Pigmentos de óxido de hierro e hidratación del cemento: su efecto sobre el tiempo de fraguado y la resistencia

En resumen: El pigmento de óxido de hierro es un polvo fino, y los polvos finos compiten con todos los demás componentes de la mezcla de hormigón por agua y aditivos. En la mayoría de las plantas, el efecto sobre el tiempo de fraguado y la resistencia a los 28 días es pequeño y se culpa al pigmento cuando la causa real radica en otro lugar. Prepare una mezcla de control y una mezcla coloreada utilizando el mismo cemento, la misma relación agua-cemento y las mismas condiciones de curado, y luego compare el tiempo de fraguado y los resultados de los ensayos con probetas cúbicas. Ese único par de mezclas responde a la pregunta real que su cliente le plantea.

Una planta de dosificación cambia de color un viernes y los resultados de las probetas resultan bajos el martes. El pigmento es el primero en ser señalado, porque es lo único que cambió de forma visible. A veces esa acusación es justa; con frecuencia, no lo es.

Esto es lo que realmente ocurre en la mezcladora cuando se añade color.

El pigmento constituye un segundo polvo en un sistema saturado.

Los granos de cemento se hidratan y, al hacerlo, absorben agua y liberan calor. El óxido férrico rojo (Fe2O3) no hace ninguna de las dos cosas. Es químicamente inerte en un sistema de cemento Portland, razón por la cual conserva su color durante décadas.

Lo que sí aporta es superficie. Un pigmento, a la dosis típica empleada en hormigones coloreados integralmente, añade una gran cantidad de partículas muy finas. Esas partículas requieren agua y la demandan justo en el momento en que la mezcla aún está plástica. El resultado suele ser un ligero aumento en la demanda de agua y una mezcla plástica que se siente ligeramente más rígida para el mismo asentamiento.

Existe un segundo efecto que sorprende a las plantas. Las superficies finas del pigmento pueden retirar parte del aditivo aireante o reductor de agua antes de que este llegue al cemento. La dosis que anotó en la tarjeta de amasado sigue estando en el tambor; sin embargo, menos cantidad de ese aditivo está cumpliendo su función.

El tiempo de fraguado es donde primero lo nota

La fraguación es un evento térmico y químico. El silicato tricálcico (C3S, la fase principal que aporta resistencia en el cemento Portland) comienza a reaccionar y la pasta se vuelve más rígida. Cualquier factor que ralentice el acceso del agua a los granos de cemento desplaza dicha curva hacia la derecha.

En la práctica, una mezcla pigmentada suele fraguar ligeramente más tarde que la mezcla de referencia. Un retraso de diez o veinte minutos es habitual y normalmente inofensivo. Lo importante es determinar si dicho desplazamiento es constante y si varía conforme aumenta la dosis de pigmento.

Existen dos métodos para resolverlo. La aguja Vicat (ASTM C191, ensayo de penetración sobre pasta) proporciona un valor numérico preciso en el laboratorio. El método de resistencia a la penetración (ASTM C403, sonda introducida en mortero tamizado) funciona mejor con una mezcla real que contenga áridos. Cualquiera de ambos métodos, aplicado tanto a una muestra de referencia como a una pigmentada procedente del mismo lote de cemento, permite cuantificar la magnitud del desplazamiento.

Separar el pigmento de todo lo demás

La pérdida de resistencia tiene muchos factores causales: variación del lote de cemento, humedad del árido, tolerancia en la dosificación, curado y temperatura de la colocación afectan todos al valor. Si se modifica simultáneamente el pigmento y la mezcla, no se obtiene ninguna conclusión útil.

Mantener el ensayo de control riguroso: mismo silo de cemento, misma pila de áridos, misma relación agua/cemento (a/c, peso de agua dividido por peso de cemento), mismo lote de aditivos. Modificar únicamente el pigmento. Elaborar probetas cilíndricas con ambas mezclas, curarlas juntas y ensayar su resistencia a los 7 y 28 días según ASTM C39.

Si la mezcla con pigmento presenta resistencias inferiores al control en ambos tiempos y la diferencia aumenta, existe un efecto real y la dosis es el primer factor a revisar. Si las diferencias entre ambas se encuentran dentro de la dispersión habitual de sus propios ensayos, el pigmento no es la causa del problema y debe investigarse el curado y la humedad.

Sé honesto también con la dispersión. Dos cilindros no constituyen una evidencia. Las plantas de dosificación que discuten sobre medio megapascales con cubos individuales suelen estar discutiendo sobre ruido.

Tres aspectos que importan más que el color

Dosis del pigmento por peso, no por cucharón. Un pigmento pesado con precisión hasta el kilogramo más cercano en un lote de 2 metros cúbicos es aceptable. Un pigmento añadido con pala no lo es, y la variación de color resultante se suele atribuir al proveedor.

Tiempo de dispersión. Un pigmento incorporado al final del ciclo y descargado treinta segundos después nunca se dispersa adecuadamente. Se producen estrías y la mezcla resultante se comporta de forma distinta a la probada en el laboratorio. Otórguele un intervalo completo de mezcla y observe la descarga.

Curado, siempre. El hormigón coloreado se evalúa por su superficie, y es precisamente en la superficie donde los efectos del curado se manifiestan primero. Una losa pigmentada que se seca prematuramente presenta un aspecto irregular y se interpreta erróneamente como un defecto del pigmento. Normalmente no lo es.

Donde la planta comete errores casi siempre es aquí, en estos tres aspectos, y no en el tambor de pigmento.

Una prueba que responde a la pregunta en una sola mezcla.

1. Utilice el número de lote del cemento que realmente empleará y mantenga las mezclas de control y de prueba con ese mismo lote.
2. Fije la relación agua-cemento y la dosis de aditivo sobre papel antes de comenzar, y anote el asentamiento que desea alcanzar.
3. Prepare una mezcla de control sin pigmento. Moldee cilindros y realice una lectura de fraguado Vicat o de penetración.
4. Prepare la mezcla con pigmento a la dosis de producción. Utilice el mismo cemento, los mismos áridos y la misma relación agua-cemento. Moldee y lea de la misma manera.
5. Registre el asentamiento en ambas mezclas. Si la demanda de agua varió, anote cuánta agua o aditivo fue necesario para recuperar el asentamiento objetivo.
6. Rompa los cilindros a los 7 y 28 días. Guarde los resultados junto con los registros de la mezcla, no en el cuaderno de alguien.
7. Si emplea más de una dosis de pigmento en producción, repita la prueba en el extremo superior del rango. El efecto depende de la dosis.
8. Conservar una muestra retenida del lote de pigmento (la muestra aprobada guardada para su comparación) y del lote de cemento juntas, de modo que el argumento del próximo año cuente con pruebas que lo respalden.

Lo que le debe el proveedor de pigmentos en este caso

Un proveedor de pigmentos no puede indicarle cómo se comporta su producto en su mezcladora. Puede informarle qué contiene y garantizarle el mismo producto lote tras lote, de modo que su ensayo siga siendo válido.

Fabricamos pigmentos de óxido de hierro desde hace 26 años, produciendo tonalidades rojas (Fe2O3), amarillas (α-FeOOH), negras (Fe3O4), marrones, así como grados compuestos verdes y azules para hormigón, mortero, asfalto, recubrimientos, plásticos y caucho. Nuestro pedido mínimo es de 1 tonelada (1.000 kg); las cantidades para ensayos pueden extraerse del mismo lote de producción al que hace referencia la cotización, suministrándose conjuntamente el número de lote y el certificado de análisis.

Si está buscando cumplir un tiempo determinado o una resistencia específica en una mezcla coloreada, envíenos el diseño de la mezcla y el lote de cemento que está utilizando. Ajustaremos el lote de pigmento a dicho diseño, de modo que la única variable en su ensayo sea aquella que realmente desea evaluar.

Contacto: [email protected] | +86-13400211655