Download 1 LOS ADITIVOS.

LOS ADITIVOS.
3.2.3.1.- DEFINICIÓN Y GENERALIDADES.
Los aditivos se definen como: “aquellas sustancias o productos que,
incorporados al mortero antes o durante el amasado y/o durante el amasado
suplementario, en una proporción no superior al 5% del peso de cemento (salvo casos
especiales), producen la modificación deseada de dicho mortero –en estado fresco y/o
endurecido- de alguna de sus características, de sus propiedades habituales o de su
comportamiento”. (UNE-EN 934)
Esta definición no considera pues, como aditivos a aquellos cuya dosificación
rebase el 5% del peso del cemento.
La comercialización de productos que mejoran algunas de las cualidades de los
morteros, data de 1910. Se trataba, entonces, de hidrófugos, de aceleradores del
fraguado o de hidrófugos-aceleradores de fraguado, que se utilizaban para la
confección de morteros destinados a la reparación de obras subterráneas de
mampostería o de ladrillo, cuyas juntas se hubiesen deteriorado. Los plastificantes
fueron comercializados hacia 1935. Los agentes inclusores de aire aparecieron en los
EE.UU. en 1939, y su utilización en Europa no empezó hasta después de la segunda
guerra, en 1947. En cuanto a los retardadores, si bien su comercialización no tuvo
lugar hasta bastante tarde, los efectos de ciertos productos eran conocidos hacía
tiempo. (Venuat, 1972)
Más recientemente y gracias al progreso de la industria química, las materias
plásticas se fueron incorporando. Hace una decena de años que los aditivos se
multiplican en muchos países. Los fabricantes ponen a punto productos más
adecuados a las necesidades de la construcción moderna.
Sin el uso de aditivos, no existirían los morteros secos modernos ni tampoco
podrían lograrse muchas propiedades técnicas. Los aditivos son de origen orgánico o
inorgánico y, con frecuencia, de naturaleza polimérica. Los aditivos pueden mejorar el
amasado con agua del mortero seco, así como las propiedades del mortero fresco (su
comportamiento reológico o trabajabilidad) y las propiedades del mortero fraguado,
incluso el mismo comportamiento de fraguado.
Los requisitos que deben cumplir son que, el empleo de un aditivo no debe
deteriorar
las
características
del
mortero
(mecánicas,
químicas,
físicas...);
eventualmente, se puede aceptar una pequeña disminución de éstas. Cuando se
1
utilicen varios aditivos, que tienen que ser compatibles entre sí, debe conocerse la
influencia mutua en los resultados finales.
Los aditivos (excepto los sólidos poco solubles en agua) se deben incorporar
disueltos en el agua de amasado o en forma de dispersión estable, después de
mezclarlos y homogeneizarlos con toda o con una parte de dicha agua de amasado. El
aditivo no se debe incorporar al cemento, a no ser que ésta incorporación se tenga
que efectuar de acuerdo con las características propias del aditivo, de la fabricación
del mortero, o que figure, explícitamente, en las prescripciones especiales del mismo o
de la obra.
Los aditivos aptos para morteros deben cumplir las exigencias prescritas en la
norma UNE-EN 934.
3.2.3.2.- FUNCIONES DE LOS ADITIVOS.
Los aditivos pueden actuar sobre una y/o varias de las propiedades de los
morteros, produciendo, fundamentalmente, la modificación de una de ellas y/o la de
otras. (UNE-EN 934)
Función principal.
Cada aditivo se caracteriza y define por producir una modificación determinada,
y solamente una, de alguna de las propiedades o características del mortero en estado
fresco o endurecido. Esta propiedad se define como función principal.
La eficacia de la función principal de cada aditivo, depende de su dosificación y
de los materiales utilizados.
Función secundaria.
Los aditivos, pueden, accesoriamente, modificar alguna o algunas de las
propiedades o características del mortero, independientemente de la que define la
función principal. Esta modificación o modificaciones se conocen con el nombre de
función secundaria.
Las funciones secundarias se caracterizan por presentar una eficacia que es
independiente de la que ejerce la función principal; esta eficacia depende del tipo de
mortero y de sus condicione de puesta de obra.
2
Efecto secundario.
El empleo de un aditivo puede producir modificaciones inevitables de ciertas
propiedades o características de los morteros, que no se requieren como función
secundaria (por ejemplo, débil descenso de las resistencias mecánicas, retraso del
tiempo de fraguado, etc.).
El fabricante debe poner en conocimiento del usuario los efectos secundarios
de un aditivo si los tiene.
3.2.3.3.- CLASIFICACIÓN.
La clasificación de los aditivos, está basada en la función principal que ejercen
sobre las propiedades o características de los morteros en estado fresco o endurecido;
esta función principal figura en la clasificación y en la definición de los aditivos.
(AENOR, 1995).
Determinados aditivos pueden presentar, además, otras funciones secundarias
y/o efectos secundarios, asociados a la función principal sobre una(s) determinada(s)
característica(s) de los morteros. Estas funciones secundarias y efectos secundarios,
si los hay, se indican en las definiciones de los aditivos. Podemos distinguir los
siguientes grupos:
1) Aditivos que modifican la reología de los morteros en estado fresco.
2) Aditivos que modifican el fraguado y/o el endurecimiento de los morteros.
3) Aditivos que modifican el contenido de aire (o de otros gases) de los
morteros.
4) Generadores de expansión.
5) Aditivos que mejoran la resistencia a las acciones físicas.
6) Aditivos que mejoran la resistencia a las acciones físico-químicas.
7) Otros aditivos
3
Aditivos que modifican la reología de los morteros en estado fresco.
Son sustancias o productos cuya función principal es mejorar la trabajabilidad
(ductilidad, manejabilidad, docilidad etc.) del mortero en estado fresco.
Plastificantes.
Aditivos, generalmente sólidos en polvo e insolubles en agua, cuya función
principal es:
mejorar la trabajabilidad de mortero para una determinada relación
agua/cemento.
permitir una modificación de la cantidad de agua para una trabajabilidad
dada.
La figura 3.5 nos muestra como actúan los aditivos plastificantes.
Figura 3.5. Acción de los aditivos plastificantes provocando el proceso de repulsión entre partículas (Rodríguez- Mora
y col., 2003).
Actúan mecánicamente y físicamente, a dosis tanto más débiles cuanto más
finos son los productos. Estos aditivos alteran poco las restantes propiedades de los
morteros.
Reductores de agua (Fluidificantes).
Aditivos cuya función principal es:
disminuir el contenido de agua de un mortero para una trabajabilidad dada.
4
aumentar la trabajabilidad de un mortero para un mismo contenido de agua
sin producir segregación.
obtener simultáneamente ambos efectos.
Determinados reductores de agua producen, además, funciones y efectos
secundarios, retrasando o acelerando el tiempo de fraguado o disminuyendo la
velocidad de endurecimiento del mortero; a veces pueden provocar ambos efectos y
funciones simultáneamente.
Algunos fluidificantes exigen un mínimo de reducción de agua, con relación al
testigo. La ausencia de esta reducción de agua, o una reducción insuficiente, puede
producir efectos secundarios perjudiciales.
Superplastificantes (Superfluidificantes).
Aditivos cuya función principal es:
aumentar significativamente, la trabajabilidad de mortero para una relación
agua/cemento dada.
producir una reducción considerable de la relación agua/cemento, para una
determinada trabajabilidad.
obtener simultáneamente ambos efectos.
Los efectos producidos por estos aditivos son más enérgicos, que los
correspondientes a los reductores de agua.
Los superplastificantes (superfluidificantes) no deberán producir fenómenos
acentuados de exudación ni segregación de finos.
Los superfluidificantes influyen de forma significativa en la cantidad de agua
necesaria para elaborar el mortero. Un mortero que contiene superfluidificantes
requiere menos agua de lo habitual para adquirir la misma consistencia. Dicho de otro
modo, si no se varía la cantidad de agua se reduce la consistencia. El efecto de la
superfluidificación se explica por el hecho de que las diferentes cargas superficiales de
las partículas del cemento producen una inclusión de agua al aglomerarse. La
utilización del superfluidificante equilibra la tensión superficial y confiere al mortero una
5
consistencia fluida. En función de las restricciones legales y de las ventajas técnicas
emplean caseína (numerosos fabricantes) o superfluidificantes sintéticos fabricados
con sulfonatos de lignina, naftalina, condensados de melamina-formaldehído o
carboxilatos de poliéter, etc. Entre los fabricantes de superfluidificantes cabe citar
SKW (Trostberg, Alemania), Sika (Suiza) o Perstorp (Suecia). Los morteros que
requieren muy buenas propiedades autonivelantes, como las masas y solados
autonivelantes y los adhesivos líquidos para baldosas. La dosificación normal oscila
entre un 0.2 y un 1 %. (Bayer y Lutz, 1998).
Resinas.
Las resinas se definen como ligantes orgánicos poliméricos que aportan,
principalmente al mortero, adherencia química. Se emplean fundamentalmente para la
fabricación de morteros cola, impermeables, de reparación, etc. Las resinas mejoran
las propiedades durante la aplicación del mortero, en el fraguado y a lo largo de su
vida útil. Entre los efectos, son destacables:
Aumento de la capacidad adherente.
Aumento de la elasticidad.
Mejora de la impermeabilidad.
Retenedores de agua.
Estos aditivos aumentan enormemente la capacidad de retención de agua e
impiden, así, que el mortero pierda agua con demasiada rapidez. Se fundamentan en
el incremento de la viscosidad de la pasta y generan los siguientes efectos:
Reducen la absorción de agua y su tendencia a la evaporación.
Mantienen
suficiente
convenientemente
y
agua
para
desarrolle,
de
que
modo
el
cemento
conveniente,
se
hidrate
todas
sus
propiedades.
Modulan la viscosidad de la masa de mortero.
Atenúan la tendencia a la exudación en los casos de granulometrías
incorrectas o carencia de finos.
Aditivos que modifican el fraguado y/o el endurecimiento de los morteros.
6
Son sustancias o productos cuya función principal es modificar el fraguado y/o
el endurecimiento de los morteros acelerándolos o retardándolos con relación a los
testigos.
Aceleradores de fraguado.
Aditivos cuya función principal es reducir o adelantar el tiempo de fraguado
(principio y final) del cemento, que se encuentra en el mortero.
Los sistemas aceleradores se emplean en grandes cantidades en sistemas
cementosos para ajustar las propiedades de fraguado. Los productos más utilizados
son el formiato cálcico (Mebofix, Bayer, Leverkusen, Alemania) y el carbonato de litio
(Chemental, Frankfurt, Alemania). Las cantidades añadidas pueden llegar hasta un 0.7
% en el caso del formiato cálcico y de hasta un 0.2 % en el caso del carbonato de litio.
(Bayer y Lutz, 1998)
La temperatura de mezcla (mortero) puede influir en la eficacia de los
aceleradores de fraguado.
La reducción de fraguado, puede producir una disminución de las resistencias
mecánicas finales, con relación a las del mortero testigo; esta disminución de las
resistencias puede ser temporal.
Retardadores de fraguado.
Aditivos cuya función principal es retrasar el tiempo de fraguado (principio y
final) del cemento, que se encuentra en el mortero.
Estos productos se utilizan principalmente en enlucidos y en masillas de relleno
para juntas que contienen yeso. Sin aditivar retardadores, el fraguado del yeso es
demasiado rápido, siendo los más utilizados las sales de ácidos de frutas como el
ácido tartárico, el ácido cítrico y los ácidos sintéticos (distintos tipos de Retardan, de
Tricosal, Illertissen, Alemania). La dosificación típica oscila entre el 0.05 y el 0.25 %.
Determinados retardadores de fraguado pueden producir, generalmente, una
disminución de las resistencias mecánicas iniciales (efecto secundario); sin embargo,
las resistencias mecánicas aumentan frecuentemente, a medio plazo, con relación a
las del mortero testigo.
Aceleradores de endurecimiento.
7
Aditivos cuya función principal es aumentar o acelerar el desarrollo de las
resistencias mecánicas iniciales de los morteros.
Estos aditivos pueden producir una modificación del tiempo de fraguado (efecto
secundario). La eficacia de estos productos puede variar con la temperatura. El
aumento o aceleración del desarrollo de las resistencias iniciales puede producir una
disminución de las resistencias finales, con relación a las del testigo; esta disminución
puede ser temporal. La influencia de estos aditivos sobre el desarrollo del fraguado es
despreciable; frecuentemente se acorta su duración. Algunos de estos aditivos pueden
aumentar notablemente la retracción.
Aditivos que modifican el contenido de aire (o de otros gases) de los
morteros.
Son sustancias o productos cuya función principal es modificar, en uno u otro
sentido, el contenido de aire ocluido en los morteros testigo; también se incluyen en
este grupo a los que modifican el contenido de otros gases.
Inclusores de aire.
Aditivos cuya función principal es producir en los morteros un número elevado
de finas burbujas de aire, separadas y repartidas uniformemente. Estas microburbujas
permanecen así durante el endurecimiento del material.
Son agentes que actúan formando microporos de aire en el mortero, tal y como
se observa en la figura 3.6.
Figura 3.6. Esquema de actuación de los aditivos inclusores de aire. (Rodríguez-Mora y col., 2003).
Este proceso físico reduce la densidad del mortero fresco, mejora la
trabajabilidad y el rendimiento. El aire introducido mejora además el aislamiento
térmico, pero disminuye la resistencia del mortero. Los aireantes son productos en
polvo compuestos principalmente de sales sódicas de sulfonatos y sulfatos de ácidos
8
grasos. Las dosis utilizadas en revocos y mortero de albañilería suelen variar entre un
0.01 y un 0.06 %. Las dosis óptimas pueden establecerse controlando el contenido de
aire del mortero y su trabajabilidad.
El diámetro medio de las microburbujas es del orden de 0.05 mm. La eficacia
de estos aditivos depende de la composición del mortero, de su elaboración y del
procedimiento que se utilice para su puesta en obra.
Generadores de gas.
Aditivos cuya función principal es producir un gas por medio de una reacción
química durante la colocación del mortero.
Pequeñas cantidades de estos productos, en condiciones de empleo
controladas, dan lugar a la formación de cantidades suficientes de gas, que producen
una ligera expansión del mortero cuando se encuentran en estado fresco; después de
su colocación se produce una reducción de la retracción. Con cantidades más
elevadas de dichos productos se produce un volumen importante de gas.
Generadores de espuma.
Aditivos cuya función principal es producir, por medios mecánicos una espuma
estable formada por burbujas de aire de tamaño variable, que se encuentra
homogéneamente distribuida dentro de la masa, a la que confiere una estructura
alveolar.
Desaireantes o antiespumantes.
Aditivos cuya función principal es eliminar el exceso de aire introducido en la
masa por el empleo de ciertos áridos o de ciertos aditivos utilizados para obtener otra
función principal, distinta a la introducción de aire.
Los antiespumantes reducen el contenido de aire en los morteros frescos (los
productos de Afitan P de Münzing CEIME, Heilbronn, Alemania). Actualmente existen
antiespumantes en polvo de composiciones químicas diferentes.
9
Generadores de expansión.
Aditivos cuya función principal es producir una expansión controlada y
permanente en los morteros.
Los límites en la expansión y retracción estipulados por los aditivos son los
siguientes:
Aditivos que compensan la retracción son aquellos que producen una
expansión final comprendida entre 0 y 0.06 %.
Aditivos que producen expansión libre son aquellos que dan lugar a una
expansión final mayor o igual a 0.06 %.
Aditivos que mejoran la resistencia a las accione físicas.
Son sustancias o productos cuya función principal es conseguir que los
morteros presenten mayor resistencia a la acción de los fenómenos de la naturaleza
física que los testigos correspondientes.
Aditivos protectores contra las heladas.
Son sustancias o productos cuya función principal es mejorar la resistencia a
las heladas de los morteros.
Estos aditivos se comercializan para morteros en estado endurecido en forma
de inclusores de aire basados en la introducción de microburbujas de aire (repartidas
uniformemente en los morteros) aumentando así la resistencia de los mismos a las
heladas; y también los podemos encontrar para morteros en estado fresco en forma de
aceleradores de fraguado o aceleradores de endurecimiento.
Aditivos que mejoran la resistencia a la congelación; anticongelantes.
Son sustancias o productos cuya función principal es disminuir el punto de
congelación del agua de amasado; además, pueden impedir la aparición de cristales
de hielo en el mortero en estado fresco.
Aditivos que reducen la penetrabilidad del agua (permeabilidad).
Son sustancias o productos que, añadidos a los morteros durante el amasado,
tienen como función principal incrementar la resistencia al paso del agua bajo presión
a través de las mezclas endurecidas. La reducción de la penetrabilidad se obtiene por
10
un aumento de compacidad de los morteros, produciendo una disminución del número
de capilares o la colmatación de éstos.
Entre los productos que se utilizan para conseguir esta función principal se
encuentran los que modifican la reología de los morteros en estado fresco.
Repulsores de agua o hidrófugos.
Aditivos que tienen como función principal disminuir la capacidad de absorción
capilar o la cantidad de agua que pasa a través de un mortero saturado y sometido a
un gradiente hidráulico.
Los hidrofugantes impiden que el agua penetre dentro del mortero, pero no la
difusión del vapor de agua. En la figura 3.7 se puede observar la acción de este
aditivo.
Figura 3.7. Esquema de funcionamiento del aditivo hidrófugo. (Rodríguez-Mora y col., 2003).
La eficacia de los hidrofugantes puede medirse por la absorción capilar del
agua (DIN 52617). Las principales aplicaciones de los hidrofugantes son los revocos
cementosos para aplicaciones en exteriores, las masas minerales impermeabilizantes
y las lechadas para baldosas cerámicas. Existen dos grupos de hidrofugantes en el
mercado: las sales metálicas de ácidos grasos (estearato de zinc y oleato sódico, de
Greven
Ferrchemie,
Bad
Münstereifel,
Alemania)
y
polvos
redispersables
hidrofugantes (gama VINNAPAS, de Wacker Polymer Systems, Burghausen,
Alemania) el primer grupo presenta la ventaja de requerir menores tasas de adición
(0.1 al 1 %) mientras el segundo grupo disfruta de una durabilidad significante mayor,
ya que los polvos redispersables hidrofugantes no se eliminan del revoco por acción
11
de la lluvia incluso años después de su aplicación. Así mismo, los polvos
redispersables hidrofugantes no causan problemas de humectación durante el
amasado del mortero seco con agua y mejoran la adhesión del mortero seco al
soporte.
Aditivos que mejoran la resistencia a las acciones fisicoquímicas.
Son sustancias o productos que tienen como función principal incrementar la
resistencia de los morteros a los ataques de naturaleza física o química, internos o
externos.
Inhibidores de corrosión de armaduras.
Aditivos cuya función principal es reducir la posibilidad de corrosión de las
armaduras embebidas en el mortero.
Se debe especificar la clase de armadura sobre la que actúa el aditivo, por
ejemplo, inhibidor de corrosión para acero.
Modificadores de la reacción álcali-áridos.
Aditivos cuya función principal es la de impedir o dificultar la reacción entre
ciertos áridos y los álcalis del cemento y reducir sus efectos expansivos.
Generalmente, estas sustancias son productos químicos o polvos minerales
finos.
Otros aditivos.
Aditivos para el bombeo.
Son sustancias o productos que tienen como función principal reducir el
rozamiento externo de la mezcla contra la tubería de conducción, sin modificar la
relación agua/cemento.
Aditivos para morteros proyectados.
12
Son sustancias o productos que tienen como función principal mejorar las
condiciones de proyección, al disminuir el descuelgue del material proyectado y el
rechazo.
Aditivos para inyecciones.
Son sustancias o productos que tienen como función principal aumentar la
fluidez de los rellenos o morteros de inyección y reducir los riesgos de exudación y
decantación.
13