¿Cuál es el mecanismo del agente inclusor de aire?

Los agentes inclusores de aire son en su mayoría tensioactivos aniónicos. En la interfaz agua-aire, los grupos hidrofóbicos están orientados hacia el lado del aire, mientras que en la interfaz cemento-agua, el cemento o sus iones de hidratación están adsorbidos con los grupos hidrofílicos. Los grupos hidrofóbicos son repelidos por el cemento y sus iones de hidratación, formando una capa de adsorción hidrofóbica que tiende a acercarse a la superficie del aire. Debido a esta aproximación iónica a la superficie del aire y a la adsorción de moléculas de agente inclusor de aire en la interfaz aire-agua, la tensión superficial del agua se reduce significativamente, lo que resulta en la formación de numerosas pequeñas burbujas de aire en el hormigón durante el mezclado. Estas burbujas tienen una capa de adsorción direccional con la misma carga, lo que hace que se repelan entre sí y se distribuyan uniformemente. Por otro lado, muchos agentes inclusores de aire aniónicos precipitan sales de calcio en soluciones de cemento con alto contenido de calcio, que se adsorben en la película de burbujas, evitando eficazmente que las burbujas exploten. La espuma pequeña y uniforme introducida puede permanecer estable durante un período determinado.

Del mecanismo anterior se puede ver que la actividad interfacial de los agentes inclusores de aire es similar a la de los reductores de agua. La diferencia es que la actividad interfacial de los reductores de agua ocurre principalmente en la interfaz líquido-sólido, mientras que la actividad interfacial de los agentes inclusores de aire ocurre principalmente en la interfaz gas-líquido-sólido. Está claro que la función principal de los agentes inclusores de aire es introducir burbujas de aire, seguidas de acciones de dispersión y humectación.

Cuando el mortero seco que contiene agentes inclusores de aire se mezcla con agua, los agentes reducen significativamente la tensión superficial y la energía interfacial del agua, lo que provoca que se formen fácilmente numerosas y diminutas burbujas de aire cerradas durante la mezcla. La mayoría de estas burbujas tienen diámetros inferiores a 200 μm.

Los agentes inclusores de aire introducen microburbujas estables en el mortero mediante acción física. Esto reduce la densidad del mortero húmedo, mejora la trabajabilidad y aumenta el rendimiento del mortero húmedo. El aire retenido en el mortero mejora el rendimiento de aislamiento térmico del hormigón pero también reduce su resistencia. La dosis de agentes inclusores de aire varía según el tipo de mortero seco y el agente inclusor de aire utilizado, pero suele ser muy baja, generalmente 0.002 % a 0,01 % de la masa de cemento, sin exceder el 0,05% de la masa de cemento.

Varios factores influyen en el contenido de aire del mortero, incluidas las características y la cantidad de cemento y aditivos, la relación agua-cemento (relación agua-aglutinante), el tipo y dosificación de agentes inclusores de aire, la calidad y distribución de partículas de los agregados, el tipo y capacidad de mezclador de mortero, temperatura de mezcla, consistencia de la mezcla y temperatura ambiente. Aunque la cantidad de agente inclusor de aire añadido es muy pequeña, tiene un impacto significativo en el rendimiento del mortero seco. Sus principales funciones son:

Mejora de la trabajabilidad del mortero seco

La incorporación de agentes inclusores de aire forma en la mezcla de hormigón numerosas pequeñas burbujas de aire cerradas. Estas microburbujas actúan como cojinetes de bolas, reduciendo la resistencia a la fricción entre las partículas de agregado, aumentando así la fluidez de la mezcla de concreto. Si la fluidez se mantiene constante, se puede reducir el contenido de agua. Al mismo tiempo, a medida que el agua se distribuye uniformemente sobre la superficie de numerosas burbujas de aire, se reduce la cantidad de agua que se mueve libremente, lo que da como resultado una menor exudación del mortero húmedo y, en consecuencia, una mayor retención de agua y cohesión.

Reducir la resistencia del mortero seco.

Debido a la presencia de numerosas burbujas de aire, la superficie de carga del mortero se reduce, lo que provoca una disminución de la resistencia del hormigón. Sin embargo, los inclusores de aire tienen un cierto efecto reductor de agua (especialmente los inclusoradores de agua, que tienen un efecto reductor de agua más significativo). La reducida relación agua-cemento compensa en cierta medida la resistencia. Sin embargo, la adición de agentes inclusores de aire todavía produce una disminución de la resistencia del mortero, especialmente de la resistencia a la compresión. Por lo tanto, la dosis de agentes inclusores de aire debe controlarse estrictamente y la dosis óptima debe determinarse mediante pruebas del contenido de aire, la trabajabilidad y la resistencia relacionada del mortero. Además, debido a la presencia de numerosas burbujas de aire, la deformación elástica del mortero aumenta y el módulo elástico disminuye, lo que es beneficioso para mejorar la resistencia al agrietamiento del mortero.

Mejora de la impermeabilidad y resistencia a las heladas del mortero.

Los agentes inclusores de aire reducen la exudación de las mezclas de concreto (generalmente reducen la exudación entre un 30 % y un 40 %). En consecuencia, también se reducen los canales capilares para el sangrado. Al mismo tiempo, la presencia de numerosas microburbujas cerradas bloquea o interrumpe los canales capilares de agua en el mortero, alterando la estructura porosa y potenciando la impermeabilidad del mortero. Las burbujas tienen una importante capacidad de deformación elástica, proporcionando un efecto amortiguador frente a los esfuerzos de expansión provocados por la congelación del agua, mejorando así la resistencia a las heladas del mortero y aumentando su durabilidad. Además, la adición de incorporadores de aire reduce la densidad del mortero, ahorrando materiales y aumentando el área de construcción.

Factores que influyen en el contenido de aire del mortero:

Características y cantidad de cemento y aditivos.

Relación agua-cemento (relación agua-aglutinante)

Tipo y dosis de agentes inclusores de aire.

Calidad y distribución de partículas de áridos.

Tipo y capacidad de mezcladora de mortero.

Temperatura de mezcla

Consistencia de la mezcla.

Temperatura ambiente