Aditivos para hormigón

Los aditivos  para hormigón (concreto) son componentes de naturaleza orgánica (resinas) o inorgánica, cuya  inclusión tiene como objeto modificar  las propiedades físicas de  los materiales conglomerados en estado fresco. Se suelen presentar en forma de polvo o de líquido, como emulsiones.

Grupos

Se pueden distinguir dos grupos principales:

Modificadores de la reología, que cambian el comportamiento en estado fresco, tal como la consistencia, docilidad, etc.

Modificadores del fraguado, que adelantan o retrasan el fraguado o sus condiciones.

Los componentes básicos del hormigón son cemento, agua y áridos; otros componentes minoritarios que se pueden incorporar son: adiciones, aditivos, fibras, cargas y pigmentos.

Existen aditivos que incrementan la fluidez del concreto haciéndolo más manejable, los aditivos que aceleran el fraguado son especialmente diseñados para obras o construcciones donde las condiciones climáticas evitan un curado rápido.

Los aditivos retardantes son usados en lugares donde el concreto fragúa rápidamente, especialmente en regiones con clima cálido o en situaciones donde el concreto debe ser transportado a grandes distancias; esto con la intención de manipular la mezcla por mayor tiempo.

Clasificación:De acuerdo con su función principal se clasifica a los aditivos para el hormigón de la siguiente manera:

Aditivo reductor de agua/plastificante: Aditivo que, sin modificar la consistencia, permite reducir el contenido de agua de un determinado hormigón, o que, sin modificar el contenido de agua, aumenta el asiento (cono de abrams)/escurrimiento, o que produce ambos efectos a la vez.

Aditivo reductor de agua de alta actividad/aditivo superplastificante: Aditivo que, sin modificar la consistencia del hormigón, o que sin modificar el contenido de agua, aumenta considerablemente el asiento (cono de abrams)/ escurrimiento, o que produce ambos efectos a la vez.

Aditivo reductor de agua: Aditivo que reduce la perdida de agua, disminuyendo la exudación.

Aditivo inclusor de aire: Aditivo que permite incorporar durante el amasado una cantidad determinada de burbujas de aire, uniformemente repartidas, que permanecen después del endurecimiento.

Aditivo acelerador de fraguado: Aditivo que reduce el tiempo de transición de la mezcla para pasar del estado plástico al rígido.

Aditivo acelerador del endurecimiento: Aditivo que aumenta la velocidad de desarrollo de resistencia iniciales del hormigón, con o sin modificación del tiempo de fraguado.

Aditivo retardador de fraguado: Aditivo que aumenta el tiempo del principio de transición de la mezcla para pasar del estado plástico al estado rígido.

Aditivo hidrófugo de masa: Aditivo que reduce la absorción capilar del hormigón endurecido.

Aditivo multifuncional: Aditivo que afecta a diversas propiedades del hormigón fresco y/o endurecido actuando sobre más de una de las funciones principales definidas en los aditivos mencionados anteriormente.

Existen otra variedad de productos que, sin ser propiamente aditivos y por tanto sin clasificarse como ellos, pueden considerarse como tales ya que modifican propiedades del hormigón, como ocurre con los colorantes o pigmentos que actúan sobre el color hormigón, los generadores de gas que lo hacen sobre la densidad, etc.

Los Aditivos para Hormigón, Mortero y Pastas

Según   la   norma UNE. EN 934-2,   los   define   como:   Producto   incorporado  en   el  momento  del amasado del hormigón en una cantidad no mayor del 5% en masa, con relación al contenido de cemento en el hormigón, con objetivo de modificar las propiedades de la mezcla en estado fresco y/o endurecido.

En  los últimos años se han completado una gran cantidad de normas UNE entre  las  cuales se encuentran la clasificación de dichos aditivos. Los de uso más generalizado son:

Reductores de agua (fluidificantes): aquellos cuya función principal es la de disminuir el contenido de agua para una trabajabilidad dada, aumentar la trabajabilidad para un mismo contenido de agua sin producir segregación u obtener ambos efectos simultáneamente.

Superfluidificantes (Superplastificantes): definidos con los mismos efectos que los anteriores, pero con unas características más considerables.

Acelerantes de fraguado: cuya función principal es reducir o adelantar el tiempo de fraguado del cemento (principio y final), que se encuentra en el hormigón, mortero o pasta.

Retardadores de fraguado: aquellos que retrasan el tiempo de fraguado (principio y final) del cemento, que se encuentra en el hormigón, mortero o pasta.

Aceleradores de endurecimiento: utilizados para aumentar o acelerar el desarrollo de las resistencias iniciales de los hormigones, morteros o pastas.

Hidrófugos (Repulsores de agua): cuya fución principal es disminuir la capacidad de absorción capilar o la cantidad de agua que pasa a través de un hormigón, mortero o pasta, saturado y sometido a un gradiente hidráulico.

Además de otros como: Inclusores de aire, generadores de gas, generadores de espuma, desaireantes o antiespumantes, generadores de expansión, aditivos para bombeo, aditivos para hormigones y morteros proyectados, aditivos para inyecciones, colorantes, inhibidores de corrosión y modificadores de la reacción álcali-áridos.

Calidad

También   existen   ya   publicadas   normas   para   el   perfecto   seguimiento   de   las   características analíticas de estos aditivos como:

Determinación del residuo seco, pérdida de masa, pérdida por calcinación, contenido de halogenuros, densidad aparente, determinación del PH, obtención del espectro infrarrojo, etc.

Todo ello es necesario para dar a los usuarios de estos aditivos todas las garantías precisas para un perfecto control de los mismos.

Reductores de agua

Los reductores de agua, también llamados fluidificantes o plastificantes, consiguen aumentar la fluidez de las pastas de cemento, y con ello la de los morteros y hormigones, de forma que para una misma cantidad de agua, se obtienen hormigones más dóciles y trabajables, que permiten una puesta en obra mucho más fácil y segura.

La composición de estos aditivos reductores de agua puede ser variable, aunque en ella suelen aparecer   sustancias   de   origen   natural,   como   los   lignosulfonatos   o   las   sales   de   ácidos hidroxicarboxílicos.

El efecto fluidificante suele permitir una reducción de agua del orden de un 8 o un 10 % frente al hormigón patrón.

El  uso de   los  aditivos  fluidificantes  se  efectúa adicionando éstos   junto  con  la  última agua de amasado, para que esta arrastre el aditivo hacia el hormigón y asegure el mezclado homogéneo. Inmediatamente se produce un efecto dispersante que aumenta la trabajabilidad del hormigón o del  mortero.  Este efecto se mantiene durante un tiempo limitado,  hasta que las partículas de cemento empiezan a aglomerarse.

La dosis de aditivos fluidificantes suele oscilar entre un 0,2 y un 0,8 %, en peso sobre el cemento. Con esta adición se obtiene un buen efecto dispersante que mejora la trabajabilidad del hormigón durante un tiempo cercano a una hora.

Un efecto secundario  que suele aparecer  con  la  adición de este tipo de aditivos es un  ligero retraso en el inicio del fraguado. Esto supone una ventaja en cuanto a que prolonga el tiempo abierto   para   la   puesta   en   obra,   especialmente   cuando   se   trata   de   elementos   difíciles   de hormigonar o cuando  las temperaturas  elevadas reducen el  tiempo abierto de  los morteros u hormigones.

Los  hormigones  aditivados   con  fluidificantes   alcanzan  mejor   compactación   y   con  ello,  mayor durabilidad y más elevadas resistencias.

Algunas de las ventajas del uso de aditivos fluidificantes:- Mejora de la trabajabilidad- Puesta en obra más fácil- Menor riesgo de zonas mal compactadas- Mejora de la durabilidad- Acabados más estéticos- Compensan la presencia de áridos poco idóneos- Prolongan el tiempo de puesta en obra

En el mercado se encuentran aditivos fluidificantes-reductores de agua de muy buen efecto con la práctica totalidad de los cementos. En muchas ocasiones se recurre al uso de aditivos de efecto combinado, en los que además del efecto reductor de agua,  se obtiene un efecto retardante, acelerante, oclusor de aire, etc.

En todos los casos, cuando se diseña un hormigón o mortero, es aconsejable efectuar ensayos previos, para ajustar la composición a las propiedades previstas, tanto en estado fresco como en estado endurecido.

Superfluidificantes

Los   superfluidificantes,   o   reductores   de   agua   de   alta   actividad,   son   productos   que   al   ser incorporados   al   hormigón   aumentan,   significativamente   su   trabajabilidad,   para   una   misma relación agua/cemento, o producen una considerable reducción de esta relación si se mantiene su trabajabilidad.

Las formulaciones de estos productos están basadas en dos materias primas, de tipo polimérico:

a) sales de melamina formaldehido sulfonada.

b) sales de naftaleno formaldehido sulfonado.

Estas moléculas pueden actuar sobre el cemento de forma tensio-activa, reconduciendo el agua por la pasta del hormigón, haciéndola más fluida, y neutralizando las cargas electrostáticas de los gránulos de cemento, produciendo su defloculación, lo cual favorece su hidratación. Ya que esta comienza  por   la  parte  exterior  de   los  granos  de  cemento y   los   cristales   formados  crean una membrana que dificulta la progresión de esta hidratación hacia el interior del grano, cuantos más pequeños sean, mayor cantidad de cemento se hidratará.

Como vemos,   los   superfluidificantes  actúan   sobre  el   cemento,  por   tanto,   su  eficacia  esta  en función   de   la   composición   del   cemento,   sobre   todo   su   contenido   en   C3A   y   alcalinos.

Las ventajas que aportan al hormigón este tipo de productos son importantes, ya sea en su estado fresco o endurecido.

Para el hormigón fresco podemos citar:

- Facilidad de bombeo.- Facilidad de rellenar encofrados muy armados.- Desarrollo rápido de las resistencias.- Ausencia de segregación.- Mayor compacidad.- Pasta cementante más densa y homogénea.

Una vez endurecido, su estructura tendrá:

- Menos fisuraciones.- Menos porosidad.- Mayor impermeabilidad.-Mejor adherencia en la interfase pasta-árido y pasta-armadura.- Superficie exterior y de ruptura más lisa, menos descarnamiento de los áridos.

Todas las características del hormigón mejorarán, en especial tendrán:

- Mayores resistencias mecánicas.- Menores deformaciones.- Mayor durabilidad

-Mayor resistencia a los ciclos hielo-deshielo.-Menor permeabilidad al agua y gases (menos ataques de cloruros, carbonatación, . . .)-Mayor resistencia a la abrasión.- Mejora de la resistencia al fuego.

Para   su   utilización,   los   superfluidificantes   han   de   adicionarse   al   hormigón   junto   al   agua   de amasado  o,   preferentemente,   después  de   esta,   siendo  necesario,   en   este   caso,  un   amasado suplementario de un par de minutos.

La   composición  del   hormigón   a   fluidificar  ha  de   tener   un  mayor   contenido  en  finos  que  un hormigón normal, ya que su cantidad influye en el buen funcionamiento del aditivo, aumento de cono, cohesividad, etc.

La cantidad a poner oscila entre el 1% y el 3%, en relación al peso de cemento, en función de los resultados requeridos.  No obstante,  y  teniendo en cuenta que estos productos no retrasan el fraguado y endurecimiento del hormigón, hay casos en los que puede subirse esta dosificación hasta el 5%, sobre todo para fabricar hormigones de altas resistencias o prestaciones especiales.

En cualquier caso, y esto podemos citarlo como su único inconveniente, ha de tenerse en cuenta que el tiempo de mantenimiento de la trabajabilidad que le proporciona es relativamente corto, y dependerá del cono de partida, antes de la adición del aditivo, del cemento y áridos empleados, la temperatura ambiente, etc.

Esta perdida de consistencia es debida, principalmente, a la coagulación física de las partículas de cemento, aparte de su hidratación química.

Cuando se desee mantener el cono fluido durante más tiempo, pueden redosificarse pequeñas cantidades del aditivo o usarse superfluidifilcantes-retardadores.

Se   recomienda   el   uso   de   aditivos   superfluidificantes   para   hormigones   bombeados,   de   altas resistencias, pretensados, estructuras muy armadas, prefabricados, pavimentación y, en general hormigones de gran durabilidad.

Acelerantes de fraguado

Los aditivos acelerantes son aquellos cuya función principal es reducir o adelantar el tiempo de fraguado del cemento.

La utilización del acelerante de fraguado está principalmente indicada en aquellos hormigones donde es necesario tener resistencias elevadas a temprana edad.

Las  aplicaciones  principales  de  un acelerante de   fraguado están en aquellos  hormigones  que:

- Necesitan un desencofrado rápido.-Hormigones sumergidos o en presencia de agua para evitar el lavado.-Necesitan ponerse en servicio rápidamente.- Favorecer el desarrollo de resistencias en tiempo frío.

Los acelerantes  de fraguado se dividen en dos grupos,  aquellos  que su composición base son cloruros y los exentos de cloruros. Los primeros pueden atacar a las armaduras con la mínima presencia   de   humedad,   por   lo   que   sólo   se   deben   emplear   en   hormigones   en   masa.

La dosificación de aditivo acelerante de fraguado debe hacerse junto con el agua de amasado y no hacerlo directamente sobre el hormigón, de esta forma se evita que el aditivo quede sólo en una porción del hormigón, endureciendo rápidamente ésta, mientras que el resto tenga un fraguado normal.

Debido a la gran cantidad de factores que influyen en el proceso de fraguado del cemento, como son   dosificaciones   y   tipo   de   cemento,   temperatura   de   los   componentes   del   hormigón, temperatura ambiente, masa de hormigón, dosificación del acelerante, etc. no se puede saber a priori cuánto es el aceleramiento obtenido con una dosificación de aditivo acelerante, por lo que es necesario hacer un ensayo previo con los mismos componentes y condiciones que se tengan en obra y de esta forma poder determinar la dosificación óptima para la aceleración de fraguado que queremos.

Debido a que la reacción del aditivo acelerante con el cemento es exotérmica y ésta se produce en un espacio de tiempo corto, la elevación de la temperatura del hormigón puede ser considerable por lo que se debe extremar el curado de dicho hormigón y evitar de esta forma las fisuras que se podrían producir debido a la retracción térmica.

Retardadores de fraguado

Los aditivos retardadores de fraguado son aquellos cuya función principal es retrasar el tiempo de fraguado del cemento (inicio y final).

Las   aplicaciones   principales   del   retardador   del   fraguado   están   en   aquellos   hormigones   que:

- Se coloquen en grandes volúmenes: evita una elevación considerable de la temperatura debida al calor de hidratación.-Tengan que ser transportados a largas distancias: aumenta el tiempo de puesta en obra del hormigón y su manejabilidad.

- Las condiciones de colocación sean lentas: por dificultades de acceso o encofrados con formas complicadas.- Se coloquen con temperaturas ambientales altas: compensa la caída rápida de trabajabilidad.- Tengan que revibrarse: para evitar fisuras debidas a deformaciones del encofrado o unir distintas tongadas.- Etc.

La dosificación del aditivo retardador debe hacerse junto con el agua de amasado y no hacerlo directamente sobre el hormigón, de esta forma se evita que el aditivo quede sólo en una porción del hormigón, teniendo ésta un retraso considerable mientras que otra parte de dicho hormigón tenga un fraguado normal.

Una   sobredosificación   accidental  del   aditivo   retardador   trae   consigo  un   retraso  del   fraguado considerable tanto más acusado cuanto mayor sea la sobredosificación, así mismo las resistencias iniciales serán bajas, aunque las finales no se vean afectadas por ello.

Debido a la gran cantidad de factores que influyen en el proceso del fraguado del cemento, como son cantidad y tipo de cemento, temperatura de los componentes del hormigón, temperatura ambiente, volumen del hormigón, dosificación del retardador, etc. no se puede determinar a priori el   retraso   que   vamos   a   tener,   por   lo   que   es   necesario   hacer   un   ensayo   con   los   mismos componentes   y   condiciones   que   se   tengan   en   obra,   y   de   esta   forma   poder   determinar   la dosificación óptima para el retraso de fraguado que queremos.

Aireantes

Los aditivos aireantes, u oclusores de aire, son aquellos cuya función principal es producir en el hormigón un número elevado de finas burbujas de aire, de diámetros comprendidos entre 25 y 200 micras, separadas y repartidas uniformemente. Estas burbujas deben permanecer tanto en la masa del hormigón fresco como en el endurecido.

Principalmente   los   aireantes   están   basados   en   resinas   Vinsol,   jabones   sintéticos   y   jabones minerales.

Los aireantes confieren al hormigón dos propiedades principales, una en su estado fresco dándole mayor fluidez, y otra en el hormigón endurecido dándole mayor durabilidad. La primera propiedad es debida a que el aire ocluido actúa como fino que no absorbe agua, y como rodamiento de bolas elástico,   que   mejora   el   deslizamiento   entre   los   áridos.   La   segunda   propiedad,   darle  mayor durabilidad al hormigón endurecido, es el motivo principal de la utilización de los aireantes en la actualidad.  Esta mayor durabilidad se produce al  cortar   la red capilar  y  por otra actuando de cámara de descompresión en el caso de helarse el  agua del capilar,  o de  las sales expansivas debidas a sales de deshielo.

Los aditivos aireantes se emplean generalmente en aquellos hormigones que:

- Pueden estar sometidos a ciclos de hielo-deshielo (pavimientos o presas de alta montaña, etc.)- Tengan un bajo contenido en finos.

La dosificación de los aditivos aireantes debe hacerse junto con el agua de amasado, ya que la cantidad a aditivar generalmente es muy pequeña y no se produciría un buen reparto en la masa del hormigón.

La   cantidad   del   aire   ocluido   en   el   hormigón   mediante   un   aditivo   aireante   depende   de   la dosificación de éste, de la cantidad de cemento, tipo de cemento y finura de molido de éste, de la cantidad de finos, de la granulometría, consistencia del hormigón y tiempo de amasado, por lo que se debe hacer ensayos con los mismos componentes del hormigón y condiciones de la obra para determinar la dosificación óptima de aireante para obtener la cantidad de aire ocluido requerido a las necesidades de la obra.