criterios de selección del aditivo superplastificante en hac

3 Congreso Iberoamericano sobre hormign autocompactante Avances y oportunidades

Madrid, 3 y 4 de Diciembre de 2012

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Criterios de seleccin del aditivo superplastificante en HAC

P. Borralleras Mas

Marketing Manager Iberia, BASF Construction Chemicals Espaa. RESUMEN Los aditivos qumicos para hormign desempean un rol muy significativo en la produccin y propiedades del hormign autocompactante (HAC). Esta comunicacin trata acerca de los avances logrados en el desarrollo de la tecnologa de los aditivos ms relevantes en el HAC: los aditivos superplastificantes. Se explica cmo incide su estructura polimrica en su rendimiento y prestaciones en el hormign y expone los aspectos ms relevantes para su criterio de seleccin en cada aplicacin puntual, a partir de ensayos prcticos que pueden realizarse en la mayora de casos en laboratorios estndar de hormign. PALABRAS CLAVE: superplastificante, policarboxilato, compatibilidad, robustez. 1.- LA EVOLUCIN DE LOS ADITIVOS PARA HORMIGN Y EL HAC En pocos aspectos relacionados con el HAC hay una coincidencia tan generalizada (en todas las fuentes de bibliografa, corrientes de opinin consultadas y experiencias acumuladas) como en la necesidad ineludible de la utilizacin de aditivos qumicos para la obtencin de las propiedades fundamentales del HAC: capacidad de paso y capacidad de relleno. Sin embargo, los criterios esenciales para la correcta eleccin del tipo de aditivo superplastificante ms adecuado para cada aplicacin particular con HAC no son siempre considerados por lo menos en su totalidad. Tras casi diez aos de experiencias con el HAC, por desgracia se puede afirmar que en numerosas ocasiones el resultado de la aplicacin no ha sido el esperado como consecuencia de no haber considerado en el momento del diseo del HAC ciertos aspectos relevantes. En consecuencia, la motivacin principal de este trabajo es presentar todos los factores fundamentales para la correcta seleccin del aditivo en HAC, as como los ensayos y pruebas que pueden hacerse para observar su magnitud y disponer de un criterio de seleccin realista con la realidad de la produccin industrial rentable del HAC. Los aditivos qumicos para hormign son definidos por la norma europea armonizada UNE-EN 934-2 como Producto incorporado en el momento del amasado del hormign en una cantidad no mayor del 5% en masa, con relacin al contenido de cemento en el hormign, con objeto de modificar las propiedades de la mezcla en estado fresco y/o endurecido y son, con toda probabilidad, el componente del hormign que est sujeto a mayores controles de produccin y calidad y que es ms regular en su composicin. Esta afirmacin contrasta con la escasa aceptacin de estos productos en sus orgenes, fruto en la mayora de casos de la falta de informacin por parte de los usuarios e incluso del mal tratamiento recibido por parte de las normativas vigentes en aquellos


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momentos. Hoy actualmente se ha acumulado suficiente experiencia tanto por parte de los fabricantes como de los usuarios para poder afirmar el uso beneficioso de los aditivos (usados obviamente en su correcta forma) hasta el punto que las normativas vigentes relacionadas con hormign (EN 206 y EHE) consideran el aditivo como una materia prima fundamental para la fabricacin de hormign, con tratamientos del orden del cemento o los ridos. En la actualidad, prcticamente la totalidad de hormign fabricado (desde hormigones de elevadas prestaciones hasta los de menor demanda resistente) incorpora en su composicin uno a ms aditivos. Otra afirmacin que poca discusin debera plantear es la estrecha relacin entre la innovacin en aditivos para hormign e innovacin en el sector del hormign. Parece lgico afirmar que todos los recientes desarrollos en la tecnologa del hormign (nuevos hormigones, nuevas propiedades, etc.) estn vinculados a un previo desarrollo de un aditivo o familia de aditivos que ha permitido tal salto tecnolgico, y el HAC no es la excepcin. Con la aparicin a finales de los aos 90 de los aditivos basados en policarboxilatos, denominados aditivos superplastificantes de nueva generacin, se super la barrera tcnica que impeda hasta la fecha la fabricacin de hormigones de muy alta trabajabilidad, sin segregacin y con baja relacin agua/cemento.

2.- ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES DE NUEVA GENERACIN Los aditivos superplastificantes de nueva generacin se desarrollan en Japn durante los inicios de la dcada de los 90, sintetizados a partir de la polimerizacin de cido acrlico con cadenas laterales de condensados de xido de etileno para formar los ter de policarboxlico o tambin denominados policarboxilatos (PCE). En Europa los aditivos superplastificantes de nueva generacin se consolidan a partir de la segunda mitad de la dcada de los 90 y especialmente durante los aos 2000- 2004, permitiendo de nuevo un paso adelante en el desarrollo tecnolgico del hormign, como el HAC, que puede ser colocado en obra sin la necesidad de vibracin y compactacin externa. Los aditivos superplastificantes de nueva generacin son los aditivos superplastificantes que experimentan un crecimiento ms importante en su empleo. No solamente por su superior capacidad reductora de agua, tambin porqu en su sntesis pueden modificarse secuencias que permiten modular propiedades como por ejemplo el mantenimiento de consistencia (persistencia del efecto dispersante), la evolucin de resistencia inicial y, lo ms importante, adaptar la compatibilidad del aditivo a cada cemento en particular. 2.1.- Estructura polimrica Los policarboxilatos son polmeros no lineales (tanto los condensados de naftaleno como de melamina son polmeros lineales) formados por una cadena principal obtenida mediante la polimerizacin de unidades de cido acrlico, cido maleico u otras molculas similares. Esta cadena principal contiene grupos carboxilato ionizables, responsables de la adsorcin del polmero sobre la superficie de cemento y de la generacin de carga electrosttica. En esta cadena principal enlazan las cadenas laterales, responsables del efecto dispersante por un mecanismo estrico. Estn formadas por cadenas de poliglicoles, a partir de condensados de xido de etileno.

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Con esta distribucin, los polmeros de policarboxilato adquieren su forma tpica de peine, con sus partes elementales: cadena principal, cadenas laterales y grupos funcionales (carboxilatos).

Figura 1. Representacin de una secuencia de polmero de ter de

policarboxilato con sus partes elementales identificadas Todas estas partes elementales del polmero de policarboxilato influyen en las prestaciones del polmero y por lo tanto del aditivo, y pueden ser adaptadas durante el proceso de sntesis: - Longitud de cadena principal: Influye sobre el mantenimiento de cono del aditivo (sin causar retraso de fraguado) y sobre la evolucin de la resistencia inicial a muy corta edad (hasta las 12-16 horas). - Densidad de grupos ionizables (carboxilato): Influye sobre la velocidad de adsorcin del polmero sobre el cemento y sobre su capacidad reductora de agua. - Longitud y densidad de cadenas laterales: Influye sobre la capacidad reductora de agua y sobre la docilidad del hormign. 2.1.- Caractersticas de comportamiento Como es conocido, cuando las partculas de cemento anhidro entran en contacto con el agua de amasado muestran una tendencia natural a la floculacin. Los efectos adversos fruto de la floculacin de las partculas de cemento pueden ser contrarrestados, al menos parcialmente, mediante la incorporacin a la masa de hormign de ciertos compuestos qumicos, tales como los aditivos reductores de agua, que producen un efecto dispesante entre las partculas de cemento. De este modo, con el uso de aditivos reductores de agua, se incrementa el porcentaje de hidratacin del cemento. El efecto dispersante de los aditivos superplastificantes se logra gracias a la adsorcin de stos sobre la partcula de cemento y su posterior orientacin. Los aditivos superplastificantes estn basados en compuestos orgnicos con grupos ionizados que poseen carga elctrica, que una vez orientados, crean una densidad de carga local y de idntico signo sobre las partculas de cemento, que de este modo, en lugar de tender a flocular, se repelen entre ellas originando el fenmeno de dispersin (dispersin inducida por un efecto electrosttico). La magnitud del efecto dispersante (efecto reductor de agua y/o fluidificante) depende de la densidad de carga que el aditivo es capaz de inducir sobre la partcula de cemento. Esto depende de varios factores, pero en general se relacionan con la capacidad de adsorcin del aditivo sobre el cemento y su punto de saturacin (que depende tanto de la composicin y finura del cemento como del tipo de aditivo).


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La superior capacidad reductora de agua conseguida con aditivos superplastificantes de nueva generacin se debe a que el efecto dispersante de stos se basa, adems de por el efecto electrosttico, por un efecto estrico generado por sus cadenas laterales de larga longitud que impiden que dos partculas de cemento puedan flocular. Es importante remarcar el hecho que tanto los superplastificantes convencionales como los de nueva generacin estn basados en productos de sntesis qumica especializada que no incorporan otros componentes no deseados que limiten sus prestaciones. A diferencia de los aditivos plastificantes, los superplastificantes no conllevan efecto retardante intrnseco. En consecuencia, pueden ser utilizados sin ninguna problemtica en aplicaciones donde se demanden fraguados rpidos y altas resistencias iniciales. 3.- MECANISMO DE ACTUACIN Las fases del mecanismo de actuacin de los aditivos superplastificantes de nueva generacin son las siguientes: 3.1.- Distribucin y configuracin del polmero en la masa de hormign fresco Los polmeros de policarboxilato requieren de una cierta configuracin y despliegue de la molcula para poder interaccionar debidamente con el cemento y desempear su efecto dispersante. Este aspecto est relacionado con el tiempo de amasado requerido para la distribucin homognea del producto. Esta fase depende fundamentalmente del contenido de agua de amasado del hormign (a menor contenido de agua, mayor tiempo de amasado requerido), pero tambin del tipo de aditivo. Por ejemplo, en el caso de los policarboxilatos, a mayor longitud y densidad de cadenas laterales del polmero se requiere un tiempo de amasado superior para lograr la adecuada distribucin y configuracin de la molcula. 3.2.- Adsorcin del polmero sobre la superficie de cemento La capacidad y velocidad de adsorcin, y en definitiva la afinidad del polmero al cemento, va relacionado con la magnitud del efecto dispersante logrado y su tiempo de persistencia (mantenimiento de cono). Por lo general, para un mismo polmero, cuanto mayor sea la cantidad adsorbida mayor ser el efecto dispersante producido (la parte de aditivo no adsorbida no genera dispersin). Esta afinidad por el cemento depender del volumen del polmero (peso molecular), de su densidad de grupos ionizables y en general de toda la estructura molecular del polmero. Esta fase del mecanismo de actuacin depende tambin de la composicin del cemento y en especial de su contenido y tipo de C3A y contenido en lcalis y sulfatos solubles. Adems, existen ciertas arenas que pueden ejercer una competencia con el cemento para adsorber aditivo, en cuyo caso la fraccin adsorbida sobre la arena no genera dispersin. 3.3.- Orientacin del polmero adsorbido Una vez el polmero se ha adsorbido sobre la superficie del cemento, se orienta para disponer los grupos responsables del efecto dispersantes en su configuracin ms estable. Esta orientacin despus de la adsorcin es particular de cada polmero y es el momento en que se generan las densidades de carga de signo nico responsables del efecto dispersante. Asimismo, las cadenas laterales deben desplegarse en su totalidad y no estar inter-enlazadas entre ellas. Cualquier orientacin del polmero adsorbido diferente a la ptima causar menor efecto dispersante.

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3.4.- Progresin del equilibrio entre polmero adsorbido y polmero en solucin Relacionado con el tiempo de persistencia del efecto dispersante, debe atenderse a la evolucin del equilibrio entre polmero adsorbido y polmero que resta en solucin. Para que el efecto dispersante se mantenga durante el tiempo necesario para el transporte del hormign y su puesta en obra es necesario que exista una reserva de aditivo en solucin para que se absorba progresivamente sobre las partculas de cemento cuando stas aumentan su tamao a medida que se hidratan y mantener as el efecto dispersante en el tiempo. El equilibrio entre aditivo adsorbido y aditivo en solucin depende de la estructura de cada polmero, y en particular de su densidad de grupos ionizables. Tambin el cemento influye de forma decisiva en la progresin de este equilibrio. En particular, la velocidad de la formacin de ettringita (regulada por el contenido de C3A y de CaSO4) condiciona como debe establecerse este equilibrio. 4.- CRITERIOS DE SELECCIN DEL ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE La adecuada seleccin del aditivo superplastificante es crucial para la fabricacin con xito de un HAC. De forma general, antes de la utilizacin de cualquier aditivo deben conocerse sus funciones y dosificaciones de trabajo recomendadas y sus limitaciones y posibles efectos secundarios (la mayora de ellos derivados de sobredosificaciones). Para ello, deber recurrirse si es necesario al asesoramiento del propio fabricante para corroborar la correcta eleccin del aditivo y su dosificacin ptima. Los aspectos y criterios que deben considerarse para la correcta seleccin del aditivo superplastificante son los siguientes: Resistencia final y consistencia, viscosidad y reologa, resistencia inicial demandada y mantenimiento de cono requerido, compatibilidad con el cemento y las arenas y robustez Estos criterios son una suma entre factores relacionados con la tipologa de los materiales (cemento, arena) y factores relacionados con la prestacin estructural y los condicionantes de produccin y puesta en obra. 4.1.- Resistencia final y consistencia Tanto la resistencia final requerida como la consistencia de trabajo necesaria (valor de slump-flow) se relacionan con la capacidad dispersante del aditivo y sus posibles efectos secundarios al emplear dosificaciones elevadas (riesgo de oclusin de aire, por ejemplo). Por lo general, a mayor resistencia demandada y a mayor fluidez requerida, mayor capacidad reductora de agua se le exigir al aditivo. Mientras que los superplastificantes convencionales presentan limitaciones a partir de resistencias superiores a 55 60 MPa, los aditivos superplastificantes de nueva generacin permiten cubrir prcticamente el 100% de las posibilidades, simplemente porqu su capacidad reductora de agua potencial es siempre superior. Con los aditivos superplastificantes de nueva generacin se puede fabricar hormigones de resistencias superiores a 100 MPa con independencia de la consistencia, incluso tratndose de consistencias autocompactantes (de extrema fluidez). Como conclusin, los aditivos superplastificantes convencionales basados en naftalen-sulfonato y melanina sulfonada no ofrecen las prestaciones suficientes para poder


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fabricar HAC mediante su empleo, y por este motivo la produccin de HAC es una exclusiva de los superplastificantes basados en policarboxilatos (de nueva generacin). El criterio de seleccin en funcin del valor de slump-flow deseado no es un criterio crucial para seleccionar el aditivo superplastificante de nueva generacin ms adecuado. Partiendo de la base de que existe una adecuada compatibilidad entre aditivo y cemento, el ajuste del valor de slump-flow generalmente podr lograrse simplemente con el ajuste de la dosificacin de aditivo. 4.2.- Viscosidad y reologa Aunque otros factores como la relacin agua/finos influyen de forma ms determinante en la reologa y la viscosidad del HAC, la tipologa de aditivo superplastificante de nueva generacin (en funcin de su estructura polimrica) afectar en mayor o menor medida (observndose diferentes valores en el ensayo V- Funnel). Como norma general, se conoce que los polmeros con gran densidad y longitud de cadenas laterales tienden a incrementar la viscosidad del hormign e interfieren en la buena reologa de ste. Pero al mismo tiempo estos tipos de polmeros son los de mayor capacidad reductora de agua, y en consecuencia, puede deducirse que no siempre el mejor aditivo es el que ms agua reduce. Actualmente existen aditivos en el mercado formulados con combinaciones de polmeros que permiten elevadas reducciones de agua pero aportando un control en la viscosidad del hormign que permite fabricar mezclas estables pero de fcil manejo. Un aspecto importante sobre la trabajabilidad del HAC recae en la cantidad de aire ocluido que el aditivo incorpora. Valores de aire ocluido en el HAC inferiores al 2% pueden acarrear problemas de trabajabilidad y estabilidad, siendo entre el 2 y 4% un valor ms ptimo. El impacto del aditivo sobre la reologa y viscosidad puede medirse de forma eficiente empleando remetros de hormign y/o mortero, pero a nivel ms industrial puede observarse con mediciones en el V-Funnel (en busca del valor ms adecuado para cada aplicacin, segn definiciones de Walraven) comparando diferentes tipos y dosificaciones de aditivos. 4.3.- Resistencia inicial y mantenimiento de consistencia Obviando los condicionantes que la demanda de resistencia final impone sobre los aditivos superplastificantes convencionales, tanto stos como los superplastificantes de nueva generacin muestran buen comportamiento en cuanto al desarrollo de resistencias iniciales, incluso a dosis elevadas y ante bajas temperaturas. Esto justifica el uso mayoritario de estos aditivos en el sector del hormign prefabricado. Las limitaciones aparecen si se demanda un mantenimiento de cono prolongado (por razones de transporte o de aplicacin). Los superplastificantes convencionales muestran limitaciones cuando, adems de demandarse resistencia inicial, se requieren tiempos abiertos superiores a 30 40 minutos (variable segn temperatura y materiales). En este caso, solamente los aditivos superplastificantes de nueva generacin permiten conseguir de forma simultnea amplios tiempos abiertos (hasta 1,5 horas) con elevados desarrollos de resistencia inicial. Esto se ha logrado gracias a la ingeniera de polmeros y al estudio y conocimiento del mecanismo de actuacin de estos aditivos, que ha permitido balancear de forma equilibrada la longitud de cadena principal con la

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densidad y longitud de las cadenas laterales para lograr polmeros con prolongado mantenimiento de consistencia y alto desarrollo de resistencias iniciales. La seleccin del aditivo en base a este criterio puede determinarse mediante ensayos de mantenimiento de consistencia y medicin de resistencias a corta edad con hormign y mortero, pero como la eleccin redunda en aspectos estructurales del polmero, resulta ms conveniente y rpido buscar asesora a travs del propio fabricante de aditivo. 4.4.- Compatibilidad con el cemento El efecto dispersante de cualquier aditivo no puede tener lugar si el aditivo no es adsorbido correctamente sobre la superficie de la partcula de cemento. En consecuencia, deber existir plena compatibilidad entre el aditivo seleccionado y el cemento que ser empleado. Para un aditivo en cuestin, su compatibilidad con el cemento depender de la composicin qumica de ste. La finura del cemento puede afectar al consumo de aditivo para obtener un efecto dado, pero es la composicin mineralgica lo que condiciona la compatibilidad con el aditivo. El aditivo superplastificante se adsorbe mayoritariamente sobre las fases frricas y de C3A del cemento. La cantidad de estas fases y su estructura (C3A ortormbico o cbico y diferentes CnAF) regulan el funcionamiento del aditivo. Tambin el contenido de regulador de fraguado incide sobre el funcionamiento del aditivo, que afecta la velocidad de formacin de la capa de ettringita y por lo tanto condiciona el equilibrio entre aditivo adsorbido y aditivo en solucin. Como norma general, la progresin del equilibrio entre aditivo adsorbido y aditivo en solucin debe ajustarse tambin a la aplicacin en puntual. Por ejemplo, en el caso del prefabricado, donde el tiempo de transporte y aplicacin es reducido y la demanda de resistencias iniciales alta, se emplean aditivos con una elevada adsorcin inicial, mientras que en el caso de transportes largos del hormign deben buscarse aditivos con menor adsorcin inicial con la finalidad de que las reservas en solucin vayan manteniendo el efecto dispersante durante el tiempo de transporte. La compatibilidad entre un cemento y un aditivo debe evaluarse mediante complejos ensayos de determinacin de TOC en solucin, donde puede obtenerse amplia informacin acerca de su compatibilidad, pero tambin puede observarse el fenmeno simplemente con ensayos de consistencia de morteros a diferentes tiempos y con diferentes dosis de aditivo. Se considera que un aditivo no es compatible con un cemento cuando se observan los siguientes fenmenos: - No se produce un incremento apreciable del efecto fluidificante al incrementar la

dosis de aditivo cuando ste se emplea dentro del rango de dosificaciones recomendado (el aditivo no es capaz de adsorberse sobre las partculas de cemento).

- Se produce una prdida prematura (antes de 15 minutos) del efecto dispersante (el aditivo es adsorbido de forma demasiado rpida).

- Se produce un aumento de la consistencia retardado, observndose que el cono ha aumentado (a veces incluso causando segregacin) despus de 20 30 minutos de la adicin del aditivo (adsorcin retardada del aditivo).


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- Aumento significativo del aire ocluido (producido por alguna incompatibilidad con algn componente del cemento o por una dosis elevada de aditivo).

- Aumento exponencial del tiempo de fraguado cuando el aditivo es empleado dentro de su rango de dosificacin recomendado, especialmente cuando se emplean superplastificantes con efecto retardador (saturacin de las fases de aluminato del cemento).

Si se observa alguno de estos fenmenos se considera que el rendimiento del aditivo no es el adecuado con el cemento en cuestin y deber seleccionarse uno de diferente que presente mejor compatibilidad. En el sistema cemento-aditivo superplastificante puede definirse el punto de saturacin del aditivo (segn definicin de R. Gettu). El punto de saturacin del aditivo se alcanza cuando ya no se obtiene mayor fluidez a pesar de aumentar la dosificacin de aditivo y representa el punto (la dosis de aditivo) que es capaz de saturar la superficie del cemento (fases de aluminato, en especial). A partir del punto de saturacin, el aditivo es incapaz de adsorberse y permanece en solucin. El punto de saturacin es particular para cada tipo de aditivo y para cada cemento puntal, y presenta variaciones en funcin de la temperatura. La composicin del cemento y sobretodo su finura modifican el punto de saturacin, siendo superior en el caso de cementos ricos en clnker y de elevada finura. Se determina midiendo la fluidez de pastas de cemento (o cemento y finos de la arena) en el cono de Marsh a diferentes dosificaciones de aditivo hasta identificar un mnimo en la curva, que se relaciona con el punto de saturacin. El punto de saturacin de un aditivo pretendera determinar la dosis mxima del aditivo ensayado compatible con el cemento en cuestin, pero es importante remarcar que las dosis de saturacin que se obtienen cuando se ensaya solamente con cemento y aditivo son significativamente inferiores a las observadas cuando se incluye la arena en el ensayo (situacin ms realista) debido a que la arena retiene una fraccin de aditivo que no reaccionar con el cemento. Por lo tanto, puede ser discutible afirmar que la dosis de saturacin ser la mxima dosis aceptada si no se ha realizado el ensayo en condiciones realistas (considerando el efecto de las arenas). En cualquier caso, debe prestarse atencin al punto de saturacin porqu dosificaciones de aditivo por encima del punto de saturacin pueden desencadenar efectos secundarios sobre el hormign no deseados, como por ejemplo retrasos de fraguado. 4.5.- Compatibilidad con las arenas Como se ha comentado, las arenas ejercen un efecto secuestrador de aditivo que interfiere en su rendimiento. Los aditivos superplastificantes convencionales, por su estructura qumica basada en terminales SO3-, no presentan prcticamente nunca fenmenos de incompatibilidad con las arenas (su porcentaje de adsorcin en las arenas es despreciable). Sin embargo, la compatibilidad de las arenas si debe estudiarse en el caso del empleo de aditivos superplastificantes de nueva generacin. Puede afirmarse que un aditivo no ser compatible con una cierta arena cuando sta sea capaz de retener aditivo (impidiendo que se adsorba sobre el cemento) en un porcentaje

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superior al 40-50% (evaluado por ensayos de adsorcin). En esta situacin, el rendimiento del aditivo ser muy inferior al esperado por la competencia que ejerce la arena frente al cemento, requiriendo dosificaciones muy superiores a las esperadas. El posible efecto adverso de las arenas sobre el aditivo se determina midiendo la fraccin de aditivo adsorbida con el TOC en mezclas de arena, agua y aditivo a diferentes dosis. A modo ms prctico, puede observarse la incidencia de las arenas midiendo la consistencia en morteros con un barrido de dosis de aditivo. Las rectas con ms pendiente (o curvas de forma exponencial ms acusadas) en las primeras dosis de aditivo ensayadas representan menor incidencia de la arena ensayada sobre el aditivo.

Figura 2. Evolucin del efecto dispersante (aumento de consistencia del mortero con diferente dosis de aditivo) empleando dos arenas de

naturaleza caliza machacada y misma cantidad y tipo de cemento La naturaleza mineralgica de la fraccin fina de la arena (< 0,063 mm) es quien condiciona la compatibilidad. No se han observado incompatibilidades con el aditivo cuando se emplean arenas lavadas sin finos, pero pueden existir cuando se usan arenas machacadas con finos ricos en ciertos tipos de arcillas. No debe asociarse un alto contenido de finos de la arena (que implicar una mayor demanda de agua) directamente con una potencial incompatibilidad con el aditivo, ya que como se ha comentado, los fenmenos de incompatibilidad son fruto ms de aspectos de composicin de los finos y presencia de ciertos tipos de arcillas de estructura laminar que del propio contenido de finos en global. La incompatibilidad con las arenas se manifiesta de forma ms intensa en el caso de hormigones con bajos contenidos de cemento. Si se observa que existe alguna compatibilidad con las arenas deber considerarse un incremento en la dosificacin de aditivo para alcanzar el efecto deseado (evaluando previamente los posibles efectos secundarios que esto pueda causar) o bien sustituir el aditivo por otro que no presente esta incompatibilidad. 4.6.- Robustez Para permitir la fabricacin industrial diaria de HACs de una forma cmoda, prctica y regular, el efecto del aditivo superplastificante debe ser controlable.

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Arena sinincompatibilidadArena conincompatibilidad


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Las variaciones en la composicin de las materias primas (cemento y ridos) repercuten sobre la demanda de agua del hormign y en consecuencia afectan a su resistencia final y su consistencia. Estas variaciones pueden ser amplificadas por el uso de un aditivo superplastificante no adecuado, especialmente cuando se emplean dosificaciones elevadas, como es el caso del HAC. Se dice que el aditivo es demasiado sensible cuando pequeas variaciones en la composicin de las materias primas (variaciones en la humedad, finos y granulometra de arenas, finura y composicin del cemento) significan grandes variaciones sobre la consistencia del hormign fresco. Esta sensibilidad del aditivo inducida por las variaciones de las materias primas depende del tipo de aditivo empleado y de las caractersticas de las materias primas y del sistema de amasado (las variaciones son ms sentidas en el caso de amasar en camin que cuando se emplea amasadora). Puede observarse la robustez de un aditivo a partir de mediciones de consistencia en morteros u hormign ensayando, a dosificacin fija de aditivo, el efecto sobre la consistencia causado por variaciones en el contenido de agua de -/+ 5 litros/m3. Una elevada pendiente al representar consistencia vs l/m3 de agua (comportamiento tpico mostrado en los polmeros con alta densidad y longitud de cadenas laterales) se asocia a una baja robustez (elevada sensibilidad) del aditivo, que puede conllevar problemas de produccin ante las variaciones naturales de humedad de las arenas. Resulta mucho ms prudente emplear aditivos que muestren pendientes ms moderadas en la representacin de los resultados (cuanta ms variabilidad prevista de los materiales, deber emplearse un aditivo que muestre una pendiente ms moderada), aunque esto implique una aditivo con menor capacidad dispersante. El efecto de los finos y especialmente la calidad de estos finos, expresada como equivalente de arena (EA), sobre la robustez de la mezcla de HAC tambin debe considerarse, pues el comportamiento de un aditivo en su capacidad dispersante est directamente afectado por el tipo y cantidad de arcillas, como se ha descrito anteriormente. Debido a la potencial incompatibilidad arena-aditivo, deber preverse el posible efecto sobre la resistencia final del hormign causado por las variaciones en el EA de las arenas. No es aconsejable trabajar con aditivos que presenten una alta sensibilidad porqu complican enormemente la produccin industrial. Debern seleccionarse aditivos que presenten una robustez suficiente ante las variaciones previstas en las materias primas, aunque esto implique una aditivo con menor capacidad dispersante, (cuanta ms variabilidad prevista de los materiales, deber emplearse un aditivo que muestre una pendiente ms moderada), de tal modo que las dispersiones en los valores de humedad y EA de las arenas no repercutan de forma severa sobre la consistencia del hormign y su consecucin de resistencias mecnicas.

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Figura 3. Repercusin sobre la consistencia en hormign inducida por ligeras variaciones en el contenido total de agua (a dosificacin

fija de aditivo e idntica composicin del hormign)

Figura 4. Repercusin sobre la resistencia final en un HAC-70 inducida por la variacin de EA (equivalentes de arena), con

dosificacin de cemento y aditivo fija y a consistencia constante, ajustando con agua. Ensayos realizados en distintas fechas segn el

EA logrado en la produccin de la aren Para lograr una adecuada robustez en la produccin de HAC, adems de las implicaciones que pueda conllevar el tipo de aditivo, es imprescindible un control exhaustivo de los materiales y una mnima regularidad en la composicin de stos. 5.- CONCLUSIONES Los criterios que deben atenderse para la correcta seleccin de un aditivo superplastificante para la fabricacin industrial y continua de HAC son mltiples. Atribuir que el aditivo ms conveniente es el que mayor capacidad fluidificante muestra es un error conceptual que puede acarrear problemas en el momento de su fabricacin industrial y continua. Deben considerarse aspectos como la robustez ante variaciones de humedad y calidad de las arenas, o como el mantenimiento de consistencia y la

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Superplastificante conadecuada robustez

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Equivalente de arena

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Superplastificante conadecuada robustez

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demanda de resistencia inicial, que son aspectos muy vinculados a cada aplicacin en particular, pero que son esenciales para poder fabricar el HAC industrialmente sin problemticas y con costes atractivos de produccin y control. AGRADECIMIENTOS El autor desea agradecer a HANSON Catalunya y al Lab. central de PROMSA por la realizacin de ensayos a escala industrial, cuyos resultados se muestran en este trabajo, con un especial recuerdo a Domnec Mas, gran profesional del sector y buen amigo. REFERENCIAS [1] COPPER, C.F., LIOTTA, F.L., SHAWL, E.T. Optimization of polycarboxylates for use in self-consolidating concrete. Proceedings of SCC2005-Chicago, 2005. p 25. ISBN 0-924659-64-5 [2] GETTU, R., GOMES, P., AGULLO, L., BERNAD, C., - HACs. Desarrollo y caracterizacin. V Simposio ANFAH, Madrid, 2001 [3] GONZLEZ-ISABEL, G. Hormigones de alta resistencia. Intemac, 1993 [4] KIM, B.G., JIANG, S., JOLICOEUR, C., ATCIN, P.C. The adsoption behavior of PNS SPC and its relation to fluidity of CP. Cem. Conc. Res., Vol 30, N 6, 200, P887 [5] KURDOSKY, W., BUNDYRA-O. - Effect of the cement type on compatibility with carboxylate admix. Materiales de Construccin N 302, 2011, p227, ISSN 0465-2746 [6] PELLERIN, B., LAMOTTE, J., GNAGNE, C., CANEVET, C. Use of dedicated admixtures eases the implementation of SCC in the precast industry. Proceedings of SCC2005-Chicago, 2005. p 113. ISBN 0-924659-64-5 [7] RONCERO, J., GETTU, R. Aditivos SP para hormigones de altas prestaciones Proceedings IV Simposio Especialidades Qumicas para la Construccin, Madrid 1998 [8] UNE-EN 934-2 - Aditivos para hormigones, morteros y pastas. Parte 2: Aditivos para hormigones. Definiciones, requisitos, conformidad, marcado y etiquetado [9] WALRAVEN, J., - Structural applications with SCC. Proceedings SCC2003 Rilem Symposium, Reyjkavik 2003 [10] www.anfah.org Asociacin nacional de fabricantes de aditivos para hormign. Estadsticas oficiales 2009

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