La utilización de aditivos superplastificantes, no sólo produce cambios en la fluidez de la mezcla, sino que también puede provocar alteraciones en los procesos de hidratación. Numerosos estudios se han llevado a cabo para determinar el efecto sobre los procesos reactivos y la microestructura formada por los productos de hidratación de las pastas de cemento con aditivos superplastificantes.
Efecto sobre los procesos reactivos
Algunas publicaciones (Masood I., 1994) (Mollah, 2000) han demostrado que al adicionar aditivos superplastificantes de primera generación se produce un retraso de la hidratación del cemento, atribuyendo este fenómeno al hecho de que las moléculas de aditivo adsorbidas en el cemento obstaculizan el contacto del mismo con el agua. Se produce un gran aumento del proceso de inducción al dificultar la difusión del Ca2+
hacia la fase acuosa. En el caso de los aditivos policarboxilatos de segunda generación, se observa que los grupos carboxilatos tienen la capacidad de formar grupos complejos con el Ca2+, como consecuencia se produce un retraso mayor de la hidratación. Los
aditivos policarboxilatos, que presentan una mayor cantidad de grupos carboxilatos, son lo que presentan mayor cantidad de aditivo adsorbido. Esto se atribuye a cambios en la nucleación que favorecen la adsorción (Uchikawa, 1995) (Puertas F. V., 2001). Este efecto de la dosificación no parece sin embargo tan marcado cuando se trata de aditivos con largas cadenas laterales de poliéteres (Hamada, 2000).
Por otro lado, cuanto mayor es el peso molecular de los aditivos, mayor es el retraso en la hidratación y más largo el periodo de inducción (Basile, 1987). Con respecto a aditivos de tipo policarboxilato su influencia no es tan clara (Winnefeld, 2006).
Efecto sobre la morfología y estructura de los productos de reacción
La utilización de aditivos de tipo policarboxilato modifica ligeramente el grado de polimerización del gel C-S-H, modificando su estructura (Roncero, 2001) (Puertas F. S., 2005). Sin embargo, los cambios más evidentes son en la morfología de los cristales de etringita.
En los aditivos superplastificantes de primera generación, los grupos sulfónicos entran en competición por la adsorción sobre las partículas de C3A con los iones sulfatos presentes en el cemento, esto hace que se modifique la velocidad de formación de los cristales de etringita. Algunos investigadores afirman que se aceleran los procesos de formación de etringita, aunque se retrasa su conversión a monosulfoaluminato hidratado (Rachamandran V. S., 1983). Sin embargo, otros autores (Massazza, 1993) defienden que se produce un retraso en la formación de etringita.
A su vez, aparecen cambios evidentes en la morfología de los cristales de etringita, que en presencia de aditivos suele ser de tipo más fino en forma de microcristales, en contraposición con las agujas de gran tamaño que se forman en ausencia de aditivos y forman una capa sobre las partículas de cemento anhidro que dificultan su hidratación. En el caso de los policarboxilatos de segunda generación, autores como Pourchet
etringita, formándose cristales de menos tamaño que en ausencia de aditivo. Otros autores en sus estudios no apreciaron una reducción significativa de los mismos. Por lo que los resultados son muy dispares.
Efecto en las propiedades mecánicas y durables
Uno de los aspectos más importantes y que influyen más sobre las propiedades del hormigón endurecido es la relación a/c (Brooks, 2000). En presencia de aditivo se puede reducir esta relación sin disminuir su trabajabilidad, que se traduce en mayores resistencias a compresión. Si no se modifica la relación a/c, el aditivo solo tendrá un efecto fluidificante, por lo que la hidratación será más eficaz y, por tanto, la estructura más homogénea, pero no se traducirá en un gran aumento de resistencia a compresión (Sahmaran, 2006). (Magarotto R., 2003). Además de reducir la relación a/c, en presencia de aditivos, se consigue una reducción de la porosidad, creando una microestructura más compacta, con menores diámetros de poro, que también repercutirán en aumentos de resistencia a compresión (Legrand C., 1994).
La presencia de aditivos mejora también las propiedades durables de las pastas y morteros de cemento, como consecuencia de la inclusión de aire por parte de los aditivos. Existen numerosos estudios, donde se demuestra que, al adicionar aditivos, se incrementa la resistencia de los ciclos de hielo-deshielo (Mukherjee, 1982).
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