Los aditivos

LOS ADITIVOS

Conceptos Generales:

Los aditivos son aquellos productos que introducidos en el hormigón permiten modificar sus propiedades en una forma susceptible de ser prevista y controlada.

Productos que, agregados en pequeña proporción en pastas, morteros y hormigones en el momento de su fabricación, mejoran o modifican una o varias de sus propiedades.

Aún cuando los aditivos son un componente eventual del hormigón, existen ciertas condiciones o tipos de obras que los hacen indispensables.

De esta manera su uso estará condicionado por:

a) Que se obtenga el resultado deseado sin tener que variar sustancialmente la dosificación básico.

b) Que el producto no tenga efectos negativos en otras propiedades del hormigón.

c) Que un análisis de costo justifique su empleo.

CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS SEGÚN NORMATIVAS Y ORGANISMOS

Clasificación de los aditivos según la norma ASTM 494

TIPO A : Reductor de agua

TIPO B : Retardador de fraguado

TIPO C : Acelerador de fraguado

TIPO D : Reductor de agua y retardador

TIPO E : Reductor de agua y acelerador

TIPO F : Reductor de agua de alto efecto

TIPO G : Reductor de agua de alto efecto y retardador

Clasificación de los aditivos según el Centro Tecnológico del Hormigón (C.T.H)

- Retardador de fraguado

- Acelerador de fraguado y endurecimiento

- Plastificante

- Plastificante – retardador

- Plastificante – acelerador

- Superplastificante

- Superplastificante retardador

- Incorporador de aire

MECANISMO DE ACCION DE ALGUNOS ADITIVOS

SUPERPLASTIFICANTES – FLUIDIFICANTES

Corresponden a una nueva generación de aditivos plastificadores en base a productos melamínicos o naftalínicos, constituyendo una evolución de los aditivos reductores de agua, que en la adsorción y capacidad de dispersión del cemento es mucho más acentuada.

Los efectos principales que se derivan de la incorporación de algún componente tensoactivo son por una parte la ionización de los filamentos del aditivo que produce la separación de los granos de cemento entre sí, conduciendo a una efectiva desfloculización, y, por otra parte, las moléculas de aditivo son absorbidas y se orientan en la superficie de los granos de cemento en un espesor de varias moléculas, de lo que resulta una lubricación de las partículas.

Para entender mejor el funcionamiento de estos aditivos se hace preciso recordar el comportamiento agua-cemento en el proceso de mezclado y fraguado del hormigón. Como sabemos, primero se forma la pasta aglutinante producto de la lubricación de las partículas de cemento y de árido tras la adsorción del agua, y luego esta pasta se vuelve cementante producto de la reacción química que se lleva a cabo entre ambas al iniciarse el fraguado.

En la primera de estas etapas es cuando se produce la mezcla de los componentes y las primeras reacciones electroquímicas entre agua y cemento, apareciendo las características del hormigón fresco como trabajabilidad, docilidad, consistencia, etc.

Estas características están gobernadas principalmente por las reacciones electroquímicas producidas entre las moléculas de agua y los granos de cemento, los que poseen un gran número de iones en disolución en su superficie. Estos iones tienden a formar, debido a una afinidad electroestáticas, flóculos o capas de solvatación al entrar en contacto con el agua durante la operación de amasado. Dichos flóculos ejercen dos efectos nocivos en la masa de hormigón.

- Impiden la dispersión uniforme de las partículas de cemento en la masa de hormigón.

- Retienen cierta cantidad de agua en el interior de su masa que incide negativamente en la porosidad final del material por no ser utilizable para lubricar la masa ni para la lubricación de los granos de cemento.

Los efectos nocivos de la floculación pueden ser contrarrestados, al menos en parte, mediante la incorporación a la masa de hormigón de ciertos compuestos químicos tales como policondensados de naftaleno y formaldehído, también llamados superplastificantes, reductores de agua de alto rango o superfluidificantes.

Estas adiciones actúan neutralizando las cargas eléctricas que se encuentran sobre la superficie de las partículas de cemento y, por consiguiente, evitando la formación de flóculos. La forma lineal y alargada de estas moléculas orgánicas les permite recubrir por completo la superficie de los granos de cemento incorporándole cargas de signo negativo, provocando una fuerza de repulsión entre las partículas de cemento dificultando el fenómeno de la floculación.

Sin embargo como consecuencia del efecto envolvente de éstas moléculas puede ocurrir que, en altas dosis se produzca un efecto de retardo de la hidratación de los granos.

En el modo de acción de los superplastificantes pueden considerarse tres etapas consecutivas:

- Adsorción de los polímeros por parte de las partículas de cemento en la etapa de transición sólido-líquido.

- Carga de la superficie de los granos con fuerzas electroestáticas de repulsión por tener el mismo signo.

- Aparición de tensiones superficiales que aumentan la distancia entre partículas.

INCORPORADORES DE AIRE

Generalidades

En 1932 se observó en los Estados Unidos que algunos tramos de carretera resistían mejor el efecto del hielo que otros. Analizando este hormigón al miscroscopio, se observó que contenía una gran cantidad de microburbujas de aire, determinándose que había sido confeccionado con cemento procedente de fábricas que usaban en la molienda aditivos a base de aceite vegetal o de jabón.

Esta experiencia hizo resaltar el efecto del aire incorporado sobre la resistencia del hormigón a los procesos de hielo-deshielo, lo que fue confirmado en experiencias posteriores.

El hormigón, además de sus componentes sólidos, contiene un porcentaje de vacíos de formas y dimensiones variadas, provenientes del aire atrapado y de la fracción del agua de amasado que se evapora. En cambio, al utilizar un incorporador de aire se producen microburbujas esféricas cuyos diámetros oscilan entre 25 y 250 con una distancia entre ellos de 100 a 200.

Para otorgar resistencia a las heladas interesa particularmente que las burbujas sean pequeñas. La pasta de cemento está protegida contra los efectos del hielo-deshielo, si el factor de distancia es menor a 0.20 mm.

Mecanismo de Acción

Durante el amasado del hormigón se forman burbujas de aire de diferentes tamaños, debido a los movimientos internos de los materiales del hormigón.

Mientras más pequeña es la dimensión de las burbujas, mayor es la presión ejercida sobre ellas, por lo que éstas tienden a disolverse en el agua. Por su parte, las burbujas de mayor dimensión, debido a la menor presión que experimentan, tienden a crecer, son más deformables y pueden escapar especialmente durante la compactación del hormigón. Las que no se escapan pueden aumentar de volumen, alimentadas por las más pequeñas, formando huecos que permanecen indefinidamente en el hormigón.

De lo anterior se deduce que un hormigón convencional, sin aditivo plastificante, prácticamente no puede contener burbujas inferiores a 0.1 o 0.2 mm. puesto que éstas se disuelven en el agua. Sin embargo, con aditivo, aún cuando la cantidad de aire sea similar, sus características serán muy distintas desde el punto de vista reológico y de su resistencia al hielo.

Los incorporadores de aire son productos de naturaleza aniónica que, al introducirse en una pasta de cemento, quedan adsorbidos sobre la superficie de las partículas de cemento formando una delgada capa de filamentos de naturaleza hidrófoba, orientados desde la superficie de éstas últimas hacia la fase acuosa entre granos sólidos y con su fase polar adherida a la superficie de los granos de cemento.

Por otra parte, una pequeña proporción del producto se disuelve en fase líquida y, durante el amasado del hormigón, produce burbujas de aire que quedan distribuidas en dicha fase sin unirse entre sí debido a que en ellas los filamentos se orientan hacia el interior de las burbujas con su fase polar sobre dicha superficie.

La cantidad y características del aire incorporado dependen de numerosos factores, entre los cuales pueden dimensionarse:

- Tipo y cantidad del aditivo

Intervienen tanto sobre la cantidad como sobre el tamaño, distribución y estabilidad de las burbujas de aire incorporadores.

- Tipo y dosis de cemento

La cantidad de aire incorporado disminuye cuanto más fino es el cemento y más alta es su dosis en el hormigón.

- Docilidad del hormigón

La cantidad de aire y tamaño de las burbujas de aire incorporado aumentan con la mayor fluidez del hormigón. En relación con este último aspecto, pueden señalarse los siguientes valores:

Razón agua/cemento Tamaño de las burbujas

0.35 10 - 100

0.55 20 - 200

0.75 50 – 500

- Características del hormigón

Las características del hormigón inciden

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