El superplastificante a base de éter policarboxilato — el PCE — es el aditivo que mantiene el concreto fluido con menos agua. La molécula se ancla en el grano de cemento y la cadena lateral aparta una partícula de la otra. El revenimiento sube sin ahogar la mezcla.
Cuando la arena trae arcilla, en especial una esmectita (la montmorilonita sódica es el caso clásico), esa cuenta se rompe. El revenimiento que existía en el laboratorio desaparece en la planta o en la bomba. Casi siempre el aditivo no “se echó a perder”. Cambió la arena.
Qué hace el PCE en la mezcla
En un cemento limpio, parte del PCE se adsorbe en la superficie del grano y el resto queda en solución, todavía disponible. La cadena de polietilenglicol produce un impedimento estérico: los granos no se acercan, el agua lubrica y la mezcla fluye.
La ventana de dosificación es estrecha. Poco aditivo, y el revenimiento no llega. Demasiado, y aparecen segregación, retardo del fraguado o aire en exceso. Por eso el contenido se fija con los materiales de esa mezcla, no con una tabla escrita para la arena de otro proveedor.
Dónde la arcilla intercepta el aditivo
La arcilla fina tiene una superficie enorme. En la montmorilonita sódica el PCE no se queda afuera: la cadena lateral entra entre las láminas del mineral. Eso es intercalación. El polímero que debía dispersar el cemento queda atrapado en la arcilla.
Ng y Plank describieron el mecanismo en policarboxilatos con cadenas de MPEG. En otro trabajo del mismo año, con cerca de 1% de montmorilonita sódica respecto de la masa de cemento, la extensibilidad de la pasta llegó a caer hasta un 60%, y la sorción del PCE en la arcilla fue del orden de 400 mg por gramo de arcilla — unas cien veces la sorción típica en el cemento Portland. Es un resultado de laboratorio, no una tolerancia de obra. Sirve para dimensionar el problema: poca arcilla activa ya desvía el aditivo.
Lei y Plank compararon esa fragilidad con la de los aditivos más antiguos, a base de naftaleno y de melamina. Esos policondensados no tienen la cadena de óxido de etileno que la arcilla intercala, y sufren menos. También existen PCE diseñados con cadenas laterales que no entran en la lámina de la esmectita. Cambiar de aditivo puede ser un paliativo. Corregir o cambiar la arena es el camino que no depende de una molécula.
Cómo se ve en la obra
La mezcla de laboratorio cierra con un contenido de PCE. En la planta, la misma dosificación no alcanza el revenimiento. El acopio de arena cambió de frente, de proveedor o de contenido de finos, y nadie reabrió el estudio.
La reacción habitual tiene dos atajos, y los dos salen caros. Subir el aditivo “a ojo” puede devolver el revenimiento y traer, junto, segregación, retardo y aire. Agregar agua devuelve el asentamiento y sube la relación agua/cemento: bajan la resistencia a la compresión y la durabilidad, y el vale de entrega sigue diciendo que se respetó la mezcla.
El patrón que delata a la arena es la oscilación. Un día la carga pasa, al día siguiente no, con el mismo cemento y el mismo aditivo. El clima cambia el concreto, pero no con la firma de un lote de agregado.
Pulverulento no es lo mismo que arcilla activa
La NBR 7211 limita el material que pasa el tamiz de 75 µm y los terrones de arcilla en el agregado para concreto. Es la especificación brasileña de agregados. En el papel ocupa el lugar de la ASTM C33, y los límites no son los mismos. El límite importa y no responde la pregunta del PCE. El polvo de trituración y la arcilla esmectítica pasan el mismo tamiz fino y no consumen aditivo del mismo modo. Un fino puede ser casi inerte. El otro es una esponja química.
El ensayo de azul de metileno lee mejor la actividad de esa arcilla: el colorante lo adsorben las arcillas, sobre todo las esmectitas. El método clásico de agregados es la EN 933-9. En un laboratorio brasileño, confirme qué documento sigue el procedimiento antes de comparar una cifra de otro país. El ensayo no sustituye una mezcla de verificación. Avisa que la arena merece esa mezcla.
En la recepción sigue valiendo lo básico que la prisa se salta: procedencia del lote, aspecto del acopio, terrones, humedad real — para no errar el agua — y un revenimiento según la NBR 16889:2020 cuando cambia la arena. Esa norma es el ensayo de revenimiento (asentamiento) con el cono de Abrams. La ASTM C143 y la EN 12350-2 cubren el mismo tipo de medición. Un límite escrito en una de ellas no es un límite en las otras.
Qué hacer con la mezcla
Fijar la arena que se usó en la dosificación. Si el acopio cambió, se reabre la dosis de PCE. La arcilla no se compensa con agua.
Si la contaminación es de un lote, lavar o sustituir el agregado suele salir más barato que convivir con una sobredosis de aditivo.
Si la región solo ofrece arena con algo de arcilla, el estudio tiene que usar esa arena. La pérdida de revenimiento se mide a lo largo del tiempo de transporte. No se estima. Cuando cabe, entra un PCE de mayor tolerancia a la arcilla, acordado con el fabricante y verificado en el mismo lote — no un cambio de marca por un folleto.
Registrar el lote. Sin trazabilidad de la arena, el revenimiento que desaparece se vuelve una discusión de obra en lugar de una variable de control.
El PCE es una herramienta precisa. La arcilla en la arena es una esponja. Los dos en la misma mezcla, sin ensayo, producen un concreto que miente al llegar: parece el del laboratorio y no lo es.
Referencias
- Ng, S.; Plank, J. Interaction mechanisms between Na montmorillonite clay and MPEG-based polycarboxylate superplasticizers. Cement and Concrete Research, v. 42, n. 6, p. 847–854, 2012. DOI: 10.1016/j.cemconres.2012.03.005.
- Ng, S.; Plank, J. Study on the Interaction of Na-montmorillonite Clay with Polycarboxylates. ACI SP-288, p. 1–15, 2012. De este texto salen las cifras de extensibilidad y de sorción citadas arriba.
- Lei, L.; Plank, J. A concept for a polycarboxylate superplasticizer possessing enhanced clay tolerance. Cement and Concrete Research, v. 42, n. 10, p. 1299–1306, 2012. DOI: 10.1016/j.cemconres.2012.07.001.
- ABNT. NBR 7211 — Agregados para concreto. Consultar la edición vigente.
- ABNT. NBR 16889:2020 — Concreto — Determinación de la consistencia por el revenimiento del tronco de cono.
- CEN. EN 933-9 — Tests for geometrical properties of aggregates. Assessment of fines. Methylene blue test. Confirmar el documento que adopta el laboratorio.