Formulaciones de cemento de fosfato con subproductos de magnesio y su aplicación como material reparador

Abstract

Los cementos de fosfato, también conocidos como CBPC (Chemically Bonded Phosphate Ceramic), se obtienen a partir de una reacción ácido-base en medio acuoso, entre un óxido metálico y un fosfato ácido. Esta reacción es muy rápida y exotérmica, lo que permite obtener un material que endurece rápidamente, expande ligeramente y que además adquiere muy buenas propiedades mecánicas iniciales. Por estas propiedades, entre otras, resultan muy atractivos para ser empleados en diversas aplicaciones, como por ejemplo en la reparación de estructuras de hormigón. Los CBPC presentan la desventaja de no ser competitivos en el mercado de materiales de construcción debido al elevado coste de las materias primas que encarecen el producto. En el presente trabajo para la formulación del cemento de fosfato, con el fin de mejorar el aspecto económico, se emplea como óxido metálico un subproducto industrial que consiste básicamente en óxido de magnesio. Este óxido de magnesio de bajo contenido es suministrado por la empresa Magnesitas Navarras, S.A., recogido en los filtros de mangas del sistema de depuración del proceso de calcinación de la magnesita natural. Junto con el óxido de magnesio, el subproducto contiene material inerte que permanece inalterado durante la reacción de formación del cemento químico, como por ejemplo, carbonatos cálcicos y magnésicos que no han llegado a descomponer durante la calcinación. Esta materia no reactiva actúa como refuerzo en el cemento, considerándose entonces como un mortero. La investigación llevada a cabo en el presente proyecto consiste en el estudio de diferentes formulaciones de CBPC con subproductos de magnesio y adiciones de un retardante del fraguado (ácido bórico) con el fin de optimizar la trabajabilidad y las propiedades requeridas para actuar como material reparador de estructuras de hormigón. Se realiza una valoración cualitativa del impacto ambiental de la obtención y el uso del CBPC, así como una evaluación económica de los costes y de la realización del proyecto. Los resultados finales demuestran que es posible formular CBPC para actuar como material de reparación de hormigón, presentando buenas propiedades a edades tempranas. Presenta buena resistencia mecánica inicial tanto a esfuerzos de flexotracción como de compresión, además de una rigidez adecuada y una resistencia a la adhesión sobre hormigón aceptable. Finalmente, se confirma mediante un estudio exhaustivo de durabilidad que este mortero es un material resistente a las agresiones ambientales prolongadas, cumpliendo con las solicitaciones para este tipo de materiales una vez puestos en servicio.