La forma de reducir el contenido de agua en una mezcla de concreto, sin sacrificar la trabajabilidad, es mediante el uso de aditivos reductores de agua. Los reductores de agua y los superplastificantes, entre otros aditivos para concreto, se han vuelto esenciales en la industria del concreto premezclado. ¿Pero cómo surgieron estas formulaciones químicas?
El origen del reductor de agua
MASSACHUSETTS – En 1930, la Corporación Cabot tuvo un problema. Como uno de los principales productores de negro de humo, la compañía había prometido a la Commonwealth un concreto negro para el carril central de la Ruta 1 de Estados Unidos en Avon. El carril más oscuro indicaría a los automovilistas que el carril central estaba destinado para pasar/rebasar. Sin embargo, las muestras de prueba del concreto de Cabot seguían saliendo grises y con manchas, ciertamente no lo suficientemente oscuras como para marcar el carril de paso.
Cabot se acercó a Dewey and Almy Chemical Company, en Cambridge. (Dewey and Almy fue adquirida por GCP Applied Technologies (GCP), luego W.R. Grace, en 1954.) Dewey y Almy habían estado experimentando con el condensado de formaldehído de sulfonato de naftaleno (NSFC) como una ayuda de emulsión para la polimerización de caucho artificial en compuestos para sellar latas. Efectivamente, una vez aplicado en el concreto, el NSFC dispersó el negro de carbón muy bien, lo que hizo un pigmento negro uniforme.
Pero lo más importante, las pruebas también revelaron que el concreto era sorprendentemente más resistente que el concreto sin color. Los investigadores de Dewey y Almy se dieron cuenta de que estaban en algo. La investigación adicional condujo a una comprensión de que el NSFC estaba dispersando el cemento, junto con el negro de carbón. Esto redujo la demanda de agua para el concreto.
En 1932, Dewey y Almy solicitaron patentar este proceso. La patente decía: “Método para aumentar la plasticidad de una mezcla de concreto de cemento que consiste en aumentar el número de partículas discretas disponibles para la hidratación dispersando las partículas de cemento individuales a través de la masa acuosa mediante la adición de un agente dispersante de cemento”.
Sin embargo, debido al alto costo de el NSFC en ese momento, Dewey y Almy buscaron un agente dispersante alternativo. El lignosulfonato, derivado del proceso de sulfito para la fabricación de papel, cumplió esa necesidad de dispersión, pero tendió a causar demasiado retardo en el cemento. Investigaciones posteriores descubrieron que la adición de pequeñas cantidades de compuestos, llamados alcanoláminas, anulaba gran parte del retardo del cemento. Se emitieron más patentes. Dewey y Almy también se expandieron en soportes en molienda para la fabricación de cemento basadas en la misma tecnología. Esta atención hipercentrada a la investigación y el desarrollo de aditivos, junto con el fuerte beneficio económico, condujo a una rápida aceptación de los reductores de agua para el concreto.
Avance rápido de 30 años
Investigadores japoneses y alemanes descubrieron un NSFC hecho especialmente y un material similar llamado condensado de melamina sulfonato formaldehído (MSFC) podría formularse y adicionarse en el concreto a dosis más altas para lograr lo que ahora llamamos “superplastificantes”, que producen una reducción de agua del 12-20%.
Estos se volvieron críticos para el concreto de alto rendimiento, en alta demanda. Por ejemplo, el cambio de marcos de acero a marcos de concreto en edificios de gran altura no hubiera sido posible sin la tecnología de superplastificante.
Más recientemente, los policarboxilatos (PCE) han impactado a la industria y ahora son la tecnología de reducción de agua dominante para el concreto. Su química permite un amplio grado de ajuste fino para diferentes propiedades en el concreto. Se realizan investigaciones en todo el mundo para mejorarlas aún más.
Hoy, esta investigación continúa también en Cambridge, donde se inventó el primer reductor de agua. En la sede de GCP, los investigadores se esfuerzan diariamente para mejorar aún más los últimos aditivos de concreto y aditivos de cemento. GCP también ha creado un nuevo avance para la industria del concreto premezclado: la gestión del concreto en tránsito. Este sistema de vanguardia aprovecha el Internet de las cosas (IoT) para monitorear, medir y gestionar el revenimiento del concreto entre la planta y el sitio de trabajo, a través de adiciones automáticas de agua y aditivo en el tambor giratorio del camión de concreto.
