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 el último 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, cuanto 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.