ADITIVOS PARA EL CONCRETO

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas.

El concreto es un material compuesto, formado de partículas sólidas (finas y gruesas), un aglomerante, normalmente cemento, que mantiene dispersas a los agregados sólidos, y agua que actúa como aglutinante y elemento de fraguado. Además de los componentes principales, existe una serie de componentes adicionales que modifican y mejoran las propiedades antes y después del fraguado, así como las condiciones del fraguado mismo. Estos productos llamados aditivos, pueden ser de naturaleza orgánica e inorgánica y pueden clasificarse según el tipo de mejora que realicen, es decir, si modifican las propiedades del concreto en estado líquido, después del fraguado o si aceleran o disminuyen el tiempo del fraguado.

Entre los aditivos más importantes y más utilizados se encuentran:

a) Aceleradores: disminuyen el tiempo de fraguado del concreto y son de gran ventaja en climas fríos, en lo que las bajas temperaturas no propician de manera adecuada el curado. A pesar de tener el producto fraguado en menos tiempo, el exceso de acelerador implica una reducción significativa de resistencia final, ya que el material no tiene el suficiente tiempo para “ordenarse” y estabilizarse para alcanzar sus propiedades máximas.

b) Retardadores: tienen el comportamiento contrario al de un acelerador, por lo que son mayormente en zonas cálidas. Disminuyen las propiedades mecánicas iniciales, pero éstas aumentan después de cierto tiempo de fraguado.

c) Plastificantes: son compuestos orgánicos que reducen la cantidad de agua que se debe utilizar, elevando la trabajabilidad y la resistencia del producto final, además mejoran de manera significativa la capacidad impermeabilizante del concreto. Estos aditivos son conocidos también como modificadores reológicos o fluidizantes, y mejoran la posibilidad de bombear el concreto sin dificultad de taponamientos, ya que también actúan como lubricantes.

d) Inclusores de aire: generan un incremento en el contenido de aire con el objeto de disminuir el sangrado y la eflorescencia, y por consecuencia las contracciones y agrietamientos durante y después del fraguado. Son estabilizadores de volumen que producen una expansión controlada del concreto.

e) Inhibidores de corrosión: se usan normalmente soluciones de nitruro de calcio que se mezclan en el concreto y protegen el acero del hormigón armado contra la corrosión electroquímica sin afectar las propiedades físicas del concreto.

f) Endurecedores: estos aditivos mejoran de manera significativa la resistencia al desgaste originadas por cargas dinámicas, como impacto o fatiga, además de reducir la formación de polvo.

Es posible escuchar a quienes afirman que el uso de aditivos en el concreto aumentan en gran medida los costos de construcción, sin embargo, es importante saber que es preferible no adicionar cualquier complemento , en más del 1% en peso del total de la mezcla, lo cual no implica inversiones muy grandes, y además hay que considerar la gran relación costo-beneficio, teniendo como resultado el mejoramiento de propiedades del concreto, pudiendo evitar costos extras de mantenimiento y alargando el tiempo de vida de la construcción.

¿QUÉ SON LOS POLVOS REDISPERSABLES Y SU VENTAJA AL USARLOS EN LA CONSTRUCCION?

Por: Marcela Correa

Los polvos poliméricos redispersables son elaborados por medio de atomizaciones de materiales orgánicos. Estos polvos son los responsables de producir las elevadas resistencias de adherencia en materiales vitrificados y de poca absorción, en base a la aplicación de capas delgadas de mortero. 

El nombre de “polvo redispersable” deriva del comportamiento o “dispersión” de las partículas al entrar en contacto con el agua. Durante el endurecimiento se van creando puentes poliméricos elásticos entre los componentes minerales débiles del mortero, consiguiéndose mejoras sustanciales de la adherencia a los soportes más variados e incluso a aquellas que, de otro modo, no podrían revertirse. La modificación polimérica confiere adicionalmente flexibilidad al sistema y mejora la tixotropía, la fluidez y la retención de agua. 

El uso de estos polvos dentro de los componentes del mortero confiere grandes propiedades en varias aplicaciones específicas en una construcción. Toda una serie de atributos le persuaden de su utilidad. Por un lado se acelera la aplicación al no ser necesario golpear las baldosas en la capa gruesa de mortero. Este cambio a la capa fina que permiten los adhesivos para baldosas modificados con polvos redispersables supone además un considerable ahorro de material. Antes, no solo se necesitaba mucha más cantidad de mortero (10kg/m²), sino además la colocación de las crucetas para fijar las baldosas era una operación muy tediosa y difícil. Con los polvos redispersables es posible reducir el consumo a 3 Kg de mortero por metro cuadrado, cuando se utiliza la llana dentada. La adherencia de la baldosa al soporte es inmediata y sin deslizamientos.

Además de esta gran ventaja de ahorro de material, sin lugar a dudas, es en los edificios altos donde la extraordinaria eficacia de los polvos redispersables se hace más patente, ya que la enorme reducción de peso que conlleva su uso repercute de forma directa en la armadura y cimientos.

Las destacadas propiedades de los polvos redispersables pueden aprovecharse también en otras aplicaciones, como los sistemas de aislamiento térmico por el exterior (SATE) utilizadas en cerramientos de edificios. Todo aislamiento, siempre que sea eficaz, representa un ahorro energético significativo, este tipo de aislantes puede ahorrar hasta un 50% de los gastos energéticos de la edificación.

Las planchas de espuma de poliestireno utilizadas normalmente por su excelente poder aislante presentan el inconveniente de adherirse insuficientemente al cemento. La utilización de estos polvos permite evitar este obstáculo. Con tan solo una reducida cantidad de polvos se establece una unión firme y duradera entre la plancha de poliestireno y el mortero, que garantiza la resistencia mecánica entre cada uno de los componentes. 

Los polvos redispersables consiguen buenas propiedades en el ensayo de impacto de bola que se realiza para evaluar la resistencia mecánica. Asimismo mejora la adherencia a soportes tan dispares como el hormigón, los ladrillos y las edificaciones antiguas.

CONSIDERACIONES E IMPORTANCIA DE LOS MECANISMOS DE UNIÓN DE UN ADHESIVO

Por: Perla Itzel Alcántara Llanas

Un adhesivo es aquel material que tiene la función de unir dos sustratos, y normalmente estos adhesivos son polímeros orgánicos en estado líquido, que después de un curado se endurecen y cambian a estado sólido. Después de que un adhesivo es aplicado a los sustratos y es endurecido, existen dos fuerzas importantes que aseguran la unión y sujeción de los materiales, estas fuerzas son de adhesión y cohesión. La adhesión hace referencia a los mecanismos que provee el adhesivo y hace que éste se mantenga unido a cada parte del sustrato, esta unión es posible gracias a enlaces secundarios o fuerzas intermoleculares como las fuerzas de Van der Waals, que hacen que tanto sustrato como adhesivo interactúen entre sí, de manera que no se separen. Por otra parte, la cohesión corresponde a las fuerzas necesarias que mantienen unido al mismo adhesivo, y es una consecuencia de los enlaces intramoleculares, que en este caso son enlaces covalentes. Las propiedades de adhesión y la cohesión, implican el buen funcionamiento de un adhesivo, ya que si se tiene un equilibrio de ambas, se elimina la posibilidad de que ocurra desprendimiento del sustrato causas de cargas externas.

Por lo anterior, podemos inferir que es necesario establecer desde la formulación del adhesivo, la composición del mismo para poder obtener enlaces covalentes fuertes que provean de una alta estabilidad mecánica en estado sólido, cuidando que no se llegue a tener una dureza excesiva, ya que el material se volvería frágil, ocasionando la ruptura y desprendimiento de las partes, prefiriendo así a los adhesivos flexibles que podrán soportar cargas sin resquebrajarse ni desprenderse.

Además, la eficacia de un adhesivo se puede explicar en base a los mecanismos de adhesión, es decir, si ésta es por medios: mecánicos, electrostáticos, por adsorción, difusión, quimisorción o una combinación de ellos. En la difusión y quimisorción se aplica principalmente el concepto de la compatibilidad de los polímeros con los sustratos, pudiendo penetrar el polímero adhesivo en la superficie del material a unir. La difusión depende del peso molecular del adhesivo, es decir, se obtienen mejores resultados cuando las cadenas poliméricas son cortas, ya que tienen mayor movilidad y mejor capacidad de penetrar en el sustrato. 

En cuanto a la adhesión mecánica, es necesario contar con superficies porosas o rugosas para generar anclajes del adhesivo en la superficie del sustrato. Como se puede observar, en estos tipos de mecanismos es importante tener una viscosidad relativamente baja en los adhesivos para mejorar la penetración y humectación, sin embargo, en el mecanismo de unión por adsorción, no interviene la penetración, sino la adhesión por contacto. Aquí es importante que el polímero adhesivo tenga una buena mojabilidad, es decir, que tenga una baja tensión superficial frente a la energía de superficie del sustrato, generando así un ángulo de contacto menor a los 90°, estos ángulos se pueden conseguir más fácilmente con la adición de agentes surfactantes humectantes que reducirán la tensión superficial. La medición de los ángulos de contacto se puede llevar a cabo mediante un goniómetro o un tensiómetro.

Para obtener una adhesión eficiente, es preferible considerar varios de los mecanismos para así asegurar la unión a partir de varios aspectos, siendo tal vez la mojabilidad, la viscosidad y el tratamiento superficial del sustrato los más importantes.

COMPONENTES BÁSICOS DE LOS ADHESIVOS REACTIVOS Y VENTAJAS DEL USO DE ACRíLICOS EN ELLOS

POR: Marcela Correa

El sector de los adhesivos está en pleno crecimiento y su desarrollo será muy importante en los próximos años, dado que ofrece rendimientos similares y en ocasiones superiores a los de otras soluciones para el ensamblaje y el sellado con ventajas en cuanto a ahorro de coste.
Como sistema de unión y/o sellado de materiales, los adhesivos ocupan un lugar muy importante que en ocasiones comparten con otros sistemas de unión. No obstante, los adhesivos requieren conocimientos básicos para un adecuado uso y solo a través de un diseño adecuado de la unión se logran resultados satisfactorios.

Los componentes básicos de los adhesivos reactivos son los siguientes:

1. Producto base ligante (Resina)

2. Aditivos:
(a) Colorantes
(b) Antioxidantes
(c) Iniciadores
(d) Plastificantes
(e) Agentes de “tack” (pegajosidad)
(f) Sustancias fluorescentes
(g) Agentes de acoplamiento
(h) Estabilizantes
3. Cargas/Espesantes

Una característica diferenciadora de los adhesivos acrílicos es que no necesita que la mezcla entre la resina y activador sea completamente homogénea, ya que una vez generado los “centros activos”, la propagación del polímero se produce en el seno del adhesivo. No se recomienda el uso de calor para acelerar el curado.

En cuanto al ligante para adhesivos industriales (ensamblaje de piezas) el uso de acrílicos tiene grandes ventajas: los diversos ensayos realizados sobre adhesivos acrílicos muestran su excelente durabilidad (resistencia a la fatiga, a agentes medioambientales, propagación de la ruptura, efecto de la holgura de adhesión, diseño de la junta, etc.) comparado con los adhesivos estructurales más conocidos. Presenta además tiempos de manipulación muy cortos.

Algunas otras ventajas son:

• Versatilidad
• Insuperable resistencia hidrolítica y permanencia en diversos medios agresivos.
• Excelente relación precio-rendimiento.
• Preparación superficial mínima o innecesaria para metales y plásticos.
• Propiedades físicas estructurales o de resistencia frente a cargas
• Cierta capacidad de relleno de holgura (3mm).

Las aplicaciones de los acrílicos son muy diversas gracias a su alto rendimiento frente a cargas dinámicas y a temperaturas moderadamente altas:

• Adhesión de ferritas a carcasas de motores eléctricos.

• Adhesión de zapatas de frenos a coronas

• Paneles de calefacción solar

• Equipamiento deportivo sometido a tensiones como las raquetas de tenis

• Adhesión estructural en aviones y embarcaciones

• Adhesión entre madera y vidrio (carpintería)

• Uniones metal-metal, metal-vidrio y metal-plástico

IMPERMEABILIZACIÓN DE TEJADOS HORIZONTALES CON SISTEMAS ACUOSOS

POR: MARCELA CORREA 

La humedad es uno de los peores factores que pueden afectar las construcciones y tu patrimonio de forma considerable. Las filtraciones de agua provocan la aparición de moho en pisos y paredes, así como las odiosas goteras que te hacen caminar entre cubetas, o peor aún pueden reblandecer el techo y parte de este caerse. La lluvia solo debe de quedarse en el exterior, los impermeabilizantes son materiales que impiden el paso del agua a través de las losas. Con el tiempo, los métodos de impermeabilización han evolucionado, recurriendo al uso de materiales que mejoran su desempeño y durabilidad así  como también ser ecológicos y amigables con el medio ambiente, recurriendo a sistemas acuosos sobre terrazas o tejados horizontales. La impermeabilización de estas terrazas debe de efectuarse con frecuencia, y la utilización de hidrofugantes en general no da resultados deseados debido a que no son efectivos en fisuras de gran tamaño.

Los ligantes utilizados para este tipo de impermeabilizantes son emulsiones poliméricas de monómeros únicamente acrílicos o acrílicos-estirénicos con TMFF de 0°C; son productos blandos de muy elevada elasticidad. Estos polímeros pueden encontrarse en dos formas: como simple polímero elástico o como polímero aditivado con fotoiniciadores que actúan en la superficie dando lugar a una capa superficial más dura.

La diferencia entre ambos polímeros es la pegajosidad residual (tack). Dentro del primer grupo se encuentran las resinas emulsionadas acrilo-estirénicas, mientras que en el segundo grupo se encuentran las acrílicas puras. La elección de un tipo u otro depende de si el suelo debe ser o no transitable.

El sistema pigmentario está formado por el pigmento correspondiente, al color del diseño que suele ser rojo, gris o verde (óxidos). Las cargas se escogen con la mínima absorción posible, lo que nos lleva a mezclas de carbonato cálcico con barita o únicamente barita.
Los aditivos son los que normalmente se ocupan en polímeros emulsionados: dispersantes, agentes reológicos, bactericidas, antiespumantes, etc. Los coalescentes a veces no son necesarios ya que la propia emulsión es capaz de formar el film a temperaturas <2°C.

Se pueden adicionar parafinas con altos puntos de fusión, con el fin de disminuir la absorción de agua en el film seco. Estos recubrimientos precisan de aplicaciones de espesores considerables.

VARIEDADES Y NATURALEZA DE LOS PLASTIFICANTES

Por: Marcela Correa

Un plastificante es una sustancia que, añadida a un material, generalmente plástico o elastómero sirve para aumentar su flexibilidad y facilitar su transformación. Un plastificante puede reducir la viscosidad del fundido, rebajar la temperatura de transición vítrea (también actúa como coalescente) o disminuir el módulo elástico y dependiendo del porcentaje añadido, aumento en la adhesión en pegamentos.

Los plastificantes son disolventes de las resinas, y tienen baja volatilidad. La naturaleza de los plastificantes es muy variada:

-Ésteres del ácido ftálico.

-Ésteres del ácido adípico.

-Ésteres del ácido fosfórico.

-Ésteres butílicos de ácidos poliacrílicos.

-Ésteres del ácido esteárico.

-Ésteres del ácido abiótico.

-Ésteres de ácidos grasos y aceite de ricino.

-Ésteres de ácidos grasos epoxidados.

-Resinas epoxi de bajo peso molecular.

-Resinas de hidrocarburos de bajo peso molecular.

-Parafinas cloradas

-Etc.

Según sus necesidades del producto a formular se utilizarán un tipo u otro de plastificante. Algunos ejemplos que podemos dar son los siguientes.

1) El acetato de vinilo es un producto de elevada dureza y frágil. En la fabricación de pinturas no se utiliza solo, se emplea con una adición del 10-15% de ftalato de butilo. Esta mezcla proporciona una mayor elasticidad, así como una reducción de la tg y de la TMFF. Los esteres del ácido ftálico son incoloros y estables a la luz.

2) Las parafinas cloradas se utilizan preferentemente con resinas de caucho clorado o caucho ciclado. Tienen como principal ventaja que son insaponificables.

3) Las resinas de hidrocarburos líquidas, de bajo peso molecular, se utilizan en sistemas epoxi con objeto de mejorar la elasticidad, siempre a costa de la resistencia a los productos químicos, e incluso para la obtención de membranas sensibles.

4) Los diluyentes reactivos epoxi monofuncionales se utilizan principalmente para la flexibilización de sistemas epoxi y con ello se obtienen productos que conservan mejor su resistencia al ataque de productos químicos que en el caso de las resinas de hidrocarburos.

Como puede verse, la utilización de un plastificante u otro depende tanto de la durabilidad del efecto de la aplicación concreta a que va destinado. Si se busca un plastificante para una pintura industrial que deba tener una buena resistencia a los álcalis y ácidos. El di fenoxi etil formaldehido cumple estas expectativas y además con una volatilidad muy baja.

IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA DE TRANSICION VITRIA (Tg) AL ESCOGER UNA RESINA

Por: Marcela Correa

La temperatura de transición vítrea es una de las características que presentan los polímeros termoplásticos, como por ejemplo las resinas, a esta temperatura ocurre un fenómeno en donde el material pasa de un estado fundido o plástico a un estado rígido y duro, dado esto, su porcentaje de elongación disminuye de forma drástica.

La Tg no es una temperatura a la cual específicamente ocurre el cambio de estado, dado que existen diferentes métodos para determinarla, pero debido al carácter termodinámico de esta pseudotransición, cada método provee un valor de Tg diferente. Para fines prácticos, no es tan importante el valor exacto de la Tg pues es comprensible que alrededor de esta temperatura, el polímero adquiere cierta plasticidad.

Por tanto podríamos decir que cuando la temperatura es alta (arriba de Tg), las cadenas que conforman al polímero pueden moverse con facilidad, de modo que cuando se toma una porción de polímero y se dobla, las moléculas que ya están en movimiento, no tendrán problema en moverse hacia nuevas posiciones, con el fin de aliviar la tensión que se está ejerciendo sobre ellas. Pero si se trata de doblar una muestra de polímero por debajo de su temperatura de transición vítrea. Las cadenas ya no podrán desplazarse hacia otras posiciones y por este motivo, sucederán dos cosas.

1. El polímero será lo suficientemente resistente como para soportar la fuerza que se está ejerciendo y la muestra se doblará.
2. La fuerza que se está aplicando es demasiado grande para que las inmóviles cadenas poliméricas puedan resistirla, hasta que la muestra se quebré o rompa.

Es por ello que se debe de poner énfasis en la Tg de la resina, teniendo como referencia tanto la aplicación a la que va ser asignada dicha resina y el medio (Temperatura) al que se va a aplicar para su debida polimerización dentro de una formulación.

Si la resina va utilizar para aplicarse en medios fríos donde la temperatura es baja, esta debe de tener por tanto una temperatura de transición vítrea baja, siempre y cuando se requiera de cierta plasticidad de la materia.

Y por el contrario si se requieren propiedades de dureza y una polimerización o secado rápido se debe de tener una temperatura de transición similar a la temperatura del medio en el que se va a ocupar la resina.