Plastificantes y super-plastificantes: aditivos para la trabajabilidad del hormigón

Plastificantes y super-plastificantes: aditivos para la trabajabilidad del hormigón

Una de las características definitivas del shotcrete es su fluidez: al proyectarse neumáticamente, la mezcla homogénea se adhiere a cualquier superficie con facilidad, ofreciendo soporte y resistencia temprana desde el principio.

Una familia de polímeros químicos está detrás de esta trabajabilidad o docilidad: los plastificantes y súper-plastificantes. También conocidos como fluidificantes o reductores de agua, estos aditivos ayudan a reducir el ratio total de agua a cemento, proporcionando una consistencia más ‘líquida’ sin necesidad de añadir más agua. Estos aditivos – que normalmente se añaden en la mezcladora – confieren a la mezcla una mayor fluidez hasta su aplicación sin ocasionar una pérdida de consistencia.

Los plastificantes y súper-plastificantes tienen un efecto dispersante temporal, que permite una mejor hidratación de las partículas de cemento y mejoran las características de fluido o reología de la mezcla.

¿Huevos con hormigón? Recetas romanas para la fluidez del concreto

Hoy ya en su tercera generación, los plastificantes han desempeñado un papel importante durante la historia del hormigón. Aunque parezca extraño, muchos autores apoyan la teoría de que los romanos, grandes entusiastas del hormigón y sus aplicaciones, a menudo utilizaban claras de huevos como plastificante.

Esta mezcla, combinada con sílices de ceniza volcánica para crear el tipo de construcción de hormigón hidráulico todavía en pie en la costa de Nápoles, resulta extremadamente resistente a todo tipo de inclemencias, como la corrosión causada por el agua de mar.

Plastificantes: primeros pasos

El principio del siglo XX anuncia la llegada de la primera generación de plastificantes. Los lignosulfonatos, derivados que se producen durante el proceso de la madera, todavía se utilizan con frecuencia para producir una mezcla contando con materiales básicos.

Los aditivos, conocidos como Reductores de Agua de Media Gama [Mid Range Water Reducers o MRWR en inglés] se fijan en la superficie de una partícula de cemento, que presenta cargas positivas y negativas. El polímero plastificante, con carga negativa, contrarresta la presencia de las cargas positivas en el cemento, haciendo que toda la partícula ahora aparezca negativa.

Plastificantes de Hormigón

Esto pone en marcha un efecto físico, causando repulsión entre las partículas con la misma carga eléctrica negativa, y creando un efecto dispersante  que permite una mayor permeabilidad del agua. La mezcla se vuelve así más ‘trabajable’ sin necesidad de añadir más agua, y permite la reducción del total de agua necesaria, rebajando el ratio agua-cemento en torno al 10%.

Uno de los principales inconvenientes de estos aditivos es que conllevan un retraso del proceso de fraguado que puede causar otras dificultades. Al no fraguar adecuadamente dentro del marco tradicional de tiempo, se podría producir una gran acumulación de la presión hidroestática de una columna de hormigón durante un período prolongado, pudiendo causar la fractura del encofrado de soporte.

Segunda generación: Plastificantes 2.0

Una nueva generación de polímeros llega al mercado a mediados del siglo XX que permite una mayor reducción del ratio agua-cemento del 25%. Los polisulfonatos como el naftaleno y la melamina tienen un mecanismo de acción similar a los plastificantes de primera generación, produciendo un efecto de dispersión eléctrica aunque de mayor intensidad.

Como hemos visto, los polímeros se adhieren a las partículas de cemento, confiriéndoles una carga negativa que causa repulsión entre ellas, y permite al agua fluir e hidratar la mezcla mejor.

Pero esa misma función de repulsión es también la causante de una mayor oclusión de aire, aumentando la trabajabilidad de la mezcla pero simultáneamente creando posibles bolsillos  de aire que disminuyen su capacidad de resistencia y comprometen su integridad estructural.

Este tipo de polímero también puede causar problemas ya que su ventana de trabajabilidad es muy breve: una vez hidratado el cemento, se generan subproductos que forman ‘costras’ en la mezcla, dificultando su aplicación adecuada.

Super-plastificantes: tercera generación

Los súper-plastificantes son la encarnación con más prestaciones de esta gama de aditivos, y pueden suponer una reducción del ratio agua-cemento de hasta el 40%.

Al contrario que los anteriores, los policarboxilatos o  Reductores de Agua de Alta Gama (High Range Water Reducers, o HRWR por sus siglas en inglés), actúan en base a una repulsión estérica más que una electroestática. Uno de los efectos principales aquí es el impedimento estérico, que impide o retarda una reacción con otra molécula: en éste caso, impide la aglomeración de partículas de cemento.  Superplastificante & Hormigón

Se trata de copolímeros complejos con un alto grado de flexibilidad, compuestos de diferentes grupos funcionales cargados negativamente y cadenas poliméricas laterales que se pueden adecuar a las necesidades de la receta.

Muchos de estos aditivos se pueden utilizar conjuntamente, y mezclar con otros tipos de aditivos, entre ellos los aireantes, acelerantes y retardantes, categorías que cubriremos más adelante en el blog.

¿Cuál es su experiencia con estos aditivos?

Fuentes:

  • “Could a 2,000 year old recipe for cement be superior to our own?”, Henry Grabar, The Atlantic Citylab, Junio 2013, Último acceso 14/12/16

http://www.citylab.com/tech/2013/06/could-2000-year-old-recipe-cement-be-superior-our-own/5800/

  • The Electrostatic Potential of Highly Filled Cement Suspensions Containing Various Superplasticizers, O. Blast & D. Honert, International Concrete Abstracts Portal, 2003, Último acceso 14/12/16

https://www.concrete.org/publications/internationalconcreteabstractsportal.aspx?m=details&ID=12907

  • “Aditivos Plastificantes”, CivilGeeks.com, 2011, Último acceso 14/12/16

http://civilgeeks.com/2011/12/10/aditivos-superplastificantes/

  • “Super- plastificantes: Última Tecnología en Aditivos Para Concreto”, 360gradosenconcreto.com, 2011, Último acceso 14/12/16

http://blog.360gradosenconcreto.com/superplastificantes-ultima-tecnologia-en-aditivos-para-concreto/

Deja un comentario