Química del cemento

Misión

El grupo de Química del Cemento creado en 1986 cuenta con una larga experiencia en el estudio, desarrollo y la caracterización de materiales de construcción, especialmente en cementos y hormigones. Gran parte de sus líneas de investigación están orientadas hacia el desarrollo de nuevos materiales con menor huella de carbono, más sostenibles y con mejores prestaciones mecánicas y durables. Los principales intereses del grupo se pueden resumir en: i) Química del cemento y el hormigón (procesamiento, hidratación, reologia, propiedades, durabilidad, aditivos, adiciones, etc.); ii) Desarrollo de nuevos cementos y hormigones: cementos especiales, cementos belíticos, cementos alcalinos (Geopolímeros), cementos híbridos, etc. ii) Materiales para la conservación del patrimonio histórico y cultural.

El Grupo de la Química del Cemento es pionero, tanto a nivel nacional como internacional, en el desarrollo de cementos de baja energía y en nuevos conglomerantes basados en la activación alcalina de aluminosilicatos.

Sus trabajos de investigación científica y técnica en el campo de los materiales de construcción se lleva a cabo en el marco de proyectos nacionales e internacionales (más de 40 proyectos de investigación en los últimos 10 años) y a través de contratos de investigación con el sector público y privado (como soporte tecnológico para la industria de la construcción (nacional e internacional). Es un grupo de investigación con una muy notable producción científica, como lo demuestran sus más de 100 artículos en revistas de alto impacto en los últimos 10 años. Son autores también de varias patentes de invención. También tienen una gran experiencia en la formación de investigadores con más de 12 Tesis leídas en los últimos 10 años. Es un grupo de referencia y acoge en estancias temporales estudiantes nacionales y extranjeros (pre y post-doctorales) en sus laboratorios.

Personal

Líneas de investigación

Cemento Portland

Objetivo general: explorar la fabricación de cemento Portland a partir de diferentes residuos o subproductos industriales. Valorización de residuos en la fabricación de cementos

  • Estudio de la radioactividad natural (NORM) en cementos y materias primas para la fabricación de los mismos. Efecto de adiciones minerales y otros materiales suplementarios
  • Objetivo general: Conocer la influencia de residuos NORM en la preparación y propiedades de cementos y hormigones (convencionales y cementos activados alcalinamente/geopolímeros).

Hidratación y durabilidad del cemento Portland

Objetivo general: Desarrollar cementos resistentes al ataque por sulfatos ya sea por formación de etringita, taumasita, yeso, etc:

  • 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.

Cementos y hormigones especiales

Objetivo general: Conocer la capacidad de distintos aluminatos cálcicos como activadores de ternesita.
Estudiar la hidratación de distintos aluminatos cálcicos sintéticos en presencia de ternesita y en medios de distinta alcalinidad.
Se trabaja en: modelizar termodinámicamente dichos procesos.

  • Síntesis de fases puras presentes en cementos.
  • Estudios de hidratación
  • Hidratación de distintos aluminatos cálcicos y silicatos cálcicos sintéticos de forma aislada o por su interacción conjunta en medios de distinta alcalinidad., así como su interacción con aluminosilicatos (SCMs).
  • Hormigones con áridos reciclados. Comportamiento y propiedades

Aditivos químicos para el hormigón

Objetivo general: Estudiar el efecto de aditivos químicos para el hormigón en diferentes sistemas cementantes: cementos Portland, cementos de aluminato de calcio y cementos alcalinos.
Se trabaja en dos areas:
a) – Conocer la influencia de aditivos superplastificantes en el comportamiento reológico de pastas, morteros y hormigones. Medida de la adsorción de dichos aditivos sobre cemento Pórtland así como sobre adiciones minerales;
b) En la formulación de nuevas recetas químicas que además de aportar a los hormigones las propiedades habituales de fluidificación, modificación de los contenidos de aire, etc., también potencien de forma significativa el desarrollo mecánico a primeras edades.
Se trabaja en:

  • Determinación del grosor de la capa de polímero adsorbido mediante Microscopía de Fuerzas Atómicas (AFM).
  • Establecer los mecanismos de dispersión ejercidos de aditivos superplastificantes.
  • Compatibilidad de aditivos para el hormigón con diferentes materiales cementantes.
  • Efecto de los aditivos en la hidratación y propiedades de cemento, morteros y hormigones.
  • Caracterización de la microestructura de pastas y morteros de cemento aditivados
  • Durabilidad de morteros
  • Desarrollo de nuevos aditivos químicos

Cementos y Hormigones Alcalinos (Geopolimeros)

Objetivo General: Desarrollar de nuevos materiales cementantes basados en la activación alcalina de diversos materiales de naturaleza silicoaluminosa (subproductos industriales (cenizas volantes, escorias vítreas de horno alto…), arcillas, rocas volcánicas, etc.)
Se trabaja en: el establecimiento de las bases científicas en las que se sitúa la síntesis de estos nuevos materiales cementantes con la definición de variables y rangos de variación de las mismas. La definición de las etapas y mecanismos de activación con desarrollo de modelos conceptuales y la caracterización física, química, mecánica y mineralógica de los nuevos

  • Desarrollo y caracterización física, mecánica, mineralógica y microestructural de pastas, morteros y hormigones de ceniza volante y de escorias activadas.
  • Definición de las etapas y mecanismos de activación con desarrollo de modelos conceptuales.
  • Comportamiento reológico de cementos, morteros y hormigones de cementos alcalinos.
  • Efecto de aditivos orgánicos en las propiedades.
  • Desarrollo de nuevos activadores alcalinos a partir de residuos o subproductos industriales (residuos vítreos, biomasas, etc)
  • Nuevos cementos y hormigones alcalinos de multicomponentes (naturales y/o residuos industriales)
  • Investigar la viabilidad de diferentes residuos sólidos y/o líquidos como posibles precursores o activadores para elaborar cementos alcalinos
  • Desarrollo de nuevos cementos y hormigones alcalinos a partir de residuos vítreos.
  • Elaboración de vidrios sintéticos a partir de productos naturales o sub-productos industriales a temperaturas inferiores a 1200ºC susceptibles de ser activados alcalinamente.
  • Diseño de matrices para inmovilizar especies químicas tóxicas, peligrosas y radioctivas (Boro, Cesio, Arsénico, Plomo, Cromo, Niquel, etc.).
  • Desarrollo de hormigones alcalinos con áridos reciclados
  • Durabilidad de cementos, morteros y hormigones alcalinos.
  • Efecto de aditivos orgánicos en la mejora de sus propiedades. Desarrollo de nuevos aditivos compatibles en los sistemas alcalinos

Cementos y hormigones híbridos

Objetivo General: Aunando los conocimientos del cemento portland y de los cementos alcalinos se trabaja en desarrollar cementos con muy bajos contenidos de Clinker de cemento portland o Clinker belitico, y elevados contenidos de aluminosilicatos.
Se trabaja en: el establecimiento de las bases científicas que permitan incrementar la reactividad de los materiales suplementarios (que pasan a ser el componente principal) al objeto de desarrollar un buen comportamiento mecánico resistente a edades iniciales.

  • Desarrollo de cementos de altas resistencias por activación alcalina de mezclas de silicoaluminatos con bajos porcentajes de Clinker (<30%)
  • Síntesis de geles (C-S-H, C-(A)-S-H, C-A-S-H, C,N-A-S-H, N-A-S-H), estudios de compatibilidad, efecto del pH y del contenido de Calcio en su estabilidad. Aplicación de técnicas de síntesis “sol-gel”
  • Compatibilidad entre el cemento portland y el cemento alcalino.
  • Activación mecánica y químico-mecánica de SCMs (ceniza volante, escorias, puzolanas, etc) para mejorar su reactividad en la elaboración de cementos híbridos. Estructuras y microestructuras de los nuevos cementos
  • Desarrollos industriales; aplicaciones en obra civil y en impresoras 3D

Materiales para la conservación del Patrimonio Histórico y Cultural

Objetivo: Estudiar causas mecanismos y efectos del deterioro en materiales del Patimonio construido así como interacción de productos de conservación con materiales pétreos, naturales o artificiales:

  • Estudio de antigraffities, hidrofugantes, consolidantes etc.
  • Desarrollo de nuevos morteros de reparación y desalinizadores.

Instalaciones y recursos

  • Laboratorio de ensayos químicos.
  • Laboratorio de ensayos físicos: amasadora, aguja de Vicat, cámara de curado, molinos,, tamizadora, prensas..
  • Laboratorio instrumental FTIR, ATR, ATD/TG, microscopio petrográfico, calorimetría de conducción isoterma, TOC, reactor, viscosímetro de pastas, Reómetros de mortero, , hornos