Mecanismo de acción de las moléculas de policarboxilato.

1.Acción dispersante

Cuando el cemento se mezcla con agua, las partículas se atraen entre sí, formando una estructura floculada que puede encapsular el 10%-30% del agua entre las partículas de cemento. Esta agua atrapada no puede moverse libremente ni proporcionar lubricación, lo que afecta negativamente a la fluidez de la pasta de cemento. Las moléculas de policarboxilato se adsorben en la superficie de las partículas de cemento, impartiendo una carga negativa que crea repulsión electrostática. Esta acción promueve la dispersión de las partículas de cemento, alterando la estructura floculada y liberando el agua atrapada para participar en el flujo. Esto explica el efecto reductor de agua de los superplastificantes de policarboxilato; mejoran la utilización del agua sin aumentar o disminuir arbitrariamente el contenido total de agua. Además, la formación de complejos entre los iones COO²⁻ y Ca²⁺ reduce la concentración de iones calcio en la pasta de cemento, retrasando la cristalización de Ca(OH)₂ y reduciendo la formación de gel CSH, retardando así el proceso de hidratación del cemento. Por consiguiente, las moléculas de policarboxilato también presentan un cierto grado de efecto retardador. Curiosamente, el desarrollo de soluciones de policarboxilato de resistencia temprana puede resultar un desafío debido a sus propiedades retardantes inherentes. La mayoría de los aditivos de concentración inicial disponibles en el mercado dependen de la combinación con agentes como el nitrito de sodio y la trietanolamina para lograr este efecto.

2.Acción lubricante

Las cadenas laterales de los superplastificantes de policarboxilato contienen grupos hidroxilo y éter (-COCC) que exhiben hidrofilicidad. Estos grupos forman enlaces de hidrógeno con moléculas de agua, creando una película de agua en la superficie de las partículas de cemento. Esta película de agua tiene excelentes propiedades lubricantes, reduciendo efectivamente la resistencia entre las partículas de cemento y aumentando la fluidez del concreto.

3.Efecto de obstáculo estérico

La estructura ramificada de los superplastificantes de policarboxilato tiene una configuración espacial a nivel microscópico. De manera similar al personaje "pequeño gordito" de una animación, cuyo cabello rizado evita el contacto con las partículas de cemento "grandes gorditas" detrás de él, cuanto más cerca estén las partículas de cemento entre sí, mayor será el efecto de impedimento estérico.

Este efecto mejora la retención del asentamiento del concreto. El tamaño de las partículas del cemento está en el rango micrométrico, mientras que las moléculas de policarboxilato están en el rango nanométrico, aproximadamente tres órdenes de magnitud más pequeñas. Una sola partícula de cemento puede adsorber varias moléculas de policarboxilato. La representación esquemática de una molécula de policarboxilato se asemeja a un peine. Inicialmente, el personaje del "gordito" termina en una situación trágica, incapaz de librarse del musculoso "gordito", quien finalmente grita y lo derrota. Si bien las moléculas de policarboxilato retrasan el proceso de hidratación al adsorberse en las partículas de cemento, eventualmente serán envueltas por los productos de hidratación, perdiendo su efectividad. En general, la acción de adsorción de las moléculas de policarboxilato no altera las propiedades del cemento; simplemente cambia el comportamiento de flujo del hormigón sin afectar su resistencia posterior.