives was carried out jointly with different dispensers in the final grind of concrete giving as best result the RUREDIL-ITALIA additive which commercial name is RGA K155 with a 0.05% dosage of the total mass, in 18.67% concrete refinement of retained in mesh N�325. This additive offers the best benefits with improvement percent of the initial resistances approximately with 40% comparing between the 4 investigated additives. The investigation results were based in the compliance with certain requirements in the Ecuadorian Technical Standard NTE INEN 490:2011 fifth version �compound hydraulic concretes, requirements and the North American Standard ASTM C-595, and under the data obtained the choice of the best is justified, given the efficiency of additive and its dosage in same way.

For the development of this investigation, first it proceeded to collect the necessary quantity of material in the grinding process, which been characterized by the parameters indicated in the Standard.

Keywords: Synthetic additives; Cement; Grinding; Initial Resistance Optimization.

 

Resumo

No Laborat�rio de Qu�mica Anal�tica, da Faculdade de Ci�ncias - ESPOCH, em conjunto com o laborat�rio da Cemento Chimborazo C.A. Company, foram realizadas investiga��es, com o objetivo de melhorar a resist�ncia inicial do Cimento. Durante as etapas da pesquisa, as mat�rias-primas para a fabrica��o do cimento foram trituradas, levando-se em considera��o as propor��es utilizadas no n�vel industrial da empresa (cimento padr�o): 66% cl�nquer, 25% pozolana, 6% calc�rio, 3% gesso e acrescido da dosagem do aditivo estimado para a melhoria da resist�ncia mec�nica, este aditivo foi colocado em fase final de moagem em moinho de bolas em escala de laborat�rio. No final da investiga��o, foi apurada a quantidade m�xima de pozolana que pode ser adicionada ao cl�nquer com o aditivo RGA K155, resultando em uma adi��o entre 15% - 18% da massa total a ser mo�da. Desta forma, foi poss�vel otimizar o processo de produ��o e melhorar a qualidade do cimento especificamente para as resist�ncias iniciais. Paralelamente, foi realizada a adi��o de aditivos sint�ticos com diferentes dosagens na moagem final do cimento, obtendo-se o melhor resultado o aditivo de RUREDIL-ITALIA com o nome comercial RGA K155 na dosagem de 0,5 mL, na finura de 18, 67% de reten��o na malha N � 325. Este aditivo oferece os melhores benef�cios com percentual de melhoria das resist�ncias iniciais com aproximadamente 40% em compara��o entre os 4 aditivos investigados. Os resultados da investiga��o foram baseados no cumprimento dos requisitos determinados na Norma T�cnica Equatoriana - NTE INEN 490: 2011 quinta revis�o - cimentos hidr�ulicos compostos, requisitos e na Norma Norte Americana ASTM C-595 e nos dados obtidos a escolha � justificado do melhor, tendo em conta a efic�cia do aditivo e da mesma forma a sua dosagem.

Para o desenvolvimento desta pesquisa, primeiramente foi coletada a quantidade necess�ria de material no processo de retifica��o, os quais foram caracterizados com os par�metros daqueles indicados na Norma.

Palavras-chave: Aditivos sint�ticos; Cimento; Esmerilhamento; Otimiza��o de resist�ncia inicial

 

Introducci�n

La industria cementera actualmente es la de mayor crecimiento a nivel mundial. Las empresas han mejorado su l�nea de producci�n mediante la implementaci�n de nuevos sistemas tecnol�gicos, con el prop�sito de disminuir sus costos de producci�n, especialmente los energ�ticos y obtener un producto de �ptima calidad. En la fabricaci�n del cemento, se elabora un componente artificial llamado cl�nker, que resulta de la calcinaci�n hasta su sintonizaci�n, adicional de las mezclas homogeneizadas de caliza y arcilla, para obtener un producto de calidad.

Las resistencias del cemento dependen principalmente de la calidad de las materias primas, del proceso de formaci�n de un cl�nker de calidad y de la dosificaci�n en la molienda final, del mismo modo, una molienda eficiente est� relacionada con la finura y est� involucrada con las resistencias.

 

Para aumentar las resistencias, se ha visto necesario investigar la utilizaci�n de aditivos sint�ticos, conocidos com�nmente como coadyuvantes de molienda, lo que conlleva adem�s el aumento de la producci�n, mejoramiento de la eficiencia de la molienda y el aumento de las resistencias iniciales

 

Metodolog�a

La presente investigaci�n tiene como objetivos mejorar las resistencias in�ciales del Cemento Portland Puzol�nico 1P utilizando aditivos sint�ticos en la molienda final del cemento.

Caracterizar las materias primas (caliza, yeso y puzolana) y materia semielaborada (cl�nker).

Dosificar los aditivos en el Cemento Portland Puzol�nico IP hasta encontrar la cantidad �ptima.

Dosificar la cantidad de Puzolana hasta encontrar la m�xima adici�n posible al Cemento Portland Puzol�nico IP.

Caracterizar la calidad de los Cementos Puzol�nicos con aditivos basado en la Norma INEN 490: 2011.

 

Materiales y m�todos

Se aplicaron muestreos puntuales simples y compuestos de materias primas, material semielaborado y producto terminado, los mismos que fueron muestreados, recolectados y homogenizados en las cantidades necesarias, para todos los diferentes aditivos con sus variadas dosificaciones.

El yeso (YE) se separ� 3 kg, el cual fue triturado y secado lentamente sin perder sus propiedades. Luego se hizo sus respectivos an�lisis qu�micos para encontrar su composici�n.

La caliza (CAL) fue preparado en aproximadamente 6 Kg, luego fue triturada y secada; posteriormente se procedi� a realizar sus respectivos an�lisis qu�micos.

La puzolana (Pz) como aditivo natural, se separ� en aproximadamente 35 kg previamente seca. As� mismo luego se realiz� los an�lisis para determinar su composici�n qu�mica y calidad.

El cl�nker. (CL) como materia principal en la molienda final del cemento fue recolectado durante varios d�as, en aproximadamente 100 kg al cual se hizo sus respectivos an�lisis para encontrar su composici�n qu�mica. El cl�nker es un material semielaborado que fue tamizado por las mallas N�4 (4,75mm) y N�5 para su posterior molienda.

Las muestras de cemento preparado fueron obtenidas en el molino de bolas a escala de laboratorio. En el proceso de molienda se utiliz� cantidades dosificadas a un 1,0 kg que es la capacidad del molino, la relaci�n con los cuerpos moledores es 10 kg de cuerpos moledores/ 1 kg de material a moler (relaci�n 10). El tiempo de molienda es 1h.

Todos los materiales antes de ser molido fueron triturados y pasados por el tamiz N�4 (4,75mm) y el cemento ya molido fue tamizado por la malla N� 325, se realizaron 2 moliendas las mismas que fueron homogenizadas para su posterior an�lisis f�sico qu�mico.

 

Preparaci�n del cemento utilizando aditivos

Los aditivos l�quidos utilizados para la investigaci�n, fueron adquiridos a Sika Ecuatoriana S.A. (aditivos A y B) y RUREDIL S.P.A. de Italia (aditivos C y D) y se incorporan mediante el proceso de molienda en el interior del molino.

Son aditivos, que sirven como: acelerador de fraguado, reductor de agua y compuestos mejoradores de resistencias iniciales y a largo plazo, incrementa la velocidad de hidrataci�n del cemento.

Reducen los costos de producci�n del cemento a trav�s del reemplazo de Clinker por adici�n de puzolana, escorias de altos hornos y cenizas volantes.

Incrementan la eficiencia de la molienda resultando una mayor productividad, mayor finura del cemento y una reducci�n de la energ�a.

Facilitan el procesado y manipulaci�n, tales como bombeo, extracci�n de silos y ensacado.

 

Tabla 1: Dosificaciones con el aditivo A - SikaGrind 109-EC

 

Tabla 2: Dosificaciones con el aditivo B - SikaGrind 860

 

Tabla 3: Dosificaciones con el aditivo C - RGA K155

 

Tabla 4: Dosificaciones con el Aditivo D - RGA S346

 

An�lisis experimental

An�lisis Qu�mico

En los Laboratorios se realizaron an�lisis cuantitativos en un Espectr�metro de Rayos X y los m�todos gravim�tricos y complexos m�tricos, para Materias Primas (yeso, caliza y puzolana), Producto semielaborado (Clinker), adem�s del mineral�gico y Producto terminado (Cemento)

 

An�lisis F�sico

En los Laboratorios se realizaron los diferentes an�lisis f�sicos, utilizando los equipos descritos en la Norma ASTM 668

 

 

Tabla 5: Resultados de An�lisis qu�mico de materias primas

 

Tabla 6: Resultados del �ndice de actividad puzol�nica m�todo del cemento

 

Tabla 7: Resultados del An�lisis f�sico-qu�micos del Cl�nker

Resultados de an�lisis f�sico � qu�micos del cemento portlan puzol�nico ip

 

Tabla 8: Dosificaci�n con el Aditivo A- Sikagrind 109-EC

 

Figura 1: Resistencias mec�nicas utilizando el Aditivo A

 

Tabla 9: Dosificaci�n con el Aditivo B - Sikagrind 860

Dosificaci�n del cemento	66% clinker, 25% puzolana, 6% caliza y 3% yeso
Identificaci�n	Inen 490	Cp	B1	B2	B3	B4	B5	B6
Aditivo dosificaci�n (ml/1000 g)	0	0	0,25	0,5	0,75	1,0	1,25	1,5
Aditivo dosificaci�n (ml/ton)	0	0	250	500	750	1000	1250	1500
An�lisis qu�micos (%)
Perd. Fuego	M�x. 5	4,06	4,06	4,06	4,06	4,06	4,06	4,06
Mgo	M�x. 6	1,14	1,13	1,16	1,11	1,14	1,10	1,13
So3	M�x. 4	1,82	1,83	1,79	1,85	1,79	1,80	1,73
Ensayos f�sicos
Fraguado inicial (min)	> 45	162	199	184	178	177	185	196
Fraguado final (h)	< 7	3,72	4,18	4,1	4,78	4,1	4,02	4,2
Contenido de aire (%)	≤ 12	1,5259	2,1483	2,0098	2,0843	2,0277	1,8478	1,9466
Autoclave (%)	0,8 - 0,2	0,0196	- 0,0463	- 0,0079	- 0,0116	- 0,0117	- 0,0132	- 0,0147
Blaine (cm2/g)		3758	3992	4017	4042	4067	3942	3964
Retenido malla n� 325 (%)		19,5	18,2	17,99	17,88	17,79	19,4	19,22
Mejoramiento malla n�325 (%)			6,67	7,74	8,31	8,77	0,51	1,44
Resistencia a la compresi�n (mpa): cubos
1 d�a	0	4,54	5,25	4,72	4,63	5,48	4,85	4,23
3 d�as	13	7,91	9,83	9,49	8,54	9,3	10,82	9,37
7 d�as	20	12,59	15,31	14,74	13,11	16,67	15,53	14,12
28 d�as	25	24	26,58	27,42	23,65	30,85	28,11	24,68

 

 

Figura 2: Resistencias mec�nicas utilizando el Aditivo B

 

Tabla 10: Dosificaci�n con el Aditivo C - RGA K155

 

 

Figura 3: Resistencias mec�nicas utilizando el Aditivo C

 

Tabla 11: Dosificaci�n con el Aditivo D - RGA S346

 

 

Figura 4: Resistencias mec�nicas utilizando el Aditivo D

 

Dosificaci�n de aditivos naturales al cemento

 

Tabla 12: Dosificaci�n de aditivos con el de 20% puzolana

Dosificaci�n del cemento	71% clinker, 20% puzolana, 6% caliza y 3% yeso
Identificaci�n	Inen 490	Ca3	Cb4	Cc4	Cd3
Aditivo dosificaci�n (ml/1000 g)	0	0,75	1,0	0,5	1,5
Aditivo dosificaci�n (ml/ton)	0	750	1000	500	1500
An�lisis qu�micos (%)
Perd. Fuego	M�x. 5	3,91	3,91	3,91	3,91
Mgo	M�x. 6	1,24	1,14	1,15	1,14
So3	M�x. 4	1,88	1,93	1,96	1,90
Ensayos f�sicos
Fraguado inicial (min)	> 45	145	154	132	118
Fraguado final (h)	< 7	3,28	3,25	3,38	3,10
Contenido de aire (%)	≤ 12	2,0472	2,1679	2,4401	2,1356
Autoclave (%)	0,8 - 0,2	-0,0071	-0,0122	-0,0024	-0,0148
Blaine (cm2/g)		3722	3694	3749	3776
Retenido malla n� 325 (%)		19,17	19,62	18,98	18,9
Resistencia a la compresi�n (mpa): cubos
1 d�a	0	6,38	5,77	6,45	6,83
3 d�as	13	12,04	8,94	12,34	12,73
7 d�as	20	18,97	15,81	15,86	16,73
28 d�as	25	25,63	24,82	26,96	28,11

 

Figura 5: Resistencias mec�nicas utilizando 20% de Puzolana

 

Tabla 13: Dosificaci�n de aditivos con el 15% puzolana

 

Figura 6: Resistencias mec�nicas utilizando 15% de Puzolana

 

Resultados y discusi�n

La composici�n qu�mica de las materias primas como: yeso, caliza y puzolana. Seg�n los resultados tenemos:

El Yeso con 41,92 % de SO3 es decir de un 90,13 % de Yeso.

La caliza como material de adici�n en la molienda tiene un 79,75 % CaCO3, par�metros de la Norma T�cnica Interna, que dice: La piedra caliza debe ser un material natural que contenga por lo menos el 70 % en masa de una o m�s de las formas minerales de carbonato de calcio. Entonces estar�a dentro de los l�mites permitidos.

La Puzolana tiene un 65,74 % SiO2, a dicha puzolana se realiz� la determinaci�n del �ndice de la Actividad Puzol�nica por el m�todo del cemento, dando un �ndice de actividad de 81,93 % que, seg�n la Norma Cementos Hidr�ulicos Compuestos, Requisitos-NTE INEN 490:2011 permite un % m�nimo a los 28 d�as de 75 %, as� estar�a dentro de lo permitido.

El clinker fue analizado mediante tres m�todos; obteniendo los siguientes compuestos mineral�gicos

 

 

Los compuestos mineral�gicos son calculados a partir de la composici�n qu�mica obtenida en los m�todos gravim�tricos y por rayos x, sin existir mucha diferencia Es de indicar que son muy importante los cuatro componentes mineral�gicos en el Clinker; debido a que de ellos dependen las resistencias iniciales y finales en especial el C3S y C2S; a valores m�s altos de los componentes mineral�gicos las resistencias mec�nicas mejoran.

Para encontrar la dosificaci�n m�s eficiente de cada aditivo, se utiliz� constantemente en la molienda 25 % Puzolana, 3 % Yeso, 6 % Caliza, 66 % Clinker (cemento patr�n) y el aditivo, cuyo porcentaje es expresado en porciento de la masa total o en ml de aditivo utilizado.

Tambi�n se utiliz� dosificaciones con el 20 y 15 % de Puzolana, variando la adici�n de Clinker y las dosificaciones de los aditivos, en base a los cementos preparados CA3, CB4, CC4 y CD3 que tienen menor % de retenido en malla N� 325 y una finura mayor por medio del Blaine (cm2/g)

 

 

Resultados notables obtenidos en base a la norma nte inen 490

Con el aditivo a - sikagrind 109-ec

 

 

Componente		Norma inen 490	Resultados	Cantidad aditivo (ml)	An�lisis
Composici�n qu�mica (%)					Los porcentajes de la composici�n qu�mica de la muestra se mantiene casi inalterable y est�n dentro de los rangos permitidos por la Norma INEN 490
	An�lisis f�sico
Fraguado inicial (min.)		> 45	162 130 145	0,0 1,50 0,75	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Fraguado final (horas)		< 7	3,72 3,33 3,57	0,0 1,5 0,75 y1,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Contenido de aire (%)		≤ 12	1,5259 1,4735 2,2055	0,0 0,75 1,5	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Expansi�n o contracci�n en autoclave (%)		0,8 - 0,2	0,01960 0,01944 0,03268	0,0 1,0 1,25	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Mejoramiento de malla N�325 (%)			16,7	0,75	La dosis m�s eficiente es de 0,75 ml de aditivo en cemento, con un mejoramiento de 16,7 %. Los par�metros f�sicos antes mencionados est�n dentro del rango que especifica la Norma INEN 490
	Resistencias a la compresi�n
1 d�a (MPa)		---	4,54 5,54 6,67	0,0 0,25 1,25	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
3 d�as (MPa)		13	7,91 8,58 11,97	0.0 0,25 1,25	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo Ning�n resultado cumple con la Norma INEN 490 que es de 13 MPa
7 d�as (MPa)		20	12,59 13,02 17,96	0.0 0,25 1,25	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis Cemento patr�n m�s dosis Ning�n resultado cumple con la Norma INEN 490 que es de 20 MPa
28 d�as (MPa)		25	24 23,07 30,47	0,0 0,25 1,5	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo El cemento patr�n sin aditivo no cumple con la Norma INEN 490. El cemento patr�n con aditivo 0,25 ml tampoco cumple con la Norma INEN 490

 

 

 

 

 

Con el aditivo B - SIKAGRIND 860

Componente	Norma inen 490	Resultados	Cantidad aditivo (ml)	An�lisis
Composici�n qu�mica (%)				Los porcentajes de la composici�n qu�mica de la muestra se mantiene casi inalterable y est�n dentro de los rangos permitidos por la Norma INEN 490
An�lisis f�sico
Fraguado inicial (min.)	> 45	162 177 199	0,0 1,0 0,75	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Fraguado final (horas)	< 7	3,72 4,1 4,78	0,0 0,5 y 1,0 0,75	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Contenido de aire (%)	≤ 12	1,5259 1,8478 2,1483	0,0 1,25 0,25	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Expansi�n o contracci�n en autoclave (%)	0,8 - 0,2	0,01960 - 0,0436 - 0,0079	0,0 0,25 0,5	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Mejoramiento de malla N�325 (%)		8,77	0,75	La dosis m�s eficiente es de 1,0 ml de aditivo en cemento, con un mejoramiento de 16,7 %. Los par�metros f�sicos antes mencionados est�n dentro del rango que especifica la Norma INEN 490
Resistencias a la compresi�n
1 d�a (MPa)	---	4,54 4,23 5,48	0,0 1,5 1,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
3 d�as (MPa)	13	7,91 8,54 10,82	0.0 0,75 1,25	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo Ning�n resultado cumple con la Norma INEN 490 que es de 13 MPa
7 d�as (MPa)	20	12,59 13,11 16,67	0.0 0,75 1,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis Cemento patr�n mas dosis Ning�n resultado cumplen con la Norma INEN 490 que es de 20 MPa
28 d�as (MPa)	25	24 23,65 30,85	0,0 0,75 1,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo El cemento patr�n sin aditivo no cumple con la Norma INEN 490. El cemento patr�n con aditivos 0,75 ml y 1,5 ml tampoco cumple con la Norma INEN 490

 

 

 

 

 

 

Con el Aditivo C - RGA K155

Componente	Norma inen 490	Resultados	Cantidad aditivo (ml)	An�lisis
Composici�n qu�mica (%)				Los porcentajes de la composici�n qu�mica de la muestra se mantiene casi inalterable y est�n dentro de los rangos permitidos por la Norma INEN 490
An�lisis f�sico
Fraguado inicial (min.)	> 45	162 130 153	0,0 1,0 2,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Fraguado final (horas)	< 7	3,72 3,17 3,72	0,0 1,0 2,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Contenido de aire (%)	≤ 12	1,5259 2,0256 2,2798	0,0 1,0 0,5	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Expansi�n o contracci�n en autoclave (%)	0,8 - 0,2	0,01960 - 0,01581 -0,00315	0,0 0,5 2,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
Mejoramiento de malla N�325 (%)		18,67	0,75	La dosis m�s eficiente es de 1,5 ml de aditivo en cemento, con un mejoramiento de 10,48 %. Los par�metros f�sicos antes mencionados est�n dentro del rango que especifica la Norma INEN 490
Resistencias a la compresi�n
1 d�a (MPa)	---	4,54 5,22 6,04	0,0 1,0 1,5	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo
3 d�as (MPa)	13	7,91 10,01 10,68	0.0 1,0 2,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo Ning�n resultado cumple con la Norma INEN 490 que es de 13 MPa
7 d�as (MPa)	20	12,59 15,43 16,91	0.0 1,5 2,0	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo Ning�n resultado cumple con la Norma INEN 490 quees de 20 MPa
28 d�as (MPa)	25	24 26,47 30,07	0,0 0,5 1,5	Cemento patr�n sin aditivos Cemento patr�n m�s dosis aditivo Cemento patr�n m�s dosis aditivo El cemento patr�n sin aditivo no cumple con la Norma INEN 490. Las dem�s dosificaciones si cumplen

Con el Aditivo D - RGA S346

 

 

Dosificaci�n de aditivos naturales al cemento

La siguiente tabla indica los mejores resultados obtenidos con los diferentes aditivos en las 4 mezclas preparadas anteriormente, basados en los que tienen menor % de retenido en malla N� 325 y una finura mayor por medio del Blaine (cm2/g), las mismas que se utilizan para preparar mezclas de cemento con el 20 y 15 % de puzolana.

 

 

Mezcla de Cemento con de 20 % puzolana y dosificaci�n con Aditivos

 

Mezcla de Cemento con de 15 % puzolana y dosificaci�n con Aditivos

Componente	Norma inen 490	Resultados	Cantidad y tipo de aditivo (ml)	An�lisis
Composici�n qu�mica (%)				Las mezclas de cementos preparados: ca3, cb4, cc4 y cd3, con una adici�n del 20 % de puzolana la composici�n qu�mica no tiene mucha variaci�n y cumple con la norma Inen 490
An�lisis f�sico
Fraguado inicial (min.)	> 45	115 148	1,5 - d3 1,0 - b4	Cemento patr�n m�s dosis aditivo d3 Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4
Fraguado final (horas)	< 7	2,83 3,40	1,5 - d3 1,0 - b4	Cemento patr�n m�s dosis aditivo d3 Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4
Contenido de aire (%)	≤ 12	2,7670 2,9009	1,5 � d3 1,0 - b4	Cemento patr�n m�s dosis aditivo d3 Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4
Expansi�n o contracci�n en autoclave (%)	0,8 - 0,2	-0,0016 -0,0227	1,5 - d3 0,75 - a3	Cemento patr�n m�s dosis aditivo d3 Cemento patr�n m�s dosis aditivo a3
Blaine (cm2/g)	----	3514 3600	1,0 - b4 0,5 - c4	Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4 Cemento patr�n m�s dosis aditivo c4
Retenido malla n�325 (%)	----	20,91 18,07	1,0 - b4 1,5 - c4	Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4 Cemento patr�n m�s dosis aditivo c4 Los par�metros f�sicos antes mencionados est�n dentro del rango que especifica la norma inen 490
Resistencias a la compresi�n
1 d�a (mpa)	---	6,21 9,11	1,0 - b4 0,5 - c4	Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4 Cemento patr�n m�s dosis aditivo c4
3 d�as (mpa)	13	13,03 15,95	1,0 - b4 0,5 - c4	Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4 Cemento patr�n m�s dosis aditivo c4 Todos resultados cumplen satisfactoriamente con las resistencias mec�nicas iniciales con la norma inen 490 que es de 13 mpa cuando se utiliza un 15 % de puzolana. Especialmente con el aditivo c (ruredil s.p.a. de italia) con las dosificaciones 0,5 ml
7 d�as (mpa)	20	20,23 22,02	1,0 - b4 1,5 - d3	Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4 Cemento patr�n m�s dosis aditivo d3 Todos resultados cumplen satisfactoriamente con las resistencias mec�nicas iniciales con la norma inen 490 que es de 20 mpa cuando se utiliza un 15 % de puzolana, especialmente con el aditivo d (ruredil s.p.a. de italia) con las dosificaciones 1,5 ml
28 d�as (mpa)	25	32,17 38,18	1,0 - b4 0,5 - c4	Cemento patr�n m�s dosis aditivo b4 Cemento patr�n m�s dosis aditivo c4 Todos resultados cumplen satisfactoriamente con las resistencias mec�nicas iniciales con la norma inen 490 que es de 25 mpa cuando se utiliza un 15 % de puzolana; especialmente con el aditivo c (ruredil s.p.a. de italia) con las dosificaciones 0,5 ml

 

Conclusiones

Las materias primas utilizados como material de adici�n al cemento, est�n dentro de los l�mites permitidos en cuanto a su composici�n, teniendo la calidad adecuada para ser molidos en conjunto con el cl�nker producido en la empresa. As�:

El yeso que contiene 41,92% SO3 equivale al 90,13% Yeso. Para el yeso no hay Norma T�cnica que especifique el porcentaje m�nimo de pureza o SO3, pero pasado el 90 % es de buena calidad.

La caliza con 79,75 % promedio CaCO3 se encuentra dentro de los par�metros de las Normas T�cnicas internas de la empresa, que debe contener por lo menos el 70 % en masa de una o m�s de las formas minerales de carbonato de calcio.

La puzolana que tiene un 65,74 % SiO2 y un �ndice de actividad de 81,93% la cual est� dentro de la Norma para Cementos Hidr�ulicos Compuestos, Requisitos-NTE INEN 490:2011 que permite un % m�nimo a los 28 d�as de 75% de actividad.

El cl�nker que seg�n el an�lisis gravim�trico contiene: 51,67 % de C3S, 27,79 % de C2S, 6,51 % de C3A y 10,92 % C4AF. Con las fases del cl�nker se obtuvo resistencias iniciales bajas debido a la poca cantidad de alita (C3S) y resistencias finales altas debido a las cantidades altas de Belita (C2S) principalmente.

Se investigaron 4 tipos de aditivos provenientes de 2 empresas distintas: Sika Ecuatoriana

S.A. y RUREDIL S.P.A. de Italia.

Los aditivos fueron dosificados seg�n las fichas t�cnicas de cada uno respectivamente, en el caso de los aditivos de SIKA se hizo la misma dosificaci�n para ambos, obteni�ndose los mejores resultados con el aditivo SIKAGRIND 109-EC, con una dosificaci�n de 0,75 ml (A3), el cual dio un mejoramiento en la malla N� 325 de 16,7 % de retenido y finura, con resistencias iniciales a un d�a de 6,09 MPa y a 3 d�as de 9,9 MPa indicando un % de mejoramiento en las resistencias de 30 % aproximadamente.

La cantidad de puzolana m�xima que es posible a�adir a la molienda junto con el cl�nker que produce la empresa oscila entre 15 % - 18 %; utilizando el aditivo RGA K155 con una dosificaci�n de 0,5 ml (C4) e incluso se puede utilizar el aditivo RGA S346 con una dosificaci�n de 1,5 (D3) que fueron los m�s eficientes y capaces de satisfacer los requisitos de la norma NTE INEN 490:2011 para Cemento Portland Puzol�nico IP.

Hay que tomar en cuenta que con 15 % de adici�n de puzolana las resistencias iniciales y finales empiezan a subir y con 25 % no se llega a cumplir con la Norma NTE INEN 490:2011 seg�n la investigaci�n.

La sustituci�n por puzolana del cemento portland reduce siempre la resistencia a edades tempranas aunque aumenta la resistencia a edades mayores, como se pudo evidenciar en los resultados de las resistencias cuando se a�adi� 25 % de puzolana; pero las resistencias iniciales no alcanzaron a cumplir con la Norma NTE INEN 490:2011 ya que las resistencias est�n ligadas directamente a las fases del cl�nker como la alita (resistencias iniciales) y belita (resistencias finales) las cuales le dan su calidad.

Como conclusi�n el aditivo m�s eficiente para la molienda del cl�nker que produce la empresa y eficiencia en el mejoramiento de la finura y resistencias es el aditivo RGA K155 de la empresa RUREDIL S.P.A. con una dosificaci�n de 0,5 ml. (C4)

 

Recomendaciones

Si la empresa desea implementar en el proceso de molienda final a escala industrial uno de los aditivos investigados, se debe utilizar el aditivo RGA K155 proveniente de la empresa RUREDIL S.P.A. con una dosis de 0,5 (C4) ml del aditivo.

Se debe seguir realizando m�s investigaciones con otros aditivos de otras casas comerciales que existen en el mercado nacional e internacional.

Se debe realizar las mismas investigaciones con aditivos s�lidos naturales como una caliza de m�s alto contenido de carbonato de calcio (> 90 %) o aditivos sint�ticos

 

Referencias

1.             BICZOCY. T., Qu�mica de los Cementos., 5a Ed., Bilbao � Espa�a., URMO.,1978., p. pp. 24 � 29.

2.             DUDA, Walter H., Manual Tecnol�gico del Cemento., T�cnicos Asociados. Espa�a., 1977., p. pp. 1 136.

3.             LABAHN, Hy KOHLHAAS, L., Prontuario del Cemento., 5a Ed., Barcelona Espa�a., T�cnicos Asociados., 1983., p. pp. 152.

4.             INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACI�N (NORMA T�CNICA ECUATORIANA NTE INEN 490:2011)., Quinta revisi�n., Cementos Hidr�ulicos Compuestos. Requisitos.

 

 

�2020 por los autores.� Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).