Estos aditivos son surfactantes y actúan en la interfase aire-agua de la pasta de cemento, estabilizando el aire atrapado durante el proceso de mezclado del hormigón en forma de minúsculas burbujas (Figura 1.24). Se caracterizan por poseer una cadena hidrocarbonada que contiene un grupo polar hidrofílico, normalmente un grupo derivado de ácido carboxílico o sulfónico.
Figura 1.24 Mecanismo de actuación de los aditivos aireantes
El grupo polar queda orientado hacia la fase acuosa, mientras que la cadena hidrocarbonada queda orientada hacia el interior de la burbuja de aire. En hormigones, mejoran la cohesión, incrementan la trabajabilidad, estabilizan el sistema de poros y dan una mayor resistencia a ciclos hielo-deshielo. Cuando se emplean elevadas dosificaciones, conducen a un retraso en la reacción de hidratación del C3S mientras que
se acelera la hidratación del C3A (Arévalo, 2006). Aditivos acelerantes
Su función principal es acelerar el fraguado del hormigón, acelerando también su endurecimiento y, por lo tanto, las resistencias mecánicas a primeras edades (Edmeades. R. M., 1998). En hormigones, se utilizan para prefabricados, para sumergir el hormigón en agua, para colocar el hormigón a bajas temperaturas (2-4ºC) y en trabajos de reparación. Existen dos tipos de aceleradores:
‐ Aceleradores del fraguado que afectan principalmente al C3A. Sustancias
alcalinas que favorecen la disolución de la sílice y alúmina e interfieren en la reacción yeso-C3A.
‐ Aceleradores del fraguado y del endurecimiento que afectan principalmente a C3S y promueven el desarrollo inicial de resistencias.
Retardantes
Estos aditivos alargan el período de inducción de la reacción de hidratación del cemento y, por lo tanto, alargan los tiempos de fraguado. Se emplean generalmente para transportar a una gran distancia grandes volúmenes de hormigón, cuando las condiciones de colocación son lentas o no se quieren crear discontinuidades y sobretodo, en ambientes cálidos, donde el fraguado del hormigón es acortado por la elevada temperatura.
Estos aditivos se adsorben sobre la superficie de los granos de cemento anhidros, impidiendo su hidratación. Además, forman una película insoluble de sales de calcio sobre los productos de reacción, disminuyendo la velocidad de crecimiento de los núcleos de hidróxido cálcico y retrasando la hidratación del cemento. Sin embargo, al alargar la duración del estado plástico, se suele producir un incremento de la retracción plástica y, por tanto, una disminución de la resistencia a flexión a edades tempranas (Arévalo, 2006).
Plastificantes
Conocidos también como reductores de agua, los plastificantes proporcionan una reducción de la cantidad de agua de al menos un 5%, siendo posible, de esta forma, hacer hormigones con menor cantidad de agua y la misma consistencia.
Existen dos funciones principales de estos aditivos:
‐ reducir la relación agua/cemento de la mezcla manteniendo la misma trabajabilidad,
‐ mejorar la trabajabilidad para una relación agua/cemento determinada.
Estos aditivos son surfactantes hidrofílicos, por lo que la cadena orgánica es adsorbida sobre las partículas de cemento mientras el grupo polar queda orientado hacia la disolución, confiriendo a los granos de cemento una carga negativa. Esto origina la repulsión entre las diferentes partículas de cemento y, por lo tanto, su defloculación y dispersión (Figura 1.25).
Al reducir el contenido de agua, utilizando este aditivo, se consigue además una baja segregación, una buena fluidez, un incremento de resistencia y una disminución de la permeabilidad. Los aditivos plastificantes más utilizados son el lignosulfonato y el ácido hidrocarboxílico.
Los lignosulfonatos son subproductos que se obtienen de la extracción de la celulosa de la madera en la fabricación de papel y suelen contener cantidades variables de azucares en su mezcla. La capacidad de reducción de agua de estos aditivos es mayor cuanto mayor es el peso molecular y menor el contenido de carbohidratos. Su dosificación suele ser de 0,05-0,1% peso de cemento y consiguen reducciones de hasta el 10% de agua. Como efecto secundario suelen tener un efecto aireante y un incremento en la retracción del cemento.
Los ácidos hidrocarboxílicos constituyen otro grupo importante de reductores de agua. Aunque presentan un peso molecular más bajo que los lignosulfonatos, estos ácidos son tensioactivos y, cuanto mayor es la longitud de cadena, mayor es su acción plastificante. A bajas concentraciones, las sales heptonato sódico y gluconato sódico se comportan como aditivos reductores normales, aunque a mayores dosificaciones inducen un retraso de las reacciones de hidratación.
También se puede combinar el lignosulfonato con cloruro cálcico o nitrito sódico para reducir el contenido de agua, con la aceleración de la hidratación del cemento, lo que se manifiesta en un incremento de las resistencias mecánicas. Estos aditivos se utilizan para hormigonar en climas muy fríos o en prefabricados donde es necesario recuperar los moldes.
Superplastificantes
Los aditivos reductores de agua de alto rango o superplastificantes, son polímeros de elevado peso molecular y solubles en agua (Rachamandran V. S., 1983). Consiguen reducciones en la cantidad de agua del 12% al 40% (Edmeades. R. M., 1998). Estos aditivos, además de permitir una importante reducción de la relación agua/cemento, pueden también mejorar las propiedades reológicas del hormigón. Por tanto, existen dos funciones principales de estos aditivos:
‐ aumentar significativamente la trabajabilidad para una relación agua/cemento determinada,
‐ reducir considerablemente la relación agua/cemento para una trabajabilidad determinada,
‐ obtener simultáneamente ambos efectos.
Esto se traduce en una mejora en las propiedades microestructurales al crear una matriz más compacta y menos porosa consiguiendo así, un incremento de la resistencia y las propiedades durables. Por otro lado, se ha conseguido una gran mejora de las propiedades reológicas, incrementando la fluidez y puesta en obra del hormigón. Se consigue así una mayor trabajabilidad y, por lo tanto, menor presión de bombeo del hormigón y del ruido asociado, mejora del transporte, incluso a largas distancias o con temperaturas elevadas, así como la posibilidad de mejorar la puesta en obra en zonas de difícil acceso, mejor recubrimiento de armaduras, etc. (Arévalo, 2006).