El Sistema CUBE de MAPEI: Aditivos para reducir la huella de carbono del hormigón

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 104)

José Antonio Rodríguez; Director Técnico de Aditivos
Norberto García; Admixtures Marketing Manager

Sistema CUBE de Mapei es una nueva e innovadora gama de aditivos de hormigón para ayudar al sector cementero y hormigonero a alcanzar sus objetivos de descarbonización.

La imagen que se tiene del hormigón en la actualidad es que está lejos de ser un material sostenible, especialmente por las emisiones de CO2 asociadas a la fabricación del cemento portland. Dejando a un lado el debate abierto sobre la huella real del hormigón asociada a su vida útil y no solo a su proceso de fabricación, y para reducir esta huella, el sector cementero está adoptando diversas estrategias entre las que se encuentra la reducción del contenido de clínker en la formulación de los cementos, sustituyéndolo por materiales cementicios suplementarios (SCMs). Estas adiciones pueden tener carácter hidráulico (ej. escorias), puzolánico (ej. cenizas) o incluso inerte (ej. filler calizo), aunque estas actúan también, en cierta medida, como dispersantes del cemento.

Cuando hablamos de la huella de carbono del cemento es importante considerar las emisiones de CO2, expresadas en kg CO2-eq/kg, asociadas a la fabricación del clínker y a cada SCM así como el transporte de materiales desde su origen hasta la fábrica de cemento o molienda para poder ampliar así el alcance del Análisis de Ciclo de Vida.

A modo ilustrativo, se incluye en la Tabla 1 las emisiones de CO2 asociadas a la fabricación de clínker y se compara con las generadas en la obtención de los materiales cementicios suplementarios más utilizados en la industria del cemento.

La sustitución parcial de clínker por estas adiciones reduce la huella de carbono del cemento lo que nos permite fabricar hormigones más sostenibles con el medio ambiente y que podemos hacer incluso “más verdes” si incorporamos áridos reciclados o de mejor calidad que hayan sido inicialmente descartados para hormigón.

Sin embargo, la descarbonización del cemento, principalmente por la sustitución parcial del clínker por materiales cementicios suplementarios, presenta algunas limitaciones que impactan directamente en el comportamiento del hormigón en estado fresco (ej. aumento de la demanda de agua, empeoramiento de la reología, pérdida de la trabajabilidad en tiempos inferiores a 30 minutos, etc.) y en sus prestaciones mecánicas tanto a edades tempranas (ej. bajo desarrollo de resistencias a corto plazo) como a largo plazo (ej. bajas resistencias finales a 28 días derivadas de la lenta recuperación de estos cementos, adiciones extra de agua para mantener la consistencia y trabajabilidad, etc.)

En principio, podríamos pensar que estas limitaciones son fácilmente superables aumentando la dosificación de aditivo en la mayoría de los casos. Sin embargo, hay que entender que estos cementos, en general, más lentos y con peor mantenimiento de la trabajabilidad, se comportan de forma diferente a los que tenemos habitualmente en el mercado (CEM I y II/A) y para los que ya existen formulaciones altamente eficientes basadas en lignosulfonatos y polímeros acrílicos.

Desde nuestra propia experiencia, y siendo conscientes de que la tecnología actual de aditivos es insuficiente para fabricar estos hormigones de baja huella de carbono con fiabilidad y robustez, hemos desarrollado una nueva e innovadora gama de aditivos de hormigón para ayudar al sector cementero y hormigonero a alcanzar sus objetivos de descarbonización de cara a los años 2030 y 2050.

Esta nueva gama, denominada Sistema CUBE, empezó su andadura en 2023 y ya está siendo comercializada en muchas centrales de hormigón por toda España que, en un claro compromiso por la Sostenibilidad, están fabricando hormigones con cementos con baja huella de carbono (o cementos ternarios) (ej. CEM III, IV y/o V). Las ventajas de esta pionera tecnología (que no se basa en los aditivos acrílicos y lignosulfonatos tradicionales) es que favorece y optimiza las reacciones químicas de todas las fases minerales, incluyendo el clínker y todos los SCMs, lo que nos permite:

  • Aumentar el porcentaje de sustitución de clínker por estas adiciones, manteniendo en todo momento las mismas prestaciones mecánicas tanto a cortas edades como tardías.
  • Conseguir óptimas resistencias finales de un hormigón fabricado con un cemento ternario, a igualdad de dosificación, que el obtenido con un cemento tipo II.
  • Reducir el contenido de cemento, siempre que así lo permita la Instrucción y/o el Código Estructural, para una misma resistencia final.
  • Potenciar el empleo de áridos reciclados o de menor calidad para poder dar un paso más en la fabricación de hormigones de baja huella de carbono. De esta forma, la estrategia de sostenibilidad no se basa exclusivamente en la sustitución de un cemento rico en clínker (ej. CEM I o CEM II/A) por otro con mayor contenido de SCMs (ej. CEM III, IV y/o V), sino que se favore-ce el empleo de otros áridos disponibles, reduciéndose así la explotación de los recursos minerales (ej. áridos de cualquier naturaleza, áridos absorbentes, reciclados, etc.)
Tabla 1. Comparación entre las emisiones de CO2 generadas en la fabricación de un cemento Portland tipo I vs. a las de los materiales cementicios suplementarios más empleados en la formulación de cementos.

Toda esta familia de aditivos incorpora una tecnología puntera desarrollada en nuestros Laboratorios de I+D+i que permite “soluciones a la carta” para adaptarla a los cementos existentes y futuros del mercado español. Además, nuestro Sistema CUBE fue recientemente reconocido en la primera edición de los Premios de la Confederación Nacional de la Construcción donde obtuvo un diploma en la categoría de “Mejor Iniciativa Tecnológica con Beneficio Medioambiental”, siendo la primera empresa asociada a la Asociación Nacional de Fabricantes de Aditivos para Hormigón y Morteros (ANFAH) en recibir este galardón.

El Sistema CUBE incorpora, entre otros, activadores para maximizar la hidratación de las fases de aluminato (C3A y C4AF) y superplastificantes para cementos mixtos, híbridos y que permiten su empleo con áridos reciclados o de menor calidad (ej. áridos arcillosos y/o absorbentes).

El éxito de nuestro Sistema se basa en dos pilares fundamentales: la robustez y la mejora de prestaciones (Figura 1).

Figura 1. Pilares del Sistema CUBE de Mapei.

La robustez de la gama se consigue mediante el empleo de superplastificantes (especialmente diseñados para cementos tipo III, IV y V) que incorporan una química especial para áridos reciclados y/o de menor calidad (Tecnología Re-Con AGG de Mapei) así como extendedores de trabajabilidad específicos para garantizar en todo momento una reología apropiada que mantenga la trabajabilidad del hormigón sin hacerlo viscoso. Este portafolio de superplastificantes de nueva generación se denomina Dynamon Cube.

Esta línea inicial de aditivos superplastificantes de la gama Dynamon CUBE se ha visto recientemente ampliada por la aparición de una segunda generación de aditivos, tratando siempre de desarrollar soluciones a medida para los retos que se nos presentan día a día. Todo ello es fruto de nuestra experiencia en plantas de hormigón y prefabricado durante este primer año de comercialización en España y está enfocada en optimizar la fluidez y el mantenimiento de la consistencia con los nuevos y complejos cementos ternarios.

Esta estrategia forma parte de nuestro compromiso dinámico por aportar soluciones reales y funcionales para todos los cementos bajos en clínker que así lo requieran. Mapei quiere ser una palanca de cambio en la descarbonización del sector a través de su conocimiento y experiencia en el diseño de aditivos para hormigón, prefabricado y molienda (Gama M.A.P.E / C-C).

Así mismo, y en caso necesario, el Sistema CUBE también puede incorporar otros aditivos para la mejora de prestaciones de los hormigones a través de una nucleación secundaria propia y patentada por Mapei, una mejora de la reacción puzolánica y una activación alcalina específica. Estos aditivos de la línea Mapecube proporcionan mayores prestaciones mecánicas al hormigón y permiten optimizar los contenidos de cemento.

Los aditivos del Sistema CUBE también pueden ser empleados con éxito en morteros autonivelantes para suelo radiante (Foto 1), hormigones estructurales con altas exigencias prestacionales y/o fabricados con materiales de peor calidad (Foto 2) y pavimentos.

Foto 1. Mortero autonivelante para suelo radiante fabricado con CEM II/A-M (V-L) 42,5 R y aditivos del Sistema CUBE de Mapei.
Foto 2. Hormigón estructural de altas prestaciones fabricado con CEM II/A-M (V-L) 42,5 R y aditivos del Sistema CUBE.

En este sentido, hay que recordar que, si queremos conseguir una verdadera reducción de la huella de carbono en el hormigón, la sustitución de cemento por otro con menor contenido en clínker debe realizarse sin aumentar su dosificación o incluso reducirla (si así lo permite la EHE-08 y/o el Código Estructural en función de los ambientes de trabajo).

Si el cambio a un CEM III, IV o V implica un incremento en el contenido de cemento (por ejemplo, con respecto a un CEM II), estaremos perdiendo parte del potencial para reducir la huella de carbono del hormigón y el planteamiento de descarbonización será más caro e ineficiente.

Por lo tanto, y para concluir, el éxito del Sistema CUBE de Mapei se basa en que permite obtener un comportamiento y unas prestaciones mecánicas similares en hormigones dosificados con cementos ternarios a igualdad de dosificación (e incluso inferiores) que los obtenidos con cementos más ricos en clínker (ej. CEM I y CEM II/A).

www.mapei.es

0 comentarios

Dejar un comentario

¿Quieres unirte a la conversación?
Siéntete libre de contribuir!

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *