ADITIVOS PLASTIFICANTES

INTRODUCCIÓN.

Definición de Aditivos: Aquellas sustancias, orgánicas o inorgánicas, que incorporados al hormigón, antes o durante la mezcla, producen modificaciones en sus propiedades ya sea en estado fresco o endurecido, haciéndolo más adecuado para un determinado trabajo.

Según las propiedades del concreto que modifican, los aditivos se clasifican en:

• Aditivos inclusores de aire

• Aditivos plastificantes

• Aditivos superplastificantes

• Aditivos acelerantes

• Aditivos retardantes

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

El efecto plastificante o fluidificante suele permitir una reducción de agua del orden de un 8 o un 10 % frente al concreto base.

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

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 vaciar o cuando las temperaturas elevadas reducen el tiempo abierto de los morteros o concretos.

Los concretos con aditivos plastificantes alcanzan mejor compactación y con ello, mayor durabilidad y más elevadas resistencias.

PRINCIPALES COMPONENTES DE LOS ADITIVOS PLASTIFICANTES

En el mercado se encuentran aditivos plastificantes-reductores de agua de muy buen efecto con la mayoría 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 concreto o mortero, es aconsejable efectuar ensayos previos, para ajustar la composición a las propiedades previstas, tanto en estado fresco como en estado endurecido

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

• Lignosulfonatos.

• Naftalénsulfonatos.

• Melamina-sulfonado policondensados.

• Copolímeros Vinílicos.

• Policarboxilatos.

De forma general, se enumeran a continuación las características principales de los distintos tipos de aditivos plastificantes y superplastificantes.

Lignosulfonatos

Pertenecen a la primera generación de aditivos plastificantes para el hormigón. Probablemente, son aún los más utilizados dentro de la tecnología simple de aditivos. Se extraen del proceso de producción de celulosa y de la industria del papel. Se consigue una reducción de agua de aproximadamente el 10%. Debido a la presencia de sustancias reductoras, tienden a producir retrasos en el fraguado del hormigón cuando se usan a altas dosificaciones y esto puede tener un efecto negativo en el desarrollo de resistencias

Naftalén sulfonatos

Son parte de la segunda generación de plastificantes para hormigón. La materia prima se extrae del proceso de refinado del carbón. Proporcionan una reducción de agua de hasta 25%. Debido a su estructura molecular hidrofóbica, tienden a generar espumas que pueden traducirse en la incorporación de algo de aire en el hormigón. Sin embargo, ofrecen una eficiente reducción de agua comparados con los lignosulfonatos.

Melamina sulfonatos

Se clasifican también dentro de la segunda generación de aditivos y están basados en polímeros sintéticos. La reducción de agua es similar al naftaleno, pero las resistencias a edades tempranas son aquí más altas. Puede ocurrir que a bajas relaciones agua/cemento, se produzca un flujo viscoso.

Copolímeros vinílicos

Son aditivos superplastificantes de tercera generación y se trata de una tecnología única de la empresa Sika. Estos polímeros sintéticos poseen moléculas de mayor tamaño que los anteriormente citados, proporcionando un efecto plastificante mayor, la dispersión de las partículas de cemento es mucho más efectiva y así proporciona una mayor reducción de agua (alrededor del 30%) dando al concreto

mayores resistencias mecánicas. En este tipo de superplastificantes se alcanza una relación óptima coste/comportamiento, cuando se compara con los aditivos de tipo carboxilato, de mayor coste. Este tipo de aditivos es ya válido para la confección de concretos autocompactables ya que se logra una alta manejabilidad de este.

Policarboxilatos

Pertenecen a la última generación de superplastificantes. Químicamente se basan en copolímeros de ácido acrílico y grupos éter de ácido acrílico y poseen cadenas laterales a diferencia de los plastificantes tradicionales (macromolécula tipo peine). Se alcanza una reducción de agua de hasta el 40% combinado con una manejabilidad controlada y desarrollo de resistencias mecánicas tempranas. Estas características ofrecen nuevas aplicaciones

DOSIFICACIÓN

La dosis de este tipo de aditivos 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.

Estas tecnologías se utilizan muchas veces en combinación. Los aditivos tradicionales se basan en un efecto de dispersión. La molécula de aditivo tiene una estructura de dipolo con grupos cargados negativamente. Estas moléculas se adsorben en las partículas de cemento y les dotan así de carga negativa, haciendo que las partículas de cemento se repelan entre sí. Al pasar el tiempo, progresa la hidratación del cemento y las moléculas de aditivo llegan a cubrirse por los productos de hidratación y entonces deja de haber un efecto de dispersión.

APLICACIONES

Debido a las propiedades del concreto que modifican los aditivos plastificantes, estos son usados para obtener determinados beneficios según el contexto en que se apliquen:

1. Concreto amasado en obra y su colocación

a) Reducción de la cantidad de cemento a utilizarse en la mezcla (entre el 8 y 10%) manteniendo la misma resistencia a la compresión, esto resulta muy provechoso ya que permite un ahorro en el costo total de la obra.

b) Aumento en la resistencia inicial y final del concreto:

• Al aumentar la resistencia inicial podemos llevar a cabo un desencofrado más rápido.

• Al aumentar la resistencia final obtendremos obras más seguras y resistentes.

c) Obtención de mezclas con alta trabajabilidad, lo que resulta muy útil cuando se requiere vaciar concreto en lugares de difícil acceso , permitiendo realizar trabajos en menor tiempo.

d) El concreto usado en estructuras marinas, tiene ciertos requisitos para tener un comportamiento estable, muchas de ellos limitaciones tales como:

• Contenido de cemento de 400 a 500 kg/m³.

• Relación agua/cemento menor de 0.45.

• Contenido de aire de 4 a 7%.

Con la aplicación de aditivos plastificantes se logra cumplir con los dos primeros requisitos, por lo que resulta necesario usar otros tipos de aditivos.

e) Junto con los aditivos retardantes retrasan el fraguado del concreto, lo que permite usar el método del encofrado deslizante, ya sea vertical u horizontal , dando el tiempo suficiente para permitir el transporte, colocación y deslizamiento del hormigón antes que este adquiera cierta resistencia a la penetración (0.7 a 3.5 N/mm²).

f) Obtención de una mezcla con cierta fluidez que permita su transporte a través del bombeo . Muy usado cuando el lugar del vaciado no cuenta con espacio suficiente para preparar allí mismo la mezcla.

g) Facilita el vibrado de la mezcla y permite realizar mejores acabados arquitectónicos.

2. Concreto prefabricado

Los aditivos plastificantes son muy usados en la industria del concreto prefabricado. básicamente por dos razones:

• Permiten a las empresas obtener mayores utilidades, reduciendo los costos de los insumos tales como el cemento sin mermar la calidad del concreto.

• Permiten fabricar concretos de alta resistencia.

Composición de la mezcla

Cemento Portland (kg) 90 83 80

Arena, zona 2 550 550 550

Árido calizo 650 650 650

Relación árido/cemento 13.3 : 1 14.5 : 1 15.0 : 1

Aditivo (149mL/50kg cemento) No No No Si

Resistencia a la compresión

(N/mm²) a: 33 horas 2.5 2.4 2.7 2.3 2.5

28 días 6.0 5.4 6.5 4.8 6.5

Tabla 1 Uso de un aditivo plastificante basado en un lignosulfonato

COMENTARIOS

Hoy en día, los aditivos para el concreto son esenciales como parte de la tecnología de este, debido a que sin ellos no seria posible realizar muchas de las obras de ingeniería que hoy podemos apreciar y que en tiempos previos a su utilización eran de complicada ejecución y en muchos casos imposibles de realizar es pues que la llegada de estos permitieron acabar con muchas de las limitaciones que tiene el concreto tanto en su estado plástico como en el endurecido.

Los plastificantes son los productos más numerosos y ampliamente utilizados ya que las ventajas que ofrece son numerosas y de gran ayuda, especialmente al

momento de manejar el concreto, además podemos resaltar que incluso al momento de usar otros aditivos resulta necesaria su aplicación .

Por lo tanto podemos afirmar que los aditivos plastificantes además de ser uno de los grandes descubrimientos del siglo pasado en el aspecto constructivo continuara evolucionando cada vez más llevando a la ingeniería civil a niveles más altos.

BIBLIOGRAFIA

➢ Pasquel, Enrique. Tópicos de tecnología del concreto en el Perú. Lima, Perú: 1993

➢ Unión de Concreteras S.A., sitio web disponible en http://www.unicon.com.pe. Accesado 15 de Octubre del 2004.

➢ Asociación Nacional de fabricantes de Aditivos para Hormigón y Morteros (España). Aditivos: Definición y Clasificación. ConcretOnline (articulo web disponible en http://concretonline.com/jsp/articulos/aditivos6.jsp.

➢ Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto. Aditivos para concreto. México D.F., México: 1986

➢ Rixom, M. Aditivos para los hormigones: composición, propiedades y empleo. Barcelona, Es