Un enfoque para aditivos de molienda modificados para la producción de cemento verde: síntesis, caracterización y compatibilidad con el cemento

Por qué un mejor cemento importa para todos

El cemento es el pegamento que mantiene unidos nuestros edificios, puentes y carreteras, pero su fabricación consume mucha energía y emite grandes cantidades de dióxido de carbono. Este estudio examina una vía sutil pero eficaz para hacer la producción de cemento más limpia y mejorar su desempeño: ajustar los pequeños aditivos que se usan al moler el cemento. Al rediseñar estos ayudantes, los autores demuestran que es posible ahorrar energía, mantener la trabajabilidad del hormigón en obra y, al mismo tiempo, construir estructuras resistentes y duraderas.

Ayudantes ocultos en el molino de cemento

En una planta de cemento, trozos duros similares a mármol llamados clínker se muelen hasta obtener el polvo fino que conocemos como cemento. Para hacer este proceso de molienda más eficiente, los fabricantes añaden pequeñas cantidades de “aditivos de molienda”, por lo general moléculas aminas o glicoles que se adhieren a las superficies recién expuestas y evitan que las partículas se aglomeren. Eso supone menos energía, partículas más finas y un material más homogéneo. Sin embargo, esos mismos aditivos pueden entrar en conflicto con los compuestos reductores de agua modernos, conocidos como éteres de policarboxilato (PCE), que son cruciales para obtener hormigones muy fluidos y con baja relación agua‑cemento, empleados en los rascacielos y las infraestructuras actuales.

Rediseñando las moléculas para un cemento más verde

Los investigadores se propusieron mejorar tres aditivos de molienda ampliamente utilizados: trietanolamina isopropílica (TIPA), dietanol isopropanolamina (DEIPA) y dietilenglicol (DEG). Reaccionaron cada uno de ellos con ácidos orgánicos de cadenas diferentes —acético, propanoico y hexanoico— para crear versiones “modificadas” con estructuras a medida. Estas nuevas moléculas se confirmaron mediante espectroscopía infrarroja y luego se probaron en cemento real producido en un molino de laboratorio. El equipo midió cómo cambiaba el tamaño de partícula, la facilidad de flujo de pastas y morteros, la conservación de ese flujo en el tiempo y la resistencia alcanzada a los 7 y 28 días.

Lograr un cemento más fino y manejable

Todos los aditivos de molienda, incluso los no modificados, desplazaron la distribución del cemento hacia partículas más finas, lo que suele favorecer la resistencia temprana. Las versiones modificadas lo hicieron aún más eficazmente, especialmente en las formulaciones basadas en DEG. Pero el avance real se observó en el comportamiento del cemento fresco. Algunos aditivos amínicos tradicionales, en particular TIPA y DEIPA, pueden interferir con las moléculas de PCE añadidas después para mejorar la fluidez; el resultado son pastas pegajosas que dificultan el bombeo y el colocamiento. En contraste, varios de los nuevos aditivos modificados redujeron la resistencia al flujo (viscosidad) de forma drástica —hasta un 86 % para un TIPA modificado con ácido hexanoico, y hasta un 69 % para un DEG modificado con ácido acético— al tiempo que mantenían una compatibilidad razonable con los PCE.

Mantener el hormigón fluido con menos carga química

El estudio también exploró cuánto PCE era necesario para alcanzar un flujo estándar de mortero y qué tan bien se mantenía ese flujo durante una hora, simulando condiciones en obra. Los TIPA, DEIPA y DEG convencionales a menudo incrementaban la dosis de PCE requerida y, en niveles elevados, podían provocar un endurecimiento más rápido de la mezcla. Los aditivos modificados invirtieron esta tendencia: muchos de ellos permitieron la misma trabajabilidad con notablemente menos PCE y mejoraron la retención del flujo durante 60 minutos. Ciertas combinaciones —como TIPA y DEIPA modificados con ácido hexanoico, y DEG modificado con ácido propanoico— aumentaron el flujo tras una hora hasta en alrededor de un 15 % respecto a sus homólogos no modificados, una ventaja clara para el hormigón preparado en planta y bombeado.

Construir resistencia reduciendo el coste ambiental

De forma crucial, los aditivos de molienda más verdes no sacrificaron la resistencia. En la mayoría de los casos, los morteros formulados con los aditivos modificados fueron más resistentes que tanto el cemento de control como las mezclas con aditivos tradicionales. Las ganancias a 28 días normalmente oscilaron desde aproximadamente un 10 % hasta más del 25 %, según la formulación específica y la dosificación. Estas mejoras derivan de la combinación de distribuciones de tamaño de partícula más finas y cambios sutiles en cómo se hidratan los diferentes minerales del cemento. Un cemento más resistente con el mismo contenido de clínker abre la puerta a reemplazar parte del clínker por subproductos industriales como cenizas volantes o puzolanas naturales, lo que reduce tanto el consumo energético como la huella de carbono.

Qué significa esto para la construcción futura

Para los no especialistas, el mensaje clave es que pequeños cambios a nivel molecular pueden tener beneficios desproporcionados en el mundo real. Al rediseñar inteligentemente productos de molienda ya existentes en lugar de inventar otros completamente nuevos, este trabajo muestra una vía práctica para que los fabricantes de cemento reduzcan el consumo de energía, mejoren la trabajabilidad del hormigón en obra y mantengan o incluso aumenten la resistencia. A largo plazo, avances de este tipo pueden ayudar a la industria de la construcción a usar más materiales suplementarios, reducir emisiones y convertir el “cemento verde” en una realidad generalizada sin sacrificar la seguridad ni el rendimiento.

Cita: Kobya, V., Kaya, Y., Kuran, Ö. et al. An approach to modified grinding aid for green cement production: synthesis, characterization, and compatibility with cement. Sci Rep 16, 4901 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35585-4

Palabras clave: cemento verde, aditivos de molienda, reología del hormigón, compatibilidad con superplastificantes, resistencia a compresión