Grupos de Investigación


Grupo de la Química del Cemento

Dentro del Grupo de la Química del Cemento se trabaja actualmente en las siguientes líneas principales de investigación:

Cemento Portland

1. Valorización de residuos en la fabricación de cementos

Objetivo general:explorar la fabricación de cemento Portland a partir de diferentes residuos o subproductos industriales. Dentro de esta línea se trabaja en:

  • Valorización energética de residuos (harinas cárnicas, neumáticos troceados, fangos de ETAP y EDAR, carbón activo de ETAP no reciclable) como combustible alternativo en hornos de cemento.
  • Reutilización de residuos cerámicos y de fangos EDAR inertizados con cal como materias primas alternativas en la preparación de crudos de cemento Pórtland y cementos belíticos.

2. Modificaciones nanoestructurales en pastas de cemento Portland:

Objetivo general: mejorar e incrementar los conocimientos actuales en torno a la composición, morfología, microestructura y propiedades del los geles CSH. Se trabaja en:

  • Estudiar la influencia de la composición de las fases anhidras, de la presencia de nanosílice, del tiempo de reacción y de la temperatura sobre las características de los geles CSH obtenidos en la hidratación de fases del clínker Pórtland.
  • Modelizar el proceso de formación del gel C-S-H producido por hidratación de C3S, C3S+C2S y cemento gris y cemento blanco. Caracterización nanoestructural. Proceso de lixiviación de Ca.

3. Durabilidad del cemento Portland:deterioro por formación de taumasita.

Objetivo general: Desarrollar cementos resistentes al ataque por sulfatos ya sea por formación de etringita o de taumasita. Se trabaja en:

  • Conocer que factores determinan la expansión de la esfera de coordinación del Si desde tetraédrica a octaédrica en disoluciones cuya composición supera el producto de solubilidad de la taumasita;
  • Estudiar la influencia de los aditivos añadidos al hormigón en la formación de taumasita.
  • Estudiar el efecto de la adición witerita al cemento y valorar dicho material como posible inhibidor del ataque por sulfatos.

Aditivos para el hormigón

Objetivo general:Estudiar el efecto de aditivos orgánicos para el hormigón en diferentes sistemas cementantes: cementos Portland, cementos de aluminato de calcio y cementos alcalinos.

1. Compatibilidad de aditivos para el hormigón con diferentes materiales cementantes.

  • Determinación de la adsorción de aditivos en pastas de cemento, fases sintéticas y adiciones del cemento.
  • Estudio y evaluación del mecanismo de estabilización estérica aportada por aditivos superplastificantes mediante técnicas de AFM.
  • Comportamiento reológico de pastas y morteros de hormigones en presencia de aditivos.
  • Desarrollo de nuevos aditivos químicos.
  • Efecto de los aditivos en la hidratación y propiedades de cemento, morteros y hormigones.
    • Estudio del proceso de hidratación de pastas de cemento en presencia de aditivos.
    • Microestructura de pastas y morteros de cemento aditivazos
    • Propiedades mecánicas de morteros de cemento en presencia de aditivos
    • Durabilidad de morteros de cemento: humedad-secado, carbonatación, hielo-deshielo, etc

Cementos y Hormigones Alcalinos

Objetivo General:Desarrollo de nuevos materiales cementantes.

Los cementos alcalinos se obtienen por activación alcalina de materiales silicoaluminosos (cenizas volantes, escorias de horno alto, metacaolín, etc.) y son materiales que fraguan y endurecen en medios fuertemente básicos.

En un marco muy limitado de antecedentes científicos y bibliográficos se han alcanzado los siguientes objetivos.

  • Establecimiento de las bases en las que se sitúa la síntesis de estos materiales con la definición de variables y rangos de variación de las mismas
  • Definición de las etapas y mecanismos de activación con desarrollo de modelos conceptuales.
  • Caracterización física, química, mecánica y mineralógica del nuevo material e identificación del principal producto de reacción de la activación alcalina del metacaolín o de las cenizas volantes, el gel N-A-S-H y del de activación de escorias de horno alto Gel C-A-S-H.
  • Desarrollo de hormigones de ceniza y de escorias activadas. 
  • Diseñode matrices para inmovilizar especies químicas tóxicas, peligrosas y radiactivas(Boro, Cesio, Arsénico, Plomo y Cromo).
  • Rango de compatibilidad de geles N-A-S-H, C-A-S-H y C-S-H
  • Compatibilidad entre el cemento portland y el cemento alcalino.
  • Desarrollo de cementos de altas resistencias por activación alcalina de mezclas de 30% de clínker Pórtland y 70% de ceniza volante.
  • Preparación de nuevos cementos y hormigones alcalinos a partir de residuos vítreos.
  • Nuevos activadores: activación química y mecánica.
  • Propiedades y características de los nuevos cementos y morteros de escoria activada.
  • Durabilidad. Efecto de aditivos orgánicos en la mejora de sus propiedades. Comportamiento reológico.  Desarrollo de nuevos sistemas

Se trabaja en:

  • Estructuras y microestructuras de los nuevos cementos
  • Cinética de formación de fases y estudios de estabilidad termodinámica de las mismas en sistemas que incorporan promotores de cristalización zeolitica (percloratos, arseniatos, fosfatos, etc.).
  • Síntesis de geles con composiciones similares a los “precursores zeolíticos” que se generan durante la activación alcalina de cenizas volantes y metacaolines. Aplicación de técnicas de síntesis “sol-gel”
  • Empleo de activadores alcalinos sólidos. Elaboración de nuevos cementos.
  • Evolución mecánica a temperatura ambiente de diferentes sistemas (mezclas) sólidos que contengan un elevado contenido de ceniza volante, en condiciones de activación con disoluciones alcalinas concentradas. Estudios reologicos de las pastas frescas.
  • Compatibilidad entre el “precursor zeolítico” y el gel CSH.
  • Estudios mecánicos orientados a conocer los módulos de deformación longitudinal y transversal del material; el coeficiente de Poisson; comportamientos de retracción y fluencia; comportamiento en fisuración y rotura de elementos estructurales pretensados; etc .
  • Estudios de durabilidad: comportamiento de los hormigones alcalinos frente a agentes agresivos; corrosión de las armaduras; resistencia al fuego; reacción árido-álcali, etc.

Conservación del Patrimonio Histórico y Cultural 

  • Causas mecanismos y efectos del deterioro en materiales del Patimonio construido.
  • Interacción de productos de conservación con el material pétreo: estudio de antigraffities, hidrofugantes, consolidantes etc.
  •  Desarrollo de nuevos morteros de reparación.

Grupo Reciclado de Residuos

Objetivo General: Actividad

El aprovechamiento al máximo de cualquier subproducto generado durante un proceso industrial tiene que tener carácter prioritario. Una de las formas de reciclar estos materiales, es buscar aplicaciones concretas de uso que sean factibles con las características de los mismos. Una de las ventajas que presenta el sector de la construcción es que, al margen de poder digerir ingentes cantidades de productos, admite una gama inmensa de calidades, lo que permite confeccionar una gran panorámica de materiales, cada uno adecuado para un uso concreto. Este Grupo de Investigación establece las bases científicas, técnicas, medioambientales y sociales para la elaboración de nuevas matrices cementantes más ecoeficientes utilizando residuos y materiales de desecho. 

LINEAS FUNDAMENTALES DE INVESTIGACION FUTURA DENTRO DE ESTE OBJETIVO

I.- Valorización de Residuos y Desechos Industriales como adiciones activas al cemento

En el desarrollo de esta línea de investigación se contempla:

a.- Aspectos científicos

Caracterización del material, viabilidad de uso, cinética de reacción, estabilidad de las fases hidratadas, aplicación de modelos cinético-difusivo y termodinámico de la reacción puzolánica, aspectos microestructurales y morfológicos. 

b.- Aspectos técnicos

Diseño de nuevas matrices de base de cemento Pórtland, comportamiento reológico de las nuevas matrices, propiedades mecánico-resistentes, estabilidad de volumen, durabilidad.

c.- Aspectos medioambientales y de salud

Detección y cuantificación de elementos contaminantes, efectos de lixiviación y fijación de elementos contaminantes en las matrices cementantes, elementos catalogados como alérgenos en cementos.

II.- Diseño de Nuevas Matrices Cementantes para Morteros y Hormigones

En el desarrollo de esta línea de investigación se contempla:

a.- Valorización de residuos y desechos industriales (adición activa y arido reciclado) en morteros y hormigones

Diseño de morteros y hormigones de alta porosidad.

Diseño de morteros y hormigones no tradicionales en adaptación a la normativa vigente.

b.- Aditivos y otros

Nuevos productos de base orgánica procedentes de residuos y desechos industriales como aditivos hidrofugantes.

Nuevos productos de base orgánica procedentes de residuos y desechos industriales como desmoldeantes.

III.- Restauración: Evaluación de Tratamientos

Caracterización de los materiales y de sus procesos de degradación. 

Valoración de la eficacia de los tratamientos de reparación.

Estudio y diseño de morteros de reparación compatibles con los originalmente utilizados.

Estudio de las variaciones cromáticas en las materiales de construcción y su relación con los procesos de deterioro.

Estudio, comprensión, conservación y restauración del Patrimonio Histórico y Cultural

Grupo de Materiales Ecoeficientes para la Construcción

LINEAS FUNDAMENTALES DE INVESTIGACION FUTURA DENTRO DE ESTE OBJETIVO

2. Cementos y Morteros:

  • Microestructura, gel C-S-H, Porosidad y Fase Acuosa de los Poros.
  • Durabilidad: Ataque por sulfatos, cloruros, boratos, fosfatos, carbonatación.
  • Curado acelerado.
  • Aditivos.
  • Adiciones puzolánicas

3. Medio Ambiente:

  • Valorización y Confinamiento de Residuos Tóxicos y Radioactivos
  • Diseño de Nuevas Matrices Confinantes
  • Lixiviación.
  • Nuevos tipos de Cementos de bajo CO2 y bajo coste energético
  • Procesos Ecoeficientes
  • Materias Primas Alternativas
  • Tratamiento Hidrotermal.