art-seleccion del aditivo superplastificante concreto hac

5/28/2018 ART-Seleccion Del Aditivo Superplastificante Concreto HAC

3 Congreso Iberoamericano sobre hormign autocompactanteAvances y oportunidades

Madrid, 3 y 4 de Diciembre de 2012

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Criterios de seleccin del aditivo superplastificante enHAC

P. Borralleras MasMarketing Manager Iberia, BASF Construction Chemicals Espaa.

RESUMEN

Los aditivos qumicos para hormign desempean un rol muy significativo en la

produccin y propiedades del hormign autocompactante (HAC). Esta comunicacintrata acerca de los avances logrados en el desarrollo de la tecnologa de los aditivos msrelevantes en el HAC: los aditivos superplastificantes. Se explica cmo incide suestructura polimrica en su rendimiento y prestaciones en el hormign y expone losaspectos ms relevantes para su criterio de seleccin en cada aplicacin puntual, a partirde ensayos prcticos que pueden realizarse en la mayora de casos en laboratoriosestndar de hormign.

PALABRAS CLAVE: superplastificante, policarboxilato, compatibilidad, robustez.

1.- LA EVOLUCIN DE LOS ADITIVOS PARA HORMIGN Y EL HAC

En pocos aspectos relacionados con el HAC hay una coincidencia tan generalizada (en

todas las fuentes de bibliografa, corrientes de opinin consultadas y experienciasacumuladas) como en la necesidad ineludible de la utilizacin de aditivos qumicos parala obtencin de las propiedades fundamentales del HAC: capacidad de paso y capacidadde relleno. Sin embargo, los criterios esenciales para la correcta eleccin del tipo deaditivo superplastificante ms adecuado para cada aplicacin particular con HAC noson siempre considerados por lo menos en su totalidad. Tras casi diez aos deexperiencias con el HAC, por desgracia se puede afirmar que en numerosas ocasionesel resultado de la aplicacin no ha sido el esperado como consecuencia de no haberconsiderado en el momento del diseo del HAC ciertos aspectos relevantes. Enconsecuencia, la motivacin principal de este trabajo es presentar todos los factoresfundamentales para la correcta seleccin del aditivo en HAC, as como los ensayos ypruebas que pueden hacerse para observar su magnitud y disponer de un criterio deseleccin realista con la realidad de la produccin industrial rentable del HAC.

Los aditivos qumicos para hormign son definidos por la norma europea armonizadaUNE-EN 934-2 como Producto incorporado en el momento del amasado del hormignen una cantidad no mayor del 5% en masa, con relacin al contenido de cemento en elhormign, con objeto de modificar las propiedades de la mezcla en estado fresco y/oendurecido y son, con toda probabilidad, el componente del hormign que est sujetoa mayores controles de produccin y calidad y que es ms regular en su composicin.Esta afirmacin contrasta con la escasa aceptacin de estos productos en sus orgenes,fruto en la mayora de casos de la falta de informacin por parte de los usuarios eincluso del mal tratamiento recibido por parte de las normativas vigentes en aquellos


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momentos. Hoy actualmente se ha acumulado suficiente experiencia tanto por parte delos fabricantes como de los usuarios para poder afirmar el uso beneficioso de losaditivos (usados obviamente en su correcta forma) hasta el punto que las normativasvigentes relacionadas con hormign (EN 206 y EHE) consideran el aditivo como unamateria prima fundamental para la fabricacin de hormign, con tratamientos del ordendel cemento o los ridos. En la actualidad, prcticamente la totalidad de hormignfabricado (desde hormigones de elevadas prestaciones hasta los de menor demandaresistente) incorpora en su composicin uno a ms aditivos.

Otra afirmacin que poca discusin debera plantear es la estrecha relacin entre lainnovacin en aditivos para hormign e innovacin en el sector del hormign. Parecelgico afirmar que todos los recientes desarrollos en la tecnologa del hormign (nuevoshormigones, nuevas propiedades, etc.) estn vinculados a un previo desarrollo de un

aditivo o familia de aditivos que ha permitido tal salto tecnolgico, y el HAC no es laexcepcin. Con la aparicin a finales de los aos 90 de los aditivos basados enpolicarboxilatos, denominados aditivos superplastificantes de nueva generacin, sesuper la barrera tcnica que impeda hasta la fecha la fabricacin de hormigones demuy alta trabajabilidad, sin segregacin y con baja relacin agua/cemento.

2.- ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES DE NUEVA GENERACIN

Los aditivos superplastificantes de nueva generacin se desarrollan en Japn durantelos inicios de la dcada de los 90, sintetizados a partir de la polimerizacin de cidoacrlico con cadenas laterales de condensados de xido de etileno para formar los terde policarboxlico o tambin denominados policarboxilatos (PCE). En Europa losaditivos superplastificantes de nueva generacin se consolidan a partir de la segunda

mitad de la dcada de los 90 y especialmente durante los aos 2000- 2004, permitiendode nuevo un paso adelante en el desarrollo tecnolgico del hormign, como el HAC,que puede ser colocado en obra sin la necesidad de vibracin y compactacin externa.

Los aditivos superplastificantes de nueva generacin son los aditivos superplastificantesque experimentan un crecimiento ms importante en su empleo. No solamente por susuperior capacidad reductora de agua, tambin porqu en su sntesis pueden modificarsesecuencias que permiten modular propiedades como por ejemplo el mantenimiento deconsistencia (persistencia del efecto dispersante), la evolucin de resistencia inicial y, loms importante, adaptar la compatibilidad del aditivo a cada cemento en particular.

2.1.- Estructura polimricaLos policarboxilatos son polmeros no lineales (tanto los condensados de naftaleno

como de melamina son polmeros lineales) formados por una cadena principal obtenidamediante la polimerizacin de unidades de cido acrlico, cido maleico u otrasmolculas similares. Esta cadena principal contiene grupos carboxilato ionizables,responsables de la adsorcin del polmero sobre la superficie de cemento y de lageneracin de carga electrosttica. En esta cadena principal enlazan las cadenaslaterales, responsables del efecto dispersante por un mecanismo estrico. Estnformadas por cadenas de poliglicoles, a partir de condensados de xido de etileno.


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Con esta distribucin, los polmeros de policarboxilato adquieren su forma tpica depeine, con sus partes elementales: cadena principal, cadenas laterales y gruposfuncionales (carboxilatos).

Figura 1. Representacin de una secuencia de polmero de ter depolicarboxilato con sus partes elementales identificadas

Todas estas partes elementales del polmero de policarboxilato influyen en lasprestaciones del polmero y por lo tanto del aditivo, y pueden ser adaptadas durante elproceso de sntesis:-Longitud de cadena principal: Influye sobre el mantenimiento de cono del aditivo (sincausar retraso de fraguado) y sobre la evolucin de la resistencia inicial a muy cortaedad (hasta las 12-16 horas).-Densidad de grupos ionizables (carboxilato): Influye sobre la velocidad de adsorcindel polmero sobre el cemento y sobre su capacidad reductora de agua.-Longitud y densidad de cadenas laterales: Influye sobre la capacidad reductora deagua y sobre la docilidad del hormign.

2.1.- Caractersticas de comportamientoComo es conocido, cuando las partculas de cemento anhidro entran en contacto con elagua de amasado muestran una tendencia natural a la floculacin. Los efectos adversosfruto de la floculacin de las partculas de cemento pueden ser contrarrestados, almenos parcialmente, mediante la incorporacin a la masa de hormign de ciertoscompuestos qumicos, tales como los aditivos reductores de agua, que producen unefecto dispesante entre las partculas de cemento. De este modo, con el uso de aditivosreductores de agua, se incrementa el porcentaje de hidratacin del cemento.

El efecto dispersante de los aditivos superplastificantes se logra gracias a la adsorcinde stos sobre la partcula de cemento y su posterior orientacin. Los aditivossuperplastificantes estn basados en compuestos orgnicos con grupos ionizados que

poseen carga elctrica, que una vez orientados, crean una densidad de carga local y deidntico signo sobre las partculas de cemento, que de este modo, en lugar de tender aflocular, se repelen entre ellas originando el fenmeno de dispersin (dispersininducida por un efecto electrosttico).

La magnitud del efecto dispersante (efecto reductor de agua y/o fluidificante) dependede la densidad de carga que el aditivo es capaz de inducir sobre la partcula de cemento.Esto depende de varios factores, pero en general se relacionan con la capacidad deadsorcin del aditivo sobre el cemento y su punto de saturacin (que depende tanto dela composicin y finura del cemento como del tipo de aditivo).



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La superior capacidad reductora de agua conseguida con aditivos superplastificantes denueva generacin se debe a que el efecto dispersante de stos se basa, adems de por elefecto electrosttico, por un efecto estrico generado por sus cadenas laterales de largalongitud que impiden que dos partculas de cemento puedan flocular. Es importanteremarcar el hecho que tanto los superplastificantes convencionales como los de nuevageneracin estn basados en productos de sntesis qumica especializada que noincorporan otros componentes no deseados que limiten sus prestaciones. A diferenciade los aditivos plastificantes, los superplastificantes no conllevan efecto retardanteintrnseco. En consecuencia, pueden ser utilizados sin ninguna problemtica enaplicaciones donde se demanden fraguados rpidos y altas resistencias iniciales.

3.- MECANISMO DE ACTUACIN

Las fases del mecanismo de actuacin de los aditivos superplastificantes de nuevageneracin son las siguientes:

3.1.- Distribucin y configuracin del polmero en la masa de hormign frescoLos polmeros de policarboxilato requieren de una cierta configuracin y despliegue dela molcula para poder interaccionar debidamente con el cemento y desempear suefecto dispersante. Este aspecto est relacionado con el tiempo de amasado requeridopara la distribucin homognea del producto. Esta fase depende fundamentalmente delcontenido de agua de amasado del hormign (a menor contenido de agua, mayor tiempode amasado requerido), pero tambin del tipo de aditivo. Por ejemplo, en el caso de lospolicarboxilatos, a mayor longitud y densidad de cadenas laterales del polmero serequiere un tiempo de amasado superior para lograr la adecuada distribucin y

configuracin de la molcula.3.2.- Adsorcin del polmero sobre la superficie de cementoLa capacidad y velocidad de adsorcin, y en definitiva la afinidad del polmero alcemento, va relacionado con la magnitud del efecto dispersante logrado y su tiempo depersistencia (mantenimiento de cono). Por lo general, para un mismo polmero, cuantomayor sea la cantidad adsorbida mayor ser el efecto dispersante producido (la parte deaditivo no adsorbida no genera dispersin). Esta afinidad por el cemento depender delvolumen del polmero (peso molecular), de su densidad de grupos ionizables y engeneral de toda la estructura molecular del polmero. Esta fase del mecanismo deactuacin depende tambin de la composicin del cemento y en especial de sucontenido y tipo de C3A y contenido en lcalis y sulfatos solubles. Adems, existenciertas arenas que pueden ejercer una competencia con el cemento para adsorber

aditivo, en cuyo caso la fraccin adsorbida sobre la arena no genera dispersin.3.3.- Orientacin del polmero adsorbidoUna vez el polmero se ha adsorbido sobre la superficie del cemento, se orienta paradisponer los grupos responsables del efecto dispersantes en su configuracin msestable. Esta orientacin despus de la adsorcin es particular de cada polmero y es elmomento en que se generan las densidades de carga de signo nico responsables delefecto dispersante. Asimismo, las cadenas laterales deben desplegarse en su totalidad yno estar inter-enlazadas entre ellas. Cualquier orientacin del polmero adsorbidodiferente a la ptima causar menor efecto dispersante.


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3.4.- Progresin del equilibrio entre polmero adsorbido y polmero en solucinRelacionado con el tiempo de persistencia del efecto dispersante, debe atenderse a laevolucin del equilibrio entre polmero adsorbido y polmero que resta en solucin.Para que el efecto dispersante se mantenga durante el tiempo necesario para eltransporte del hormign y su puesta en obra es necesario que exista una reserva deaditivo en solucin para que se absorba progresivamente sobre las partculas decemento cuando stas aumentan su tamao a medida que se hidratan y mantener as elefecto dispersante en el tiempo. El equilibrio entre aditivo adsorbido y aditivo ensolucin depende de la estructura de cada polmero, y en particular de su densidad degrupos ionizables. Tambin el cemento influye de forma decisiva en la progresin deeste equilibrio. En particular, la velocidad de la formacin de ettringita (regulada por elcontenido de C3A y de CaSO4) condiciona como debe establecerse este equilibrio.

4.- CRITERIOS DE SELECCIN DEL ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE

La adecuada seleccin del aditivo superplastificante es crucial para la fabricacin conxito de un HAC. De forma general, antes de la utilizacin de cualquier aditivo debenconocerse sus funciones y dosificaciones de trabajo recomendadas y sus limitaciones yposibles efectos secundarios (la mayora de ellos derivados de sobredosificaciones).Para ello, deber recurrirse si es necesario al asesoramiento del propio fabricante paracorroborar la correcta eleccin del aditivo y su dosificacin ptima. Los aspectos ycriterios que deben considerarse para la correcta seleccin del aditivo superplastificanteson los siguientes: Resistencia final y consistencia, viscosidad y reologa, resistenciainicial demandada y mantenimiento de cono requerido, compatibilidad con el cemento ylas arenas y robustez

Estos criterios son una suma entre factores relacionados con la tipologa de losmateriales (cemento, arena) y factores relacionados con la prestacin estructural y loscondicionantes de produccin y puesta en obra.

4.1.- Resistencia final y consistenciaTanto la resistencia final requerida como la consistencia de trabajo necesaria (valor deslump-flow) se relacionan con la capacidad dispersante del aditivo y sus posiblesefectos secundarios al emplear dosificaciones elevadas (riesgo de oclusin de aire, porejemplo). Por lo general, a mayor resistencia demandada y a mayor fluidez requerida,mayor capacidad reductora de agua se le exigir al aditivo.

Mientras que los superplastificantes convencionales presentan limitaciones a partir de

resistencias superiores a 55 60 MPa, los aditivos superplastificantes de nuevageneracin permiten cubrir prcticamente el 100% de las posibilidades, simplementeporqu su capacidad reductora de agua potencial es siempre superior. Con los aditivossuperplastificantes de nueva generacin se puede fabricar hormigones de resistenciassuperiores a 100 MPa con independencia de la consistencia, incluso tratndose deconsistencias autocompactantes (de extrema fluidez).

Como conclusin, los aditivos superplastificantes convencionales basados en naftalen-sulfonato y melanina sulfonada no ofrecen las prestaciones suficientes para poder



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fabricar HAC mediante su empleo, y por este motivo la produccin de HAC es unaexclusiva de los superplastificantes basados en policarboxilatos (de nueva generacin).

El criterio de seleccin en funcin del valor de slump-flow deseado no es un criteriocrucial para seleccionar el aditivo superplastificante de nueva generacin msadecuado. Partiendo de la base de que existe una adecuada compatibilidad entre aditivoy cemento, el ajuste del valor de slump-flow generalmente podr lograrse simplementecon el ajuste de la dosificacin de aditivo.

4.2.- Viscosidad y reologaAunque otros factores como la relacin agua/finos influyen de forma ms determinanteen la reologa y la viscosidad del HAC, la tipologa de aditivo superplastificante denueva generacin (en funcin de su estructura polimrica) afectar en mayor o menor

medida (observndose diferentes valores en el ensayo V- Funnel).

Como norma general, se conoce que los polmeros con gran densidad y longitud decadenas laterales tienden a incrementar la viscosidad del hormign e interfieren en labuena reologa de ste. Pero al mismo tiempo estos tipos de polmeros son los de mayorcapacidad reductora de agua, y en consecuencia, puede deducirse que no siempre elmejor aditivo es el que ms agua reduce. Actualmente existen aditivos en el mercadoformulados con combinaciones de polmeros que permiten elevadas reducciones deagua pero aportando un control en la viscosidad del hormign que permite fabricarmezclas estables pero de fcil manejo. Un aspecto importante sobre la trabajabilidad delHAC recae en la cantidad de aire ocluido que el aditivo incorpora. Valores de aireocluido en el HAC inferiores al 2% pueden acarrear problemas de trabajabilidad yestabilidad, siendo entre el 2 y 4% un valor ms ptimo.

El impacto del aditivo sobre la reologa y viscosidad puede medirse de forma eficienteempleando remetros de hormign y/o mortero, pero a nivel ms industrial puedeobservarse con mediciones en el V-Funnel (en busca del valor ms adecuado para cadaaplicacin, segn definiciones de Walraven) comparando diferentes tipos ydosificaciones de aditivos.

4.3.- Resistencia inicial y mantenimiento de consistenciaObviando los condicionantes que la demanda de resistencia final impone sobre losaditivos superplastificantes convencionales, tanto stos como los superplastificantes denueva generacin muestran buen comportamiento en cuanto al desarrollo de resistenciasiniciales, incluso a dosis elevadas y ante bajas temperaturas. Esto justifica el usomayoritario de estos aditivos en el sector del hormign prefabricado.

Las limitaciones aparecen si se demanda un mantenimiento de cono prolongado (porrazones de transporte o de aplicacin). Los superplastificantes convencionales muestranlimitaciones cuando, adems de demandarse resistencia inicial, se requieren tiemposabiertos superiores a 30 40 minutos (variable segn temperatura y materiales). En estecaso, solamente los aditivos superplastificantes de nueva generacin permiten conseguirde forma simultnea amplios tiempos abiertos (hasta 1,5 horas) con elevadosdesarrollos de resistencia inicial. Esto se ha logrado gracias a la ingeniera de polmerosy al estudio y conocimiento del mecanismo de actuacin de estos aditivos, que hapermitido balancear de forma equilibrada la longitud de cadena principal con la


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densidad y longitud de las cadenas laterales para lograr polmeros con prolongadomantenimiento de consistencia y alto desarrollo de resistencias iniciales.

La seleccin del aditivo en base a este criterio puede determinarse mediante ensayos demantenimiento de consistencia y medicin de resistencias a corta edad con hormign ymortero, pero como la eleccin redunda en aspectos estructurales del polmero, resultams conveniente y rpido buscar asesora a travs del propio fabricante de aditivo.

4.4.- Compatibilidad con el cementoEl efecto dispersante de cualquier aditivo no puede tener lugar si el aditivo no esadsorbido correctamente sobre la superficie de la partcula de cemento. Enconsecuencia, deber existir plena compatibilidad entre el aditivo seleccionado y elcemento que ser empleado. Para un aditivo en cuestin, su compatibilidad con el

cemento depender de la composicin qumica de ste. La finura del cemento puedeafectar al consumo de aditivo para obtener un efecto dado, pero es la composicinmineralgica lo que condiciona la compatibilidad con el aditivo.

El aditivo superplastificante se adsorbe mayoritariamente sobre las fases frricas y deC3A del cemento. La cantidad de estas fases y su estructura (C3A ortormbico o cbicoy diferentes CnAF) regulan el funcionamiento del aditivo. Tambin el contenido deregulador de fraguado incide sobre el funcionamiento del aditivo, que afecta lavelocidad de formacin de la capa de ettringita y por lo tanto condiciona el equilibrioentre aditivo adsorbido y aditivo en solucin.

Como norma general, la progresin del equilibrio entre aditivo adsorbido y aditivo ensolucin debe ajustarse tambin a la aplicacin en puntual. Por ejemplo, en el caso del

prefabricado, donde el tiempo de transporte y aplicacin es reducido y la demanda deresistencias iniciales alta, se emplean aditivos con una elevada adsorcin inicial,mientras que en el caso de transportes largos del hormign deben buscarse aditivos conmenor adsorcin inicial con la finalidad de que las reservas en solucin vayanmanteniendo el efecto dispersante durante el tiempo de transporte.

La compatibilidad entre un cemento y un aditivo debe evaluarse mediante complejosensayos de determinacin de TOC en solucin, donde puede obtenerse ampliainformacin acerca de su compatibilidad, pero tambin puede observarse el fenmenosimplemente con ensayos de consistencia de morteros a diferentes tiempos y condiferentes dosis de aditivo.

Se considera que un aditivo no es compatible con un cemento cuando se observan los

siguientes fenmenos:-No se produce un incremento apreciable del efecto fluidificante al incrementar ladosis de aditivo cuando ste se emplea dentro del rango de dosificacionesrecomendado (el aditivo no es capaz de adsorberse sobre las partculas de cemento).

-Se produce una prdida prematura (antes de 15 minutos) del efecto dispersante (eladitivo es adsorbido de forma demasiado rpida).

-Se produce un aumento de la consistencia retardado, observndose que el cono haaumentado (a veces incluso causando segregacin) despus de 20 30 minutos de laadicin del aditivo (adsorcin retardada del aditivo).



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-Aumento significativo del aire ocluido (producido por alguna incompatibilidad conalgn componente del cemento o por una dosis elevada de aditivo).-Aumento exponencial del tiempo de fraguado cuando el aditivo es empleado dentro

de su rango de dosificacin recomendado, especialmente cuando se empleansuperplastificantes con efecto retardador (saturacin de las fases de aluminato delcemento).

Si se observa alguno de estos fenmenos se considera que el rendimiento del aditivo noes el adecuado con el cemento en cuestin y deber seleccionarse uno de diferente quepresente mejor compatibilidad.

En el sistema cemento-aditivo superplastificante puede definirse el punto de saturacindel aditivo (segn definicin de R. Gettu). El punto de saturacin del aditivo se alcanza

cuando ya no se obtiene mayor fluidez a pesar de aumentar la dosificacin de aditivo yrepresenta el punto (la dosis de aditivo) que es capaz de saturar la superficie delcemento (fases de aluminato, en especial). A partir del punto de saturacin, el aditivo esincapaz de adsorberse y permanece en solucin.

El punto de saturacin es particular para cada tipo de aditivo y para cada cementopuntal, y presenta variaciones en funcin de la temperatura. La composicin delcemento y sobretodo su finura modifican el punto de saturacin, siendo superior en elcaso de cementos ricos en clnker y de elevada finura.

Se determina midiendo la fluidez de pastas de cemento (o cemento y finos de la arena)en el cono de Marsh a diferentes dosificaciones de aditivo hasta identificar un mnimoen la curva, que se relaciona con el punto de saturacin.

El punto de saturacin de un aditivo pretendera determinar la dosis mxima del aditivoensayado compatible con el cemento en cuestin, pero es importante remarcar que lasdosis de saturacin que se obtienen cuando se ensaya solamente con cemento y aditivoson significativamente inferiores a las observadas cuando se incluye la arena en elensayo (situacin ms realista) debido a que la arena retiene una fraccin de aditivo queno reaccionar con el cemento. Por lo tanto, puede ser discutible afirmar que la dosis desaturacin ser la mxima dosis aceptada si no se ha realizado el ensayo en condicionesrealistas (considerando el efecto de las arenas). En cualquier caso, debe prestarseatencin al punto de saturacin porqu dosificaciones de aditivo por encima del puntode saturacin pueden desencadenar efectos secundarios sobre el hormign no deseados,como por ejemplo retrasos de fraguado.

4.5.- Compatibilidad con las arenasComo se ha comentado, las arenas ejercen un efecto secuestrador de aditivo queinterfiere en su rendimiento. Los aditivos superplastificantes convencionales, por suestructura qumica basada en terminales SO3

-, no presentan prcticamente nuncafenmenos de incompatibilidad con las arenas (su porcentaje de adsorcin en las arenases despreciable). Sin embargo, la compatibilidad de las arenas si debe estudiarse en elcaso del empleo de aditivos superplastificantes de nueva generacin.

Puede afirmarse que un aditivo no ser compatible con una cierta arena cuando sta seacapaz de retener aditivo (impidiendo que se adsorba sobre el cemento) en un porcentaje


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superior al 40-50% (evaluado por ensayos de adsorcin). En esta situacin, elrendimiento del aditivo ser muy inferior al esperado por la competencia que ejerce laarena frente al cemento, requiriendo dosificaciones muy superiores a las esperadas.

El posible efecto adverso de las arenas sobre el aditivo se determina midiendo lafraccin de aditivo adsorbida con el TOC en mezclas de arena, agua y aditivo adiferentes dosis. A modo ms prctico, puede observarse la incidencia de las arenasmidiendo la consistencia en morteros con un barrido de dosis de aditivo. Las rectas conms pendiente (o curvas de forma exponencial ms acusadas) en las primeras dosis deaditivo ensayadas representan menor incidencia de la arena ensayada sobre el aditivo.

Figura 2. Evolucin del efecto dispersante (aumento de consistenciadel mortero con diferente dosis de aditivo) empleando dos arenas de

naturaleza caliza machacada y misma cantidad y tipo de cemento

La naturaleza mineralgica de la fraccin fina de la arena (< 0,063 mm) es quiencondiciona la compatibilidad. No se han observado incompatibilidades con el aditivocuando se emplean arenas lavadas sin finos, pero pueden existir cuando se usan arenasmachacadas con finos ricos en ciertos tipos de arcillas. No debe asociarse un altocontenido de finos de la arena (que implicar una mayor demanda de agua)directamente con una potencial incompatibilidad con el aditivo, ya que como se hacomentado, los fenmenos de incompatibilidad son fruto ms de aspectos decomposicin de los finos y presencia de ciertos tipos de arcillas de estructura laminarque del propio contenido de finos en global. La incompatibilidad con las arenas semanifiesta de forma ms intensa en el caso de hormigones con bajos contenidos decemento.

Si se observa que existe alguna compatibilidad con las arenas deber considerarse unincremento en la dosificacin de aditivo para alcanzar el efecto deseado (evaluandopreviamente los posibles efectos secundarios que esto pueda causar) o bien sustituir eladitivo por otro que no presente esta incompatibilidad.

4.6.- RobustezPara permitir la fabricacin industrial diaria de HACs de una forma cmoda, prctica yregular, el efecto del aditivo superplastificante debe ser controlable.

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Dosificacin de adi tivo, %spc

Consistenciaenmortero,

%

Arena sinincompatibilidad

Arena con

incompatibilidad



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Las variaciones en la composicin de las materias primas (cemento y ridos) repercutensobre la demanda de agua del hormign y en consecuencia afectan a su resistencia finaly su consistencia. Estas variaciones pueden ser amplificadas por el uso de un aditivosuperplastificante no adecuado, especialmente cuando se emplean dosificacioneselevadas, como es el caso del HAC.

Se dice que el aditivo es demasiado sensible cuando pequeas variaciones en lacomposicin de las materias primas (variaciones en la humedad, finos y granulometrade arenas, finura y composicin del cemento) significan grandes variaciones sobre laconsistencia del hormign fresco. Esta sensibilidad del aditivo inducida por lasvariaciones de las materias primas depende del tipo de aditivo empleado y de lascaractersticas de las materias primas y del sistema de amasado (las variaciones son ms

sentidas en el caso de amasar en camin que cuando se emplea amasadora).

Puede observarse la robustez de un aditivo a partir de mediciones de consistencia enmorteros u hormign ensayando, a dosificacin fija de aditivo, el efecto sobre laconsistencia causado por variaciones en el contenido de agua de -/+ 5 litros/m3. Unaelevada pendiente al representar consistencia vs l/m3de agua (comportamiento tpicomostrado en los polmeros con alta densidad y longitud de cadenas laterales) se asocia auna baja robustez (elevada sensibilidad) del aditivo, que puede conllevar problemas deproduccin ante las variaciones naturales de humedad de las arenas. Resulta mucho msprudente emplear aditivos que muestren pendientes ms moderadas en la representacinde los resultados (cuanta ms variabilidad prevista de los materiales, deber emplearseun aditivo que muestre una pendiente ms moderada), aunque esto implique una aditivocon menor capacidad dispersante.

El efecto de los finos y especialmente la calidad de estos finos, expresada comoequivalente de arena (EA), sobre la robustez de la mezcla de HAC tambin debeconsiderarse, pues el comportamiento de un aditivo en su capacidad dispersante estdirectamente afectado por el tipo y cantidad de arcillas, como se ha descritoanteriormente. Debido a la potencial incompatibilidad arena-aditivo, deber preverse elposible efecto sobre la resistencia final del hormign causado por las variaciones en elEA de las arenas.

No es aconsejable trabajar con aditivos que presenten una alta sensibilidad porqucomplican enormemente la produccin industrial. Debern seleccionarse aditivos quepresenten una robustez suficiente ante las variaciones previstas en las materias primas,aunque esto implique una aditivo con menor capacidad dispersante, (cuanta ms

variabilidad prevista de los materiales, deber emplearse un aditivo que muestre unapendiente ms moderada), de tal modo que las dispersiones en los valores de humedady EA de las arenas no repercutan de forma severa sobre la consistencia del hormign ysu consecucin de resistencias mecnicas.


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Figura 3. Repercusin sobre la consistencia en hormign inducidapor ligeras variaciones en el contenido total de agua (a dosificacin

fija de aditivo e idntica composicin del hormign)

Figura 4. Repercusin sobre la resistencia final en un HAC-70inducida por la variacin de EA (equivalentes de arena), con

dosificacin de cemento y aditivo fija y a consistencia constante,ajustando con agua. Ensayos realizados en distintas fechas segn el

EA logrado en la produccin de la aren

Para lograr una adecuada robustez en la produccin de HAC, adems de lasimplicaciones que pueda conllevar el tipo de aditivo, es imprescindible un control

exhaustivo de los materiales y una mnima regularidad en la composicin de stos.

5.- CONCLUSIONES

Los criterios que deben atenderse para la correcta seleccin de un aditivosuperplastificante para la fabricacin industrial y continua de HAC son mltiples.Atribuir que el aditivo ms conveniente es el que mayor capacidad fluidificante muestraes un error conceptual que puede acarrear problemas en el momento de su fabricacinindustrial y continua. Deben considerarse aspectos como la robustez ante variaciones dehumedad y calidad de las arenas, o como el mantenimiento de consistencia y la

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ConsistenciaAbrams,cm

Superplastificante con

adecuada robustez


demasiada sensibilidad

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95 90 85 80 75 70 65

Equivalente de arenaResistenciaacompresina28das,

MPa


adecuada robustez


demasiada sensibilidad



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demanda de resistencia inicial, que son aspectos muy vinculados a cada aplicacin enparticular, pero que son esenciales para poder fabricar el HAC industrialmente sinproblemticas y con costes atractivos de produccin y control.

AGRADECIMIENTOSEl autor desea agradecer a HANSON Catalunya y al Lab. central de PROMSA por larealizacin de ensayos a escala industrial, cuyos resultados se muestran en este trabajo,con un especial recuerdo a Domnec Mas, gran profesional del sector y buen amigo.

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