SEMANA 3

LOS ADITIVOS

LOS ADITIVOS PARA CONCRETO

En la actualidad gracias al progreso de la industria química y recientemente la nanotecnología, los aditivos han sido incorporadas al concreto, y actualmente podemos encontrar un sinnúmero de productos en el mercado que satisfacen la gran mayoría de las necesidades para los usuarios de concreto.

El éxito al usar los aditivos depende mucho de la forma de uso y de la acertada elección del producto apropiado.

Se ha progresado mucho en este campo y es conveniente que se informen ya que la eficacia depende en gran parte de esto.

 ANTECEDENTES:

Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo.

La fabricación del cemento portland alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto armado, llevó a regular el fraguado con el cloruro de calcio, patentado en 1885. Al inicio del siglo se efectuaron sin éxito comercial estudios sobre diferentes aditivos.

El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se encuentra en el empleo ocasional del sulfato naftaleno formaldehido, que fue utilizado en 1930 para actuar como dispersante en concretos con adiciones negro de humo, destinados a carriles de pavimentos que por su coloración pudieran llamar la atención de ¡os conductores de vehículos. Si bien en 1932 se registró una patente de los EE.UU. no se aplicó por su elevado costo y exceder los requerimientos de las construcciones de concreto de esa época.

DEFINICIÓN:

•Son materiales diferentes del agua, de los agregados y del cemento

•Se agregan en pequeñas cantidades a la mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado

•Interactuando con el sistema hidratante-cementante

•Modifican una o más de las propiedades del concreto o mortero fresco, fraguando, endureciéndose y endurecido.

COMPOSICIÓN. 

Agregados 75% , aglomerante 15%, aditivo 4% aire 3%.

•Los aditivos son productos que se adicionan en pequeña proporción al concreto durante el mezclado en porcentajes entre 0.1% y 5% (según el producto o el efecto deseado) de la masa o peso del cemento, con el propósito de producir una modificación en algunas de sus propiedades originales o en el comportamiento del concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo en una forma susceptible de ser prevista y controlada

•No se consideran como aditivos los suplementos del cemento como escorias, puzolanas naturales o humo de sílice, ni las fibras empleadas como refuerzo, los cuales pueden ser constituyentes del cemento, mortero o concreto.

Las razones principales para el uso de aditivos son:

1. Reducción del costo de la construcción de concreto

2. Obtención de ciertas propiedades en el concreto de manera más efectiva que por otros medios

3. Asegurar la calidad del concreto durante las etapas de mezclado, transporte, colocación y curado

4. Superación de ciertas emergencias durante las operaciones de mezclado, transporte, colocación y curado.

•A pesar de estas consideraciones, se debe observar que ningún aditivo de cualquier tipo o en cualquier cantidad se le puede considerar como un sustituto de las buenas prácticas de construcción.

•La eficiencia de un aditivo depende de factores tales como: tipo, marca y cantidad del material cementante; contenido de agua; forma, granulometría y proporción de los agregados; tiempo de mezclado y temperatura del concreto.

  RAZONES DE EMPLEO:

En el concreto fresco:

· Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua.

· Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad.

· Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla.

· Crear una ligera expansión.

· Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación.

· Reducir la segregación.

· Facilitar el bombeo.

· Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento.

En el concreto endurecido:

· Disminuir el calor de hidratación.

· Desarrollo inicial de resistencia.

· Incrementar las resistencias mecánicas del concreto.

· Incrementar la durabilidad del concreto.

· Disminuir el flujo capilar del agua.

· Disminuir la permeabilidad de los líquidos.

· Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo.

· Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.

Los aditivos se pueden clasificar según sus funciones en:

1. Aditivos incorporadores de aire (inclusores de aire)

2. Aditivos reductores de agua

3. Plastificantes (fluidificantes)

4. Aditivos aceleradores (acelerantes)

5. Aditivos retardadores (retardantes)

6. Aditivos de control de la hidratación

7. Inhibidores de corrosión

8. Reductores de contracción

9. Inhibidores de reacción álcali-agregado

10. Aditivos colorantes

11. Aditivos diversos, tales como:

- para mejorar la trabajabilidad

- para mejorar la adherencia

- a prueba de humedad

- impermeabilizantes

- para lechadas

- formadores de gas

- anti-deslave

- auxiliares de bombeo

- expansor

- germicida

NORMALIZACIÓN

Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven de antecedentes, normalizan los aditivos de acuerdo a la función que cumplen en el concreto. En la Comunidad Europea las normas CEN normalizan los aditivos químicos según sean aplicados a pastas de cemento, morteros, concretos y concreto proyectados. Existen muchos otros tipos de aditivos, aún no normalizados, que tienen un nicho en el mercado.

Clasificación de los aditivos: Según la norma técnica ASTM-C494 es:

•Tipo A Reductor de agua

•Tipo B Retardante

•Tipo C Acelerante de fraguado inicial

•Tipo C2 Acelerante de resistencia

•Tipo D Reductor de agua y retardante

•Tipo E Reductor de agua y acelerante

•Tipo F Reductor de agua de alto rango

•Tipo G Reductor de agua de alto rango y retardante

•Tipo F2 Superplastificante

•Tipo G2 Superplastificante y retardante

•Tipo AA Inclusor de aire

NMX-C-255-ONNCCE-2005

Según el comité 212 del ACI

Los clasifica según los tipos de materiales constituyentes o a los efectos característicos en su uso:

a) Aditivos acelerantes.

b) Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado.

c) Aditivos para inyecciones.

d) Aditivos incorporadores de aire.

e) Aditivos extractores de aire.

f) Aditivos formadores de gas.

g) Aditivos productores de expansión o expansivos.

h) Aditivos minerales finamente molidos.

i) Aditivos impermeables y reductores de permeabilidad.

j) Aditivos pegantes (también llamados epóxicos).

k) Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la reacción entre los agregados y los alcalices del cemento. Aditivos inhibidores de corrosión.

l) Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas.

m) Aditivos floculadores.

n) Aditivos colorantes.

TIPO A REDUCTOR DE AGUA o plastificantes 

•Funciona por efecto de la dispersión de las partículas de cemento, se traduce en mayores resistencias con la misma cantidad de cemento o importantes ahorros de cemento para las mismas resistencias.

•Dosis: 200 ml o 450 ml por cada 100 kg de material cementante

•Usos: mejoran la bombeabilidad, reducen el requisito de agua de una mezcla.

Características y beneficios

En estado plástico:

•Reduce el contenido de agua de mezcla por lo menos en 5 %.

•Mejora la trabajabilidad.

•Mejora la cohesión.

•Reduce la tendencia a la segregación y al sangrado.

En estado endurecido:

•Aumenta la resistencia a la compresión axial y a la flexión.

•Mejora la adherencia al acero de refuerzo.

•Reduce la tendencia al agrietamiento.

TIPO B  RETARDANTE DE FRAGUADO

•Actúa en el concreto como agente de fraguado extendido de forma controlada. Se dosifica para lograr un fraguado extendido, de hasta 30 horas.

TIPO C  ACELERANTE DE FRAGUADO

•El aditivo actúa mediante una reacción química con el cemento, acelerando el tiempo de fraguado y la resistencia a la compresión axial a temprana edad. Estos aditivos son compatibles con agentes inclusores de aire, ciertos aditivos superplastificantes y ciertos aditivos reductores de agua convencionales. 

•Dosis: 500 ml a 2000 ml por cada 100 kg de material cementante 

•Uso: cuando se requiere de fraguado rápido y altas resistencias tempranas( por ejemplo en la profundización de pozos) , cuando se requiere la reutilización rápida de moles , cuando el colado del concreto tenga lugar bajo las condiciones muy frias.

PRINCIPALES APLICACIONES

•Colocación de concreto en climas fríos.

•Concreto convencional y estructural.

•Concretos para fabricación de tubos.

Para la fabricación de elementos prefabricados, postensados o pretensados, el aditivos acelerante deberá estar exento de cloruros.

características y beneficios:

•Reduce el tiempo de fraguado inicial una hora aproximadamente 

•Mejora la trabajabilidad y produce un concreto más denso. 

•Minimiza el sangrado y la segregación. 

•Mejora el desarrollo de resistencia a la compresión a edades tempranas.

TIPO D REDUCTOR DE AGUA Y RETARDANTE

•Acción físico-química con el cemento, favoreciendo la hidratación de las partículas de éste, reduciendo el agua de la mezcla y plastificando la masa del concreto. 

•El uso del aditivo reductor de agua y retardante, provee al concreto de una plasticidad y fluidez adecuada mejorando las características del concreto tanto en estado plástico como endurecido. 

•Dosis: 150 ml y 500 ml por cada 100 kg de material cementante.

Principales aplicaciones

•Concreto colocado en climas cálidos.

•Concreto que se transporta a distancias largas.

•Concreto que requiere alta trabajabilidad: bombeo y colados en estructuras estrechas.

•El aditivo se puede utilizar como reductor de agua y retardante y como fluidificante.

Características y aplicaciones

•Reduce la cantidad de agua de mezcla por lo menos en 5 %.

•Retarda el tiempo de fraguado inicial por lo menos una hora

• Aumenta la resistencia a la compresión axial por lo menos en 110% a 28 días.

•Facilita el bombeo del concreto.

•Aumenta la durabilidad.

TIPO E REDUCTOR DE AGUA Y ACELERANTE

•Resulta de la combinación de compuestos acelerantes y reductores de agua. Mejora las propiedades plásticas y de endurecimiento del concreto tales como la trabajabilidad, resistencia a la compresión y a la flexión. 

Principales aplicaciones 

•Colocación de concreto en clima frío. 

•Concreto estructural. 

• Bloques de concreto. 

•Fabricación de tubos de concreto y muchos elementos prefabricados.

Características y beneficios

•Reduce el tiempo de fraguado inicial

•Desarrolla alta resistencia a edad temprana, por lo que permite un tiempo más corto para descimbra.

•Aumenta la densidad del concreto.

.Minimiza la tendencia al sangrado 

TIPO  DE  REDUCTOR DE AGUA DE ALTO 

•Se recomienda para concreto pretensado o postensado. Es también muy compatible con agentes inclusores de aire, impermeabilizantes integrales y muchos otros aditivos. Sin embargo, cada material debe ser agregado al concreto por separado.