¿Qué son los reductores de agua?

¿Qué es un reductor de agua?
Un reductor de agua es un aditivo utilizado en el hormigón que reduce la cantidad de agua de mezclado y mejora la resistencia del hormigón sin cambiar la trabajabilidad ni el contenido de cemento; o puede ahorrar cemento sin cambiar la trabajabilidad y resistencia del concreto.

Tipos de reductores de agua
Los reductores de agua se clasifican principalmente según su composición química en reductores de agua a base de lignosulfonato, a base de naftaleno, a base de resina soluble en agua, a base de melaza y compuestos.

Reductores de agua a base de lignosulfonatos
Estos incluyen lignosulfonato de calcio (calcio de madera), lignosulfonato de sodio (sodio de madera), lignosulfonato de magnesio (magnesio de madera), etc. Entre estos, los reductores de agua de calcio de madera son los más utilizados.

Los reductores de agua de calcio para madera se elaboran a partir del licor de sulfito sobrante de la fabricación de papel o pulpa de fibra, se neutralizan con leche de cal y luego se procesan mediante fermentación biológica para eliminar el azúcar, la concentración evaporada y el secado por aspersión para producir un polvo de color amarillo pardusco.

La dosis adecuada de reductor de agua y calcio para madera es generalmente del {{0}}.2% al 0,3% de la masa de cemento. Su tasa de reducción de agua es del 10% al 15%, y la resistencia a la compresión del 28-día del concreto puede aumentar del 10% al 20%. Sin reducción de agua, el asentamiento del hormigón puede aumentar de 80 a 100 mm. Si la resistencia a la compresión y el asentamiento permanecen sin cambios, el contenido de cemento se puede reducir en aproximadamente un 10%. Los reductores de agua de calcio para madera tienen un efecto retardante sobre el concreto, y el uso excesivo o el uso a bajas temperaturas puede hacer que este efecto retardante sea más pronunciado, lo que puede reducir la resistencia del concreto. Se requiere precaución al usarlo.

Los reductores de agua de calcio y madera son adecuados para trabajos de concreto en general, especialmente para vertidos de gran volumen, construcción de encofrado deslizante, concreto bombeable y construcción de verano. No deben usarse solos para la construcción en invierno y deben usarse en combinación con agentes de resistencia temprana o anticongelantes cuando la temperatura diaria más baja sea inferior a 5 grados. Los reductores de agua de calcio para madera tampoco deben usarse solos para concreto pretensado o curado con vapor para evitar que la superficie se afloje después del curado.

Reductores de agua a base de naftaleno
Los reductores de agua a base de naftaleno se fabrican sulfonando naftaleno o sus derivados y luego condensando con metanol. Los productos comunes incluyen reductores de agua NNO, NF, FDN, UNF, MF y Building Type I, la mayoría de los cuales no incorporan aire.

La dosis adecuada de reductor de agua a base de naftaleno es del 0.5% al ​​1.0% de la masa de cemento, con una tasa de reducción de agua del 10% al 25%, y el {{7} }la fuerza diurna puede aumentar en más del 20%. Los reductores de agua a base de naftaleno tienen un buen efecto reductor de agua y se adaptan a varios tipos de cemento. Son adecuados para fabricar hormigón de resistencia temprana, alta resistencia, fluido y curado con vapor.

Reductores de agua de resina soluble en agua
Estos reductores de agua están hechos de resinas solubles en agua como la resina de melamina y la resina de gomarona. Se trata de reductores de agua de alta eficiencia con importantes efectos de mejora. Los productos nacionales incluyen reductores de agua de resina SM.

Los reductores de agua SM se utilizan al {{0}}.5 % al 2,0 % de la masa de cemento, con una tasa de reducción de agua del 15 % al 27 %. La resistencia a la compresión del 3-día puede aumentar entre un 30 % y un 100 %, y la resistencia a la compresión del 28-día puede aumentar entre un 20 % y un 30 %. Los reductores de agua SM son adecuados para fabricar hormigón de alta resistencia, hormigón de resistencia temprana, hormigón fluido y hormigón curado con vapor.

Funciones y mecanismos de los reductores de agua.
Los principales efectos de los reductores de agua sobre el hormigón fresco son los siguientes:

Reducción de agua
El mecanismo de reducción de agua se debe principalmente a la adsorción del reductor de agua sobre las partículas de cemento y la dispersión de las partículas de cemento por el reductor de agua. Después de agregar un reductor de agua al concreto, las moléculas grandes de grupos aniónicos y cationes metálicos (como Na+ y Ca2+) se dispersan. Los fuertes aniones tensioactivos de las moléculas grandes se adsorben en la superficie de las partículas de cemento, haciéndolas cargadas negativamente. La repulsión entre partículas de la misma carga hace que se dispersen. Además, el reductor de agua es hidrófilo y la capa adsorbida alrededor de las partículas de cemento es una membrana solvatada, que también evita que las partículas de cemento se agreguen (efecto de protección del espacio), dispersando así las partículas de cemento y liberando agua y aire contenidos en flóculos coagulados. lograr el objetivo de reducción de agua.

Efecto plastificante
Cuando se agrega un reductor de agua al concreto, aumenta significativamente su trabajabilidad manteniendo sin cambios la relación agua-cemento, lo que se conoce como efecto plastificante. Este efecto se debe al efecto de adsorción y dispersión, así como a los efectos humectantes y lubricantes del reductor de agua. Gracias a estas acciones, una pequeña cantidad de agua es suficiente para mezclar el hormigón de manera uniforme, mejorando la trabajabilidad del hormigón fresco.

Efecto retardante
Los iones liberados por el reductor de agua en el sistema cemento-agua pueden adsorberse en la superficie de las partículas de cemento, aumentando su potencial zeta, lo que prolonga el tiempo de estabilización del sistema. Además, la película de adsorción aniónica y la capa de agua formada por enlaces de hidrógeno pueden dificultar el contacto entre las partículas de cemento y el agua, ralentizando así el proceso de hidratación y consiguiendo un efecto retardante.

Mecanismo de acción de los reductores de agua.
Los reductores de agua son agentes tensioactivos típicos. La estructura molecular de cualquier reductor de agua incluye dos partes: un grupo polar y un grupo no polar. El grupo polar se adsorbe en la superficie de las partículas de cemento y determina principalmente la afinidad de la molécula reductora de agua por los componentes minerales del cemento. Esto se refleja en las propiedades químicas y físicas de toda la molécula o ion reductor de agua. Cuando la molécula (o ion) reductor de agua se adsorbe en la superficie de los minerales de cemento, el grupo no polar mira hacia afuera, formando una membrana hidrofóbica, lo que afecta la hidrofobicidad. Mientras tanto, el grupo no polar también influye en la adhesión de las partículas de cemento y en la capacidad de adsorción del grupo polar.

Avances en reductores de agua

Reductores de agua ordinarios
En la década de 1950 se desarrollaron principalmente el lignosulfonato y sus derivados, incluido el lignosulfonato de calcio y el lignosulfonato de sodio, conocidos como reductores de agua M. Los reductores de agua de lignosulfonato son tensioactivos aniónicos con propiedades hidrófilas, que se adsorben en la superficie de las partículas de cemento para espesar la película de agua solvatada, aumentar el potencial electrocinético y ayudar a dispersar las partículas de cemento, con un efecto retardante.

Reductores de agua de alta eficiencia
Se trata principalmente de compuestos de polisulfonato, como condensados ​​de naftalenosulfonato-formaldehído, sulfonatos aromáticos policíclicos y condensados ​​de melamina-sulfonato-formaldehído. El uso de estos reductores de agua de alta eficiencia comenzó en Japón y Alemania Occidental en los años 1960, y fueron desarrollados y aplicados en China en los años 1970. Han revolucionado la industria del hormigón al utilizarse para formular hormigón bombeable y mejorar el rendimiento del hormigón.

Reductores de agua de efectos especiales
Se trata principalmente de compuestos a base de policarboxilato, incluido el poliacrilato y sus copolímeros, y los copolímeros de ácido maleico, que se desarrollaron a principios de los años 80. Los desarrollos recientes han dado lugar a una variedad de copolímeros de injerto de poliacrilato complejos con diferentes características, que se han aplicado ampliamente. Los reductores de agua de efecto especial tienen un fuerte efecto dispersante sobre la lechada de cemento debido a la adsorción molecular del reductor de agua en la superficie de las partículas de cemento. La capacidad de dispersión depende de la repulsión electrostática entre partículas con la misma carga y del impedimento estérico producido por la capa de adsorción.

Reductores de agua compuestos de alta eficiencia
Estos combinan dos o más reductores de agua de alta eficiencia en ciertas proporciones para complementar las fortalezas de cada uno y mitigar las debilidades, lo que resulta en efectos sinérgicos. Este enfoque es una ruta importante para preparar reductores de agua de alto rendimiento y alta eficiencia.