UNIVERSIDAD ALA ALAS S PERUANAS ESCUELA DE INGENIERÍA
“DIFERENTES TIPOS DE ADITIVOS
PARA EL CONCRETO”
MONO GR AFÍA
PRESENTADO POR:
ELGUETH RAMOS CABEZA
AGOSTO - 2014
INDICE INTRODUCCIÓN
8
JUSTIFICACIÓN
9
OBJETIVO GENERAL
10
OBJETIVOS PARTICULARES
11
ANTECEDENTE
12
CONCLUSIÓN
80
BIBLIOGRAFÍA
81
CAPITULO I CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS 1.1
Historia de los Aditivos
26
1.2
Clasificación de los Aditivos
27
1.2.1
Según la Norma Técnica ASTM C-497
28
1.2.2
Según el Comité 212 del ACI
29
1.2.3
Según la Norma Francesa AFNOR P18-123
30
1.2.4
Aditivos que modifican las propiedades Reológicas del
30
Concreto Fresco 1.2.5
Aditivos que modifican el Fraguado y Endurecimiento
30
2
INDICE INTRODUCCIÓN
8
JUSTIFICACIÓN
9
OBJETIVO GENERAL
10
OBJETIVOS PARTICULARES
11
ANTECEDENTE
12
CONCLUSIÓN
80
BIBLIOGRAFÍA
81
CAPITULO I CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS 1.1
Historia de los Aditivos
26
1.2
Clasificación de los Aditivos
27
1.2.1
Según la Norma Técnica ASTM C-497
28
1.2.2
Según el Comité 212 del ACI
29
1.2.3
Según la Norma Francesa AFNOR P18-123
30
1.2.4
Aditivos que modifican las propiedades Reológicas del
30
Concreto Fresco 1.2.5
Aditivos que modifican el Fraguado y Endurecimiento
30
2
1.2.6
Aditivos que modifican el Contenido de Aire
31
1.2.7
Aditivos que modifican la Resistencia a las acciones
31
físicas 1.2.8
Aditivos Misceláneos
31
1.2.9
Características y Propiedades principales
32
1.2.10 Tipos o Clase
33
CAPITULO II DESCRIPCIÓN DE LOS ADITIVOS ADITIVOS SEGÚN SU CLASIFICACION 2.1
Aditivos Según la Norma Técnica ASTM C-497
36
2.1.1
Aditivos Tipo A Reductor de Agua
36
2.1.2
Aditivos Tipo B Retardante
37
2.1.3
Aditivos Tipo C Acelerante
38
2.1.4
Aditivos Tipo D Reductor de Agua Retardante
40
2.1.5
Aditivos Tipo E Reductor de Agua Acelerante
42
2.1.6
Aditivos Aditivos Tipo F Súper Reductor de Agua
43
2.1.7
Aditivos Tipo G Súper Reductor de Agua Retardante
45
3
2.2
Aditivos Según el Comité 212 del ACI
47
2.2.1
Aditivos Acelerantes
47
2.2.2
Aditivos Reductores de Agua y que controlan el
48
Fraguado 2.2.3
Aditivos para Inyecciones
54
2.2.4
Aditivos Incorporadores de Aire
54
2.2.5
Aditivos Extractores de Aire
57
2.2.6
Aditivos Formadores de Gas
57
2.2.7
Aditivos Reductores de Expansión o Expansores
58
2.2.8
Aditivos Minerales finamente molidos
61
2.2.9
Aditivos Impermeables Permeabilidad
y
Reductores
de
70
2.2.10 Aditivos Pegantes (llamados también Epóxicos)
73
2.2.11 Aditivos Químicos
73
2.2.12 Aditivos Fungicidas
73
2.2.13 Aditivos Floculadores
75
2.2.14 Aditivos Colorantes
75
4
CAPITULO III NORMAS QUE DEBEN CUMPLIRSE DE ACUERDO AL TIPO DE ADITIVO 3.1
Normas
77
CAPITULO IV USO E IMPORTANCIA DE LOS ADITIVOS 4.1
Uso de los Aditivos
80
4.2
Importancia de los Aditivos
81
INDICE DE TABLAS Y FIGURAS TABLAS Tabla 1
Porcentaje de Aire Recomendado
FIGURAS Figura 1 Alternativas para modificar la Resistencia Trabajabilidad del Concreto con Aditivos
54
y
la
26
Figura 2
Vaciado de Concreto
34
Figura 3
Concreto Bombeable
41
Figura 4
Vibrado del Concreto Súper fluidificante
51
Figura 5
Aditivos Minerales
62
Figura 6
Colocación del Concreto en Clima Cálido
83
5
INTRODUCCIÓN 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. Esta definición excluye, por ejemplo, a las fibras metálicas, las puzolanas y otros. En la actualidad los aditivos permiten la producción de concretos con características diferentes a los tradicionales, han dado un creciente impulso a la construcción y se consideran como un nuevo ingrediente, conjuntamente con el cemento, el agua y los agregados. Existen ciertas condiciones o tipos de obras que los hacen indispensables. Tanto por el Comité 116R del ACI como por la Norma ASTM C 125 definen al aditivo como: “Un material distinto del agua, de los agregados y cemento hidráulico que se usa como componente del concreto o mortero. Las dosis en las que se utilizan los aditivos, están en relación a un pequeño porcentaje del peso de cemento, con las excepciones en las cuales se prefiere dosificar el aditivo en una proporción respecto al agua de amasado ”. Es común que, en lugar de usar un cemento especial para atender un caso particular, a este se le pueden cambiar algunas propiedades agregándole un elemento llamado aditivo. Un aditivo es un material diferente a los normales en la composición del concreto, es decir es un material que se agrega inmediatamente antes, después o durante la realización de la mezcla con el propósito de mejorar las propiedades del concreto, tales como resistencia, manejabilidad, fraguado, durabilidad
,
etc.
6
En la actualidad, muchos de estos productos existen en el mercado, y los hay en estado líquido y sólido, en polvo y pasta. Aunque sus efectos están descritos por los fabricantes, cada uno de ellos deberá verificarse cuidadosamente antes de usarse el producto, pues sus cualidades están aun por definirse.
JUSTIFICACIÓN El propósito de este trabajo denominado “DIFERENTES TIPOS DE
ADITIVOS PARA EL CONCRETO”, trata específicamente del conocimiento de los diferentes tipos de Aditivos que existen en el mercado para su uso en el concreto fresco como endurecido. Esto es de acuerdo al especificado en la Norma ASTM C 497, ASTM C260 y ACI 212, en donde se explica con precisión la utilización de cada tipo de aditivo en el concreto. También se expone una tabla donde de acuerdo a las normas mexicanas según el tipo de Aditivos es su uso en el concreto fresco. El tener el conocimiento en el uso adecuado de los Aditivos nos permitirá tener un mejor manejo en el concreto de acuerdo a las necesidades del cliente o de acuerdo a lo que pida el diseño de la mezcla y lo especificado por el licenciador en un proyecto. También se debe de tener en cuenta que en el momento de solicitar a la concretera una clase, y volumen de concreto se debe de especificar el tipo de Aditivo que se requerirá así como su resistencia de diseño.
7
OBJETIVO GENERAL La principal idea de esta monografía es la de dar a conocer los diferentes tipos de Aditivos que existen hoy en día en el mercado para el uso del concreto. Conocer sus funcionalidades por especificación o normatividad y en que tipo de concreto es posible su manejo. Buscar información acerca de las características del producto. Comprobar el correcto funcionamiento del producto. Es posible que se tenga que medir en estado fresco: consistencia, contenido de aire, contenido de agua, exudación, tiempo de fraguado)
,
en estado endurecido (resistencias
mecánicas, cambios de volumen). Se recomienda discriminar: Tipo, función principal, función secundaria, incompatibilidades, dosificación recomendada, contenido de Cl, sulfuros, SO 3, azúcares Color, densidad y cuidados en su manipulación. Actualmente se ha comprobado que no es correcto incorporar los aditivos disueltos en el agua de amasado en forma de dispersión, es preferible después mezclarlos y homogeneizarlos con los demás componentes de la mezcla. El aditivo, salvo mención explicita incorporado
al
de otra cosa, no debe ser cemento.
8
OBJETIVO PARTICULAR De acuerdo a las especificaciones que en este trabajo se han manejado se explica lo siguiente: Para evaluar el comportamiento de los aditivos, preferentemente deberá ser comprobado en las mezclas de concreto con el fin de obtener criterios más exactos, no obstante verificaciones sobre la pasta de cemento, y el mortero permiten obtener criterios en corto tiempo, muchas veces con suficiente aproximación. Método del mini cono, para el estudio del comportamiento reológico de los cementos Portland. En los estudios del comportamiento de las pastas de cemento Portland durante su estado fresco, se emplean diferentes métodos de ensayos: tiempo de fraguado, consistencia normal y otros con los que se determinan las propiedades del cemento y la influencia de los aditivos químicos y minerales en el mismo. Un método que se ha introducido con alta efectividad es el conocido por el ensayo del mini cono (mini-slump test) desarrollado por la Portland Cement Association y publicado en 1979 en el simposio celebrado por la ASTM sobre métodos no normalizados para ensayos de cemento. El método presenta como ventajas la rapidez de su ejecución y empleo de pequeños volúmenes de muestras, de manera que es posible, con pocos recursos, realizar ensayos en el laboratorio en corto tiempo. Por este método aquí explicado se determina
la
evaluación
en
el
uso
del
aditivo
para
concreto.
9
ANTECEDENTE Tipos de Concreto Relleno Fluido Material de relleno cementante autocompactable de baja resistencia controlada, usado principalmente en vez de un relleno compactado. El mismo es cuidadosamente dosificado en masa y mezclado para ser entregado en obra en estado fresco con la fluidez necesaria (generalmente con asentamiento mayor a 20 cm.) y densidad compatible con los requerimientos del proyecto, sustituto de suelo, que se coloca de forma líquida y que una vez endurecido presenta un mejor comportamiento y mejores propiedades que las de un relleno tradicional hecho con materiales granulares.
Ventajas
Resistencia a la compresión de 1 a 15 kg/cm 2
No requiere compactación
No requiere curado
Garantiza un relleno completo en cepas y cavidades
Las excavaciones pueden hacerse de sección menor
No requiere de personal calificado para su colocación
Ahorros de tiempo y dinero en trabajos de relleno y compactación
Ahorros de tiempo y dinero en la ejecución de ensayes de terracerías
Rápida apertura al tráfico
Fácilmente excavable
Puede cortarse con serrucho
10
Autocompactable El concreto autocompactable es un concreto diseñado para que se coloque sin necesidad de vibradores en cualquier tipo de elemento. A condición de que la cimbra sea totalmente estanca, este concreto puede ser colocado en:
Muros y columnas de gran altura
Elementos de concreto aparente
Elementos densamente armados
Secciones estrechas
Cimbras de formas caprichosas
Elementos prefabricados, presforzados o postensados
Bombeos a grandes distancias horizontales o verticales
Pisos industriales
Losas de entrepiso o sobre terreno
Casas de interés social coladas en cimbra metálica o de madera
Cadenas de cimentación excavadas en el terreno
El concreto autocompactable aporta al Profesional de la Construcción, entre otros beneficios:
Puede elaborarse para cualquier extensión de revenimiento
Puede elaborarse en cualquier grado de viscosidad
El concreto se compacta dentro de las cimbras por la acción de su propio peso
Fluye dentro de la cimbra sin que sus componentes se segreguen
Llena todos los resquicios de la cimbra aún con armado muy denso
No se requiere de personal para colocar el concreto
Acabados aparentes impecables
Se elimina el resanado de las superficies
Colocación silenciosa al eliminarse el uso de vibradores
11
Con relaciones a/c muy bajas (0.3) se elimina el curado a vapor
Con relaciones a/c muy bajas (0.3) pueden lograrse resistencias de 200 kg/cm2 a las 4 horas
Puede elaborarse en cualquier color Ahorros en: personal, vibradores, combustibles y tiempo de co locación
Baja contracción El concreto de baja contracción mantiene estabilidad volumétrica, deformaciones predecibles y adherencia al concreto endurecido. Está diseñado para usarse en la construcción de elementos que requieren de mayor estabilidad volumétrica que el concreto convencional:
Pisos en naves industriales
Edificios de gran altura
Elementos pretensados o postensados
Pavimentos de tráfico intenso
Patios de maniobras
Grout para bases de equipos
Hangares
Losas y pisos postensados
El concreto de baja contracción aporta al Profesional de la Construcción los siguientes beneficios:
Fraguado uniforme y controlado
Fácil acabado de las superficies
Notable reducción del agrietamiento y alabeo de los pisos
Elimina los costos de reparaciones prematuras
El diseñador puede emplear los criterios de diseño de manera eficiente
El diseñador puede especificar la máxima contracción tolerada
12
Mayor espaciamiento de juntas
Puede suministrarse en cualquier color
Evita la aplicación de endurecedores superficiales minerales o metálicos
La aplicación de endurecedores superficiales líquidos es opcional
Estructural RET Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribución, que los esfuerzos resultantes debido a cargas externas son contrarrestados a un grado deseado. Diseñado para obras de elevada exigencia estructural donde se requiera un descimbrado
rápido
de
los
elementos
colados.
Puede
solicitarse
especificando una determinada resistencia a la compresión, por ejemplo, a 16, 24, 36, 48 ó 72 horas. Se puede aplicar en la construcción de cualquier tipo de edificación o en la construcción de elementos prefabricados, presforzados o postensados. El concreto estructural AR aporta al Profesional de la Construcción los siguientes beneficios:
Acelera la velocidad de construcción
Rápido descimbrado
Optimiza el uso de las cimbras
Menores costos de construcción
Acelera la puesta en servicio de la estructura
13
Lanzado Con el concreto lanzado sea por vía seca o por vía húmeda se logra una excelente adherencia entre el concreto y el sustrato sobre el cual es lanzado. Mediante el lanzado a gran presión el concreto puede colocarse en lugares de difícil acceso o en elementos de forma irregular. Algunas aplicaciones del concreto lanzado:
Estabilización de taludes en minas y carreteras
Estabilización de roca en minas
Recubrimiento de mampostería, piedra o tabique
Reparaciones en superficies horizontales, verticales o sobre cabeza
Revestimiento de túneles
Construcción de cúpulas
Construcción de cisternas y albercas
El concreto lanzado aporta para el Profesional de la Construcción beneficios como:
No requiere de cimbra
Se adapta a la forma del elemento que se va a colar
Adherencia superior en piedra, concreto, acero y made ra Puede ser colocado en lugares inaccesibles para un operario o una bomba convencional
Con el procedimiento de vía húmeda el rebote es menor al 5% y prácticamente sin desprendimiento de polvo
Puede ser reforzado con fibras de acero o de polipropileno de alto desempeño
Puede elaborarse en cualquier color
Puede dársele el acabado que se desee
Puede diseñarse para su auto curado
14
Ligero Un concreto para ser usado en elementos secundarios de las edificaciones que requieran ser ligeras para reducir las cargas muertas o para colar elementos de relleno que no soporten cargas estructurales, también puede ser usado para construir viviendas con aislante térmico. Este concreto puede ser usado en:
Losas y muros
Muros divisorios
Capas de nivelación
Relleno de nivelación
Aislante
El concreto ligero proporciona al Profesional de la Construcción entre otros beneficios:
Disminuye el peso de la estructura
Disminuyen las cargas a la cimentación
Disminuye el consumo de energía en sitios con clima extremo
15
Mortero Estabilizado El mortero estabilizado es un mortero premezclado que se suministra en camión revolvedora y que puede ser solicitado para que, dependiendo de las necesidades de la obra, permanezca en estado plástico hasta por 36 horas o más. Una vez que se aplica el mortero estabilizado inicia su fraguado de manera normal. Este mortero tiene las mismas aplicaciones que se le dan al mortero hecho en obra:
Aplanados
Pegado de bloc, tabiques, mampostería.
Nivelación de firmes
El mortero estabilizado ofrece al Profesional de la construcción, entre otros beneficios:
Se puede solicitar su estabilización por el tiempo que se requiera
Inicia su fraguado al contacto con el sustrato en que se aplique
Se puede solicitar en distintos grados de permeabilidad
No se requiere de almacenar grandes volúmenes de materiales en la obra
Se evitan las mermas de materiales al elaborar mortero en la obra
Se conoce con exactitud el costo del mortero
Cero desperdicio de materias primas en la obra
Alta productividad en la aplicación del mortero
Excelente adherencia
Calidad constante y uniforme
Color uniforme
Se suministra en cualquier color
16
MR Este concreto se ha diseñado para ser utilizado en la construcción de elementos que estén sujetos a esfuerzos de flexión, por lo tanto su campo de aplicación se encuentra en la construcción de:
Pavimentos
Pisos industriales
Infraestructura urbana
Proyectos carreteros
El concreto MR ofrece la Profesional de la Construcción, entre otros, los siguientes beneficios:
Cumple especificaciones SCT
Bajos costos de mantenimiento
Mayor durabilidad que los pavimentos de asfalto
Mayor seguridad en la conducción de vehículos
Superficie texturizada para evitar derrapes
Mayor adherencia entre los neumáticos y el pavimento
Mayor reflectividad de la luz con el consiguiente ahorro de energía eléctrica
Fluidos El concreto fluido (revenimiento mayor a 20 cm), puede ser aplicado en obras en las que se requiera de concretos convencionales o estructurales. Una aplicación especialmente exitosa es la construcción de casas de interés social.
Para colar elementos estrechos o de difícil acceso
Para colar elementos en cimbras modulares
17
Para intersecciones de trabes y columnas muy armadas
Para colados rápidos
Para colar con menor cantidad de gente
Para minimizar la necesidad de compactación
Para lograr acabados de alta calidad
Con los concretos fluidos el Profesional de la Construcción puede obtener estos beneficios:
Excelente trabajabilidad
Reducir el costo de colocación
Reducir el costo del vibrado
Reducir el costo de mano de obra
Mayor rapidez en la construcción
Minimizar los defectos superficiales
Minimizar los costos por resanes
Gran facilidad para el bombeo aún a grandes distancias horizontales o verticales
Uniformidad en el aspecto, color y resistencia
Puede suministrarse en cualquier color
Concreto Antibacteriano El concreto antibacteriano es concreto fresco al que se le incorporan aditivos que contienen una combinación de agentes biocidas y fungicidas. El concreto antibacteriano inhibe el crecimiento de colonias de bacterias tanto en la superficie como en el interior de las estructuras de concreto; esta propiedad lo hace apto para ser aplicado en la construcción de:
Hospitales Restaurantes
18
Cocinas
Albercas
Gimnasios
Granjas avícolas o porcícolas
Establos
Rastros
Bodegas de almacenamiento de alimentos para consumo humano o animal
Abrevaderos para ganado Canales de conducción de agua
Permeable El concreto permeable se fabrica sin materiales finos como la arena, la cual es sustituida por otro aditivo que reacciona con el cemento, provocando un rápido incremento de su resistencia durante los primeros minutos del fraguado, creando una muestra porosa, muy maleable, fácil de usar y colar, de muy alta resistencia a la compresión. Una vez colocado permite el paso del agua pluvial hacia el subsuelo lo que permite la recuperación de los mantos freáticos, por lo que puede ser aplicado en la construcción de:
Andadores
Banquetas
Carpeta de rodamiento para tránsito ligero
Estacionamientos a cielo abierto
19
Anticorrosión El ataque al concreto por substancias que contienen iones cloruro acelera la oxidación del acero de refuerzo con el consiguiente deterioro de las Estructuras y la necesidad de costosas reparaciones. El concreto anticorrosión se recomienda:
Para todo tipo de estructuras en zonas costeras marítimas
Para todo tipo de estructuras en zonas industriales donde se hacen procesos químicos
Para la construcción de plantas de tratamiento de agua
Losas armadas en estacionamientos y garages
Con el concreto anticorrosión el Profesional de la construcción obtiene estos beneficios:
Inhibir la oxidación del acero de refuerzo
Reducir la permeabilidad del concreto
Inhibir la acción de la carbonatación del concreto
Reducir la penetración al concreto de otros agentes químicos
Incrementar la durabilidad de las estructuras
Evitar costosas reparaciones prematuras
Arquitectónico El concreto arquitectónico, estructural o decorativo, puede ser solicitado en cualquier resistencia a la compresión, tamaño máximo de agregado y grado de trabajabilidad.
Concreto aparente
Concreto elaborado con cemento blanco
20
Concreto de cualquier color
Los colores son integrales, la superficie puede ser martelinada
Colores uniformes en toda la superficie del concreto
Colores que no se degradan por la acción de la luz ultravioleta
Concreto con agregado expuesto sin necesidad de martelinar
Concreto con agregado de mármol
Concreto estampado
Baja Permeabilidad El concreto de baja permeabilidad impide la ascensión por capilaridad del agua en contacto con el concreto en muros y cimentaciones, ayudando a mitigar los ataques por agentes químicos agresivos para el concreto tales como sulfatos y bióxido de carbono disueltos en agua.
Alta Resistencia El concreto de Alta Resistencia tiene un módulo de elasticidad más alto, se somete a fuerzas más altas, y por lo tanto un aumento en su calidad generalmente conduce a resultados más económicos. Se elabora para obtener valores de resistencia a la compresión entre 500 y 1000 kg/cm 2. Las aplicaciones para un concreto de estas características:
Edificios de gran altura
Puentes
Elementos pretensados o postensados
Columnas muy esbeltas
Pisos con gran resistencia a la abrasión sin necesidad de usar endurecedores superficiales
21
Con este tipo de concreto el Profesional de la Construcción, obtiene estos beneficios:
Reducción en la geometría de elementos verticales y horizontales
Mayor área de servicio
Menor peso de los edificios
Altas resistencias a edades tempranas
Concreto de baja permeabilidad
Concreto de mayor durabilidad
22
CAPITULO I CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS
23
1.1 HISTORIA DE LOS ADITIVOS 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 sulfonato naftaleno formaldehído, 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 los 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.
Figura 1
Alternativas para modificar la Resistencia y la Trabajabilidad del Concreto con Aditivos
24
1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS Los aditivos son productos que, introducidos en pequeña porción en el hormigón, modifican algunas de sus propiedades originales, se presentan en forma de polvo, líquido o pasta y la dosis varia según el producto y el efecto deseado entre un 0.1 % y 5 % del peso del cemento. Su empleo se ha ido generalizando hasta el punto de constituir actualmente un componente habitual del hormigón. Sin embargo su empleo debe ser considerado cuidadosamente, siendo importante verificar cual es su influencia en otras características distintas de las que se desea modificar. En primera aproximación, su proporción de empleo debe establecerse de acuerdo a las especificaciones del fabricante, debiendo posteriormente verificarse según los resultados obtenidos en obra o, preferentemente, mediante mezclas de prueba. Debido a que sus efectos son muy variados, una clasificación así es muy extensa, además debido a que un solo aditivo modifica varias características del concreto, además de no cumplir todas las que especifica. El empleo de los aditivos permite controlar algunas propiedades del hormigón, tales como las siguientes:
Trabajabilidad y exudación en estado fresco.
Tiempo de fraguado y resistencia inicial de la pasta de cemento.
Resistencia, impermeabilidad y durabilidad en estado endurecido.
25
1.2.1 SEGÚN LA NORMA TECNICA ASTM-C497 La norma ASTM C 497 “Chemical Admixtures for Concrete”, distingue siete tipos:
TIPO A: Reductor de Agua.
TIPO B: Retardador de Fraguado.
TIPO C: Acelerador de Fraguado.
TIPO D: Reductor de agua y Retardador.
TIPO E: Reductor de Agua y Acelerador.
TIPO F: Reductor de Agua de Alto Efecto.
TIPO G: Reductor de Agua de Alto Efecto y Retardador.
Los aditivos incorporadores de aire se encuentran separados de este grupo, e incluidos en la norma ASTM C260
“Especifications
for Air Entraning
Admixtures for Concrete”. Por su parte el código de buena práctica
“Aditivos,
Clasificación, Requisitos
y Ensayos”, elaborado por el Centro Tecnológico del Hormigón (CTH), establece la siguiente clasificación:
Retardador de fraguado. Acelerador de fraguado y endurecimiento.
Plastificante.
Plastificante-Retardador.
Plastificante-Acelerador.
Superplastificante.
Superplastificante retardador.
Incorporador de aire.
26
1.2.2 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.
27
1.2.3 SEGÚN “BETONS:
LA NORMA FRANCESA AFNOR P 18-123
DEFINITIONS ET MARQUAGE DES ADJUVANTS
DU BETONS” Establecen una clasificación más amplia
1.2.4
ADITIVOS QUE MODIFICAN LAS PROPIEDADES
REOLOGICAS DEL CONCRETO FRESCO - Plastificantes – Reductores de agua. - Incorporadores de aire. - Polvos minerales Plastificantes - Estabilizadores
1.2.5
ADITIVOS
QUE
MODIFICAN
EL
FRAGUADO
Y
ENDURECIMIENTO - Aceleradores de fraguado y/o Endurecimiento. - Retardadores de Fraguado.
28
1.2.6 ADITIVOS QUE MODIFICAN EL CONTENIDO DE AIRE - Incorporadores de Aire - Antiespumantes. - Agentes formadores de Gas. - Agentes formadores de Espuma.
1.2.7 ADITIVOS QUE MODIFICAN LA RESISTENCIA A LAS ACCIONES FÍSICAS - Incorporadores de Aire. - Anticongelantes. - Impermeabilizantes.
1.2.8 ADITIVOS MISCELÁNEOS - Aditivos de cohesión – Emulsiones - Aditivos Combinados - Colorantes - Agentes formadores de espuma
29
1.2.9 CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES PRINCIPALES Su influencia se determina de acuerdo al agua y a la cantidad del agua que es necesario añadir a la mezcla para obtener la docilidad y compactación necesaria. Los áridos de baja densidad son pocos resistentes y porosos. Los aditivos nos sirven para:
Una mejor trabajabilidad
Para regular el proceso de fraguado del concreto
Son útiles para:
Concretos secos
Concretos bombeados
Concretos listos
Concretos fuertemente armados
No deben utilizarse en:
Concretos blandos
Concretos fluidos
30
1.2.10 TIPOS O CLASES Existen tres tipos o clases de aditivos: Plastificantes, Fluidificantes y Superfluidificantes. Plastificantes: Estos son los sólidos disueltos H 2O, sus propiedades permiten más trabajabilidad, disminuye la relación entre el agua y el cemento y disminuye la segregación cuando el transporte es muy largo o cuando hay grandes masas de hormigón. Estos pueden ser usados: Inyectados, proyectados, o pretensados. Fluidificantes: Estos son formulaciones orgánicas líquidas, al igual que la anterior sus propiedades permiten más trabajabilidad, disminuye la relación entre el agua y el cemento. Estos pueden ser utilizados en hormigones bombeados, largos transporte, hormigones proyectados con armaduras. Se Clasifican en: · 1ª Generación − 70% Rendimiento cementicio. · 2ª Generación − 75% Rendimiento cementicio. · 3ª Generación − 100% Rendimiento cementicio. Superfluidificantes : Estos son formulaciones orgánicas líquidas, estos pertenecen
a
la
tercera
generación.
31
Usos Modificadores de fraguado: Retardador o acelerador de fraguado
−
modificar solubilidad.
Tipos: Aceleradores de fraguado: Cloruros [Cl2Ca (más eficaz), ClNa, ClAl, ClFe], Hidróxidos, Carbonatos, Silicatos. Retardadores de fraguado: Existen dos tipos: Inorgánicos (ZnO, PbO, PO 4H3, BO4H3), Orgánicos (ácido orgánico, glicerina).Estos dependen del tipo, cantidad de cemento, dosificación y la relación entre el agua y el cemento. Consiste en reacciones químicas en las que aparece una película alrededor del cemento, impidiendo que se hidrate. Aceleradores de endurecimiento: Son los que Modifican la resistencia mecánica,
Figura 2 Vaciado del Concreto
32
CAPITULO II DESCRIPCIÓN DE LOS ADITIVOS SEGÚN SU CLASIFICACIÓN
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2.1 ADITIVOS SEGÚN LA NORMA TECNICA ASTM-C497 2.1.1 ADITIVO TIPO A REDUCTOR DE AGUA La función de los aditivos reductores de agua es reducir el contenido del agua de la mezcla en un 5% a 10 %, algunas veces hasta el 15 % (en concretos de trabajabilidad muy alta). Así el fin de utilizar este tipo de aditivos es permitir una reducción en la relación agua-cemento mientras se conserva la trabajabilidad. Aunque no se deberá emplear agregado de mala granulometría, los aditivos reductores de agua mejoran las propiedades del concreto fresco hecho con agregado de granulometría pobre. El concreto que contiene un aditivo reductor de agua generalmente muestra segregación baja y buena plasticidad. Los aditivos reductores de agua también se pueden utilizar en concreto bombeado o en concreto colocado por un tremie. Los aditivos reductores de agua afectan la rapidez de hidratación del cemento, la naturaleza de los productos e hidratación no cambia y así es la estructura de la pasta de cemento hidratada. Su uso no afecta la resistencia del concreto a la congelación o deshielo, siempre y cuando la relación aguacemento no se incremente en conjunción con el uso del aditivo. La efectividad con respecto a la resistencia varia con la composición del cemento; la mayor se logra cuando sé utilizan con cementos de bajo álcali o de bajo contenido de c 3 A. Algunos aditivos reductores de agua son más efectivos al ser utilizados en mezclas que contienen puzolanas que en mezclas con solo cemento portland. Aunque un incremento en la dosificación de aditivo reductor de agua aumenta la trabajabilidad, producirá un retraso asociado considerable, lo que probablemente sea inaceptable. Sin embargo, la resistencia a largo plazo no se ve afectada. En muchos aditivos, un retraso ligero en la introducción dentro de la mezcla (tan bajo como 20 segundos a partir del tiempo de contacto entre cemento y agua) incrementa el comportamiento
del
aditivo. 34
2.1.2 ADITIVO TIPO B RETARDANTE Se puede lograr un retraso en el fraguado de la pasta de cemento con la adición a la mezcla de un aditivo retardante ASTM Tipo B. Los retardantes hacen también lento el endurecimiento de la pasta, aunque unas sales pueden acelerar el fraguado pero inhibir el desarrollo de resistencia. Los retardantes no alteran la composición o identidad de los productos de hidratación.
UTILIZACIÓN: 1. Son útiles en la elaboración de concreto en clima cálido cuando el tiempo de fraguado normal se acorta por la alta temperatura. 2. Previenen las juntas frías. 3. Prolongan el tiempo de transportación, colocación y compactación. El retraso del endurecimiento se puede explotar para obtener acabados arquitectónicos de agregado expuesto: el retardante se aplica a la superficie interior de la cimbra de modo que el endurecimiento del cemento adyacente se retrase. El uso de retardantes puede afectar el diseño de estructuras por ejemplo, los colados masivos se pueden practicar con retraso controlado de las partes del colado en lugar de construcción segmental. La acción retardante la exhiben el azúcar, derivados de carbohidratos, sales solubles de zinc, boratos solubles y otras sales, el metanol es también un retardante posible. En la práctica, los retardantes que también son reductores de agua (Tipo B de ASTM) se usan más comúnmente. Se necesita tener cuidado con el uso de retardantes ya que estos pueden inhibir totalmente el fraguado y endurecimiento del concreto. Los efectos del azúcar dependen de la cantidad usada.
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Parece que, empleada de manera controlada una pequeña cantidad (como el 0.05% de la masa del concreto) actuara como un retardante aceptable: El retraso del fraguado del concreto es aproximadamente 4 horas. El comportamiento del azúcar y de cualquier retardantes deberá determinar mediante pruebas con el cemento que se va a emplear en la construcción. Como los retardantes se emplean en clima cálido es importante observar que el efecto retardante disminuye a temperaturas altas y algunos cesan de ser efectivos a temperatura ambiente extremadamente altas, alrededor de 60 °C. Los retardantes tienden a aumentar la contracción plástica porque la duración de la etapa plástica se extiende pero la contracción por secado no resulta afectada. La norma ASTM 494-92 requiere que los aditivos de Tipo B retarden el fraguado inicial por lo menos una hora, pero no más de 3 ½ horas, en comparación con una mezcla de control. Se permite que la resistencia a la compresión de tres días en adelante sea 10% menos que la resistencia de control. Los requisitos de la norma BS 5075: Parte 1 1982 son similares.
2.1.3 ADITIVOS TIPO C ACELERANTE Los aditivos acelerantes de la norma ASTM Tipo C serán mencionados como acelerantes. Su función principal es acelerar el desarrollo temprano de la resistencia del concreto, es decir el endurecimiento. Aunque también pueden acelerar el fraguado. Si se requiere hacer diferencia entre las dos funciones, puede ser útil referirse a las propiedades de aceleración del fraguado.
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CUANDO EMPLEARLOS: 1. Cuando el concreto se va colar a temperaturas bajas, digamos de 2 a 4 °C. 2. En la elaboración de concreto prefabricado. 3. Cuando se desea un descimbrado rápido. 4. Cuando se requiere hacer un trabajo de reparación urgente. Otros beneficios son que permite el acabado más temprano de la superficie de concreto y la aplicación de aislamiento de protección, y también poner la estructura más rápido en servicio. Inversamente a temperaturas muy altas pueden dar por resultado una velocidad demasiado alta de desarrollo de calor de hidratación y el agrietamiento por contracción. El acelerante más común empleado durante muchas décadas fue el cloruro de calcio. Ya que es efectivo para acelerar la hidratación de los silicatos de calcio, principalmente C3S, posiblemente por un cambio ligero en la alcalinidad del agua de poros o como catalizador en las reacciones de hidratación. El cloruro de calcio es un acelerante efectivo pero tiene un defecto serio: La presencia de iones de cloruro en la vecindad del refuerzo de acero, favorece a la corrosión. Aunque las reacciones de corrosión solo ocurren en presencia de agua y oxigeno, los riesgos a la presencia de iones de cloruro en el concreto que contiene acero son tales que el cloruro de calcio nunca deberá incorporarse al concreto reforzado; En el concreto presforzado los riesgos son mayores. A partir de resultados de las resistencias a compresión determinadas a 20°C. Se puede ver que hay una variación amplia en el comportamiento de cada uno de los aditivos al ser utilizados con diferentes cementos.
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La norma ASTM C 494-92 incluye como requisito que cuando se use un aditivo tipo C, el fraguado inicial, medido por la prueba de resistencia a la penetración prescrita en la norma ASTM C 403-92 sea menos de una hora antes, pero antes de 3 ½ horas, que el de la mezcla de control. El análisis precedente indica que ningún acelerante solo es aceptado. Es útil observar que ha disminuido la demanda de acelerantes, ya que existe otro medio de alcanzar una alta resistencia temprana, tal como el empleo de relaciones agua-cemento muy baja en conjunción con superfluidificantes. Sin embargo continúa el uso de acelerantes a bajas temperaturas de colado.
2.1.4 ADITIVO TIPO TIPO D REDUCTOR DE AGUA AGUA RETARDANTE El Aditivo Tipo D es un aditivo líquido que imparte al concreto fresco una alta reducción de agua, y obteniéndose altas resistencias a cualquier edad, o bien, una consistencia fluida para lograr una alta trabajabilidad. Es también un retardante de fragua del concreto. No contiene cloruros. Cumple con las normas ASTM C 494 Tipo D.
USOS: El Aditivo Tipo D, como plastificante, incrementa notablemente el revenimiento de una mezcla con consistencia normal, facilitando el transporte y la colocación, y siendo una excelente opción para concretos prefabricados.
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El Aditivo Tipo D, como reductor de agua, reduce hasta un 12% el agua de mezclado manteniendo el asentamiento y logrando altas resistencias a todas las edades. Como economizador de cemento, El Aditivo Tipo D reduce la cantidad de agua necesaria y hace más económico el diseño de mezcla. TS 494 Tipo D incrementa la impermeabilidad y durabilidad de los concretos.
Fig.3 Concreto Bombeable
VENTAJAS: El Aditivo Tipo D proporciona al concreto las siguientes propiedades: a) Aumenta la trabajabilidad del concreto. b) Retarda el fraguado permitiendo transportes a mayores mayores distancias. c) Reduce el agua de mezcla sin perder manejabilidad. d) Es un excelente dispersante dispersante del cemento. e) Minimiza la segregación del concreto.
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f) Incrementa considerablemente las las resistencias del concreto a todas las edades. g) Disminuye la permeabilidad del concreto endurecido. h) Disminuye la contracción del concreto.
2.1.5 ADITIVO TIPO E REDUCTOR DE AGUA AGUA ACELERANTE Es un aditivo líquido que imparte al concreto fresco una alta reducción de agua, mayor del 15% y obteniéndose altas resistencias a cualquier edad. Es un acelerante de fraguado que permite colar en climas fríos y facilita su colocación. Cumple con las normas ASTM C 494 Tipo E.
USOS: El Aditivo Tipo E se caracteriza por un alto poder dispersante, permitiendo una perfecta distribución de las partículas del cemento en el concreto, provocando su hidratación completa, obteniendo el máximo efecto adherente del cemento. El Aditivo Tipo E es apto para el bombeo. Especialmente indicado para facilitar el bombeo de concreto en clima frío. Se debe colocar el aditivo a pie de obra ya que es acelerante y se tiene un tiempo no mayor de una hora para su colocación. El Aditivo Tipo E es un superfluidificante para concreto fluido en losas de concreto, cimentaciones, paredes y columnas, ayudante de flujo en estructuras estrechas y/o densamente armadas, vigas o techos. El Aditivo Tipo E se emplea como reductor de agua e incrementa la resistencia por su baja relación agua/cemento; se debe usar en los elementos prefabricados, elementos preforzados, postensados, estructuras de
puentes
y
vigas
voladas.
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VENTAJAS: COMO SUPERFLUIDIZANTE: i) Consistencia fluida, ganando resistencias finales del concreto endurecido. j) Óptima homogeneización del concreto fresco, obteniéndose resistencias finales uniformes. k) Reduce el sangrado y la segregación a condición de que el diseño del concreto base sea correcto. l) Notable disminución de contracción y de la tendencia a la fisuración. m) Fácil y rápida colocación ahorrando mano de obra y tiempo. n) El vibrado se puede casi eliminar, salvo en partes densamente armadas. El concreto con Aditivo Tipo E colocado mediante bomba, permite máximos incrementos del colado por unidad de tiempo con un mínimo de mano de obra y esfuerzo. Los taponamientos de las bombas se reducen y las bombas trabajan con menor presión. Los agregados deben cumplir la norma ASTM C 33. COMO REDUCTOR DE AGUA: El Aditivo Tipo E permite tener una reducción de agua del rango del 15% al 18%, con relación al testigo.
2.1.6 ADITIVO TIPO F SUPER REDUCTOR DE AGUA El Aditivo Tipo F es un aditivo líquido que imparte al concreto fresco una alta reducción de agua, mayor del 15%, y obteniéndose altas resistencias a cualquier edad, o bien, una consistencia superfluida para lograr una alta trabajabilidad.
Cumple
con
las
normas
ASTM
C
494
Tipo
F.
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USOS: El Aditivo Tipo F se caracteriza por un alto poder dispersante, permitiendo una perfecta distribución de las partículas del cemento en el concreto, provocando su hidratación completa, obteniendo el máximo efecto adherente del cemento. El Aditivo Tipo F es un superfluidificante para concreto fluido en losas de concreto, cimentaciones, paredes y columnas, ayudante de flujo en estructuras estrechas y/o densamente armadas, vigas o techos.
El Aditivo Tipo F se emplea como reductor de agua e incrementa la resistencia por su baja relación agua/cemento; se debe usar en los elementos prefabricados, elementos preforzados, postensados, estructuras de puentes y vigas voladas, concreto masivo.
VENTAJAS: El Aditivo Tipo F proporciona al concreto las siguientes propiedades:
COMO SUPERFLUIDIZANTE: a) Consistencia fluida, ganando resistencias finales del concreto endurecido. b) Óptima homogeneización del concreto fresco, obteniéndose resistencias finales uniformes. c) Reduce el sangrado y la segregación a condición de que el diseño del concreto base sea correcto. d) Notable disminución de contracción y de la tendencia a la fisuración. e) Fácil y rápida colocación ahorrando mano de obra y tiempo. f) El vibrado se puede casi eliminar, salvo en partes densamente armadas.
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El concreto con Aditivo Tipo F colocado mediante bomba, permite máximos incrementos del colado por unidad de tiempo con un mínimo de mano de obra y esfuerzo. Los taponamientos de las bombas se reducen y las bombas trabajan con menor presión. Los agregados deben cumplir la norma ASTM C 33.
COMO REDUCTOR DE AGUA: El Aditivo Tipo F permite tener una reducción de agua del rango del 15% al 18%, con relación al testigo.
2.1.7 ADITIVO TIPO G SUPER REDUCTOR DE AGUA RETARDANTE El Aditivo Tipo G es un aditivo líquido superfluidificante, súper reductor de agua de alto rango, súper retardante de fraguado, libre de cloruros. Duplica en clima cálido el tiempo de maleabilidad de la mezcla y facilita su colocación. Cumple normas ASTM C494 Tipo G.
USOS: El Aditivo Tipo G como superfluidificante, adicionándolo a una mezcla con consistencia normal, consigue fluidificar el concreto facilitando su colocación y haciéndolo apto para el bombeo. Está especialmente indicado para facilitar el bombeo en clima cálido. El Aditivo Tipo G extiende el tiempo de maleabilidad de la mezcla hasta 8 horas, dependiendo del clima y las condiciones
de
la
obra.
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El Aditivo Tipo G como reductor de agua de alto rango, adicionándolo en el agua de mezcla, permite reducir del 15% al 18% del agua necesaria para lograr la consistencia dada, obteniéndose así un incremento por reducir la relación
agua/cemento,
en
las
resistencias
a
todas
edades.
La
impermeabilidad y durabilidad del concreto se ven incrementadas importantemente. El Aditivo Tipo G como retardante de fraguado, extiende el tiempo de trabajabilidad de las mezclas en climas cálidos resultando también ideal su empleo en acarreos largos en tiempo y en distancia. El Aditivo Tipo G es el aditivo ideal para la preparación de lechadas para inyección.
VENTAJAS: a) Imparte una gran maleabilidad a la mezcla, facilitando su bombeo en cualquier clima. b) Permite obtener maleabilidad de la mezcla a cualquier temperatura. c) Reduce el sangrado y la segregación a condición de que el diseño del concreto base sea correcto. d) Permite colocar grandes volúmenes de concreto sin la formación de juntas frías. e) Aumenta la resistencia inicial del concreto. f) Incrementa la resistencia final del concreto. g) El vibrado se puede casi eliminar, salvo en partes densamente armadas. h) El concreto con Aditivo Tipo G colocado mediante bomba, permite máximos incrementos del colado por unidad de tiempo con un mínimo de mano de obra y esfuerzo. Los taponamientos de las bombas se reducen y las bombas trabajan con menor presión. Los agregados deben cumplir la norma ASTM C 33. i) Soluciona los problemas de transporte y colocación de concreto en clima cálido.
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2.2 ADITIVOS SEGÚN EL COMITE 212 DEL ACI 2.2.1 ADITIVOS ACELERANTES Los aditivos acelerantes son aquellos cuya función principal es reducir o adelantar el tiempo de fraguado del cemento. La utilización del acelerante de fraguado está principalmente indicada en aquellos hormigones donde es necesario tener resistencias elevadas a temprana edad. Las aplicaciones principales de un acelerante de fraguado están en aquellos hormigones que: 1.- Necesitan un desencofrado rápido. 2.- Hormigones sumergidos o en presencia de agua para evitar el lavado. 3.- Necesitan ponerse en servicio rápidamente 4.- Favorecer el desarrollo de resistencia en tiempo frío Los acelerantes de fraguado se dividen en dos grupos, aquellos que su composición base son cloruros y los exentos de cloruros. Los primeros pueden atacar a las armaduras con la mínima presencia de humedad, por lo que sólo se deben emplear en hormigones en masa.
La dosificación de aditivo acelerante de fraguado debe hacerse junto con el agua de amasado y no hacerlo directamente sobre el hormigón, de esta forma se evita que el aditivo quede sólo en una porción del hormigón, endureciendo rápidamente ésta, mientras que el resto tenga un fraguado normal.
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Debido a la gran cantidad de factores que influyen en el proceso de fraguado del cemento, como son dosificaciones y tipo de cemento, temperatura de los componentes del hormigón, temperatura ambiente, masa de hormigón, dosificación del acelerante, etc. no se puede saber a priori cuánto es el aceleramiento obtenido con una dosificación de aditivo acelerante, por lo que es necesario hacer un ensayo previo con los mismos componentes y condiciones que se tengan en obra y de esta forma poder determinar la dosificación óptima para la aceleración de fraguado que queremos. Debido a que la reacción del aditivo acelerante con el cemento es exotérmica y ésta se produce en un espacio de tiempo corto, la elevación de la temperatura del hormigón puede ser considerable por lo que se debe extremar el curado de dicho hormigón y evitar de esta forma las fisuras que se podrían producir debido a la retracción térmica.
2.2.2 ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA Y QUE CONTROLAN EL FRAGUADO Los reductores de agua, también llamados fluidificantes o plastificantes, consiguen aumentar la fluidez de las pastas de cemento, y con ello la de los morteros y hormigones, de forma que para una misma cantidad de agua, se obtienen hormigones más dóciles y trabajables, que permiten una puesta en obra mucho más fácil y segura. La composición de estos aditivos reductores de agua puede ser variable, aunque en ella suelen aparecer sustancias de origen natural, como los lignosulfonatos o las sales de ácidos hidroxicarboxílicos. El efecto fluidificante suele permitir una reducción de agua del orden de un 8% o un 10 % frente al hormigón patrón.
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El uso de los aditivos fluidificantes se efectúa adicionando éstos junto con la última agua de amasado, para que esta arrastre el aditivo hacia el hormigó n y asegure el mezclado homogéneo. Inmediatamente se produce un efecto dispersante que aumenta la trabajabilidad del hormigón o del mortero. Este efecto se mantiene durante un tiempo limitado, hasta que las partículas de cemento empiezan a aglomerarse. La dosis de aditivos fluidificantes suele oscilar entre un 0.2% y un 0.8 %, en peso sobre el cemento. Con esta adición se obtiene un buen efecto dispersante que mejora la trabajabilidad del hormigón durante un tiempo cercano
a
una
hora.
Un efecto secundario que suele aparecer con la adición de este tipo de aditivos es un ligero retraso en el inicio del fraguado. Esto supone una ventaja en cuanto a que prolonga el tiempo abierto para la puesta en obra, especialmente cuando se trata de elementos difíciles de hormigonar o cuando las temperaturas elevadas reducen el tiempo abierto de los morteros u
hormigones.
Los hormigones aditivados con fluidificantes alcanzan mejor compactación y con ello, mayor durabilidad y más elevadas resistencias. Algunas de las ventajas del uso de aditivos fluidificantes: 1.- Mejora de la trabajabilidad 2.- Puesta en obras más fácil 3.- Menor riesgo de zonas mal compactadas 4.- Mejora de la durabilidad 5.- Acabados más estéticos
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6.- Compensan la presencia de áridos poco idóneos 7.-Prolongan el tiempo de puesta en obra En el mercado se encuentran aditivos fluidificantes-reductores de agua de muy buen efecto con la práctica totalidad de los cementos. En muchas ocasiones se recurre al uso de aditivos de efecto combinado, en los que además del efecto reductor de agua, se obtiene un efecto retardante, acelerante,
oclusor
de
aire,
etc.
En todos los casos, cuando se diseña un hormigón o mortero, es aconsejable efectuar ensayos previos, para ajustar la composición a las propiedades previstas,
tanto
en
estado
fresco
como
en
estado
endurecido.
Superfluidificantes Los superfluidificantes, o reductores de agua de alta actividad, son productos que al ser incorporados al hormigón aumentan, significativamente su trabajabilidad, para una misma relación agua/cemento, o producen una considerable reducción de esta relación si se mantiene su trabajabilidad. Las formulaciones de estos productos están basadas en dos materias primas, de tipo polimérico: a) Sales de melanina formaldehído sulfonada b) Sales de naftaleno formaldehído sulfonado
Estas moléculas pueden actuar sobre el cemento de forma tensión-activa, reconduciendo el agua por la pasta del hormigón, haciéndola más fluida, y
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neutralizando las cargas electrostáticas de los gránulos de cemento, produciendo su defloculación, lo cual favorece su hidratación. Ya que esta comienza por la parte exterior de los granos de cemento y los cristales formados crean una membrana que dificulta la progresión de esta hidratación hacia el interior del grano, cuantos más pequeños sean, mayor cantidad de cemento se hidratará. Como vemos, los superfluidificantes actúan sobre el cemento, por tanto, su eficacia esta en función de la composición del cemento, sobre todo su contenido en C3 A y alcalinos.
Figura 4 Vibrado del Concreto Superfluidificante
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Las ventajas que aportan al hormigón este tipo de productos son importantes, ya sea en su estado fresco o endurecido. Para el hormigón fresco podemos citar: 1.- Facilidad de bombeo 2.- Facilidad de rellenar encofrados muy armados 3.- Desarrollo rápido de las resistencias. 4.- Ausencia de segregación 5.- Mayor compacidad 6.- Pasta cementante más densa y homogénea. Una vez endurecido, su estructura tendrá: 1.- Menos fisuraciones 2.- Menos porosidad 3.- Mayor impermeabilidad 4.- Mejor adherencia en la interfase pasta-árido y la pasta-armadura 5.- Superficie exterior y de ruptura más lisa, menos descarnamiento de los áridos. Todas las características del hormigón mejorarán, en especial tendrán: 1.- Mayores resistencia mecánicas 2.- Menores deformaciones 3.- Mayor durabilidad 4.- Mayor resistencia a los ciclos hielo-deshielo 5.- Menor permeabilidad al agua y gases (menos ataques de cloruros, carbonatación) 6.- Mayor resistencia a la abrasión
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7.- Mejora de la resistencia al fuego Para su utilización, los superfluidificantes han de adicionarse al hormigón junto al agua de amasado o, preferentemente, después de esta, siendo necesario, en este caso, un amasado suplementario de un par de minutos. La composición del hormigón a fluidificar ha de tener un mayor contenido en finos que un hormigón normal, ya que su cantidad influye en el buen funcionamiento del aditivo, aumento de cono, cohesividad, etc. La cantidad a poner oscila entre el 1% y el 3%, en relación al peso de cemento, en función de los resultados requeridos. No obstante, y teniendo en cuenta que estos productos no retrasan el fraguado y endurecimiento del hormigón, hay casos en los que puede subirse esta dosificación hasta el 5%, sobre todo para fabricar hormigones de altas resistencias o prestaciones especiales. En cualquier caso, y esto podemos citarlo como su único inconveniente, ha de tenerse en cuenta que el tiempo de mantenimiento de la trabajabilidad que le proporciona es relativamente corto, y dependerá del cono de partida, antes de la adición del aditivo, del cemento y áridos empleados, la temperatura
ambiente,
etc.
Esta pérdida de consistencia es debida, principalmente, a la coagulación física de las partículas de cemento, aparte de su hidratación química. Cuando se desee mantener el cono fluido durante más tiempo, pueden redosificarse pequeñas cantidades del aditivo o usarse superfluidificantesretardadores.
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Se recomienda el uso de aditivos superfluidificantes para hormigones bombeados, de altas resistencias, pretensados, estructuras muy armadas, prefabricados, pavimentación y, en general hormigones de gran durabilidad.
2.2.3 ADITIVOS PARA INYECCIONES Otras aplicaciones en la que es fundamental el empleo de aditivos que modifiquen la viscosidad son las lechadas para inyección en los cables de retensado, ya que las diferencias de presión pueden provocar una migración del agua y, por tanto, se necesita proporcionar a la lechada una elevada resistencia al sangrado. Asimismo, las lechadas de inyección en general, requieren de un comportamiento pseudoplástico para facilitar la inyección, así como capacidad para retener la humedad al estar en contacto con superficies que puedan absorber agua y la capacidad de mantener las partículas de cemento en suspensión, una vez que la inyección cesa.
2.2.4 ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE Están destinados a producir la incorporación de aire en forma de pequeñas burbujas, en su mayoría de un tamaño comprendido entre 0.01mm. y 1 mm. con una distribución uniforme de las masas del hormigón. La proporción de burbujas recomendable depende del tamaño máximo del árido más grueso del hormigón, empleándose por regla general los siguientes valores:
Tabla 1 Porcentaje de Aire Recomendado
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El empleo de los incorporadores de aire esta orientado básicamente a aumentar la resistencia del hormigón frente a los ciclos alternados de temperaturas bajo y sobre cero (hielo y deshielo), que puedan conducir al congelamiento del agua contenida en el hormigón. Sin embargo, hacen también efecto sobre otras propiedades del hormigón, entre las cuales pueden citarse las siguientes: Reducción de la permeabilidad del agua y líquidos en general. Aumento de la consistencia del hormigón, en una forma similar al obtenido por la adición de granos finos. Aumento de la fluidez del hormigón. Disminución de la exudación del agua de amasado del hormigón. Disminución de la resistencia. Este último efecto debe ser especialmente considerado, pues la disminución de la resistencia provocada por la incorporación de burbujas no alcanza a ser compensada por la disminución de la cantidad de agua de amasado posible de producir por efecto de la mayor fluidez. -Efectos: La incorporación de aire en el hormigón produce diversos efectos sobre éste, tanto mientras se mantiene en estado plástico como cuando ya ha endurecido. Debe señalarse que el efecto principal buscado con el uso de los incorporadores de aire es el aumento de la resistencia del hormigón frente a los ciclos alternados de hielo-deshielo, que pueden producirse en los períodos en que las temperaturas ambiente descienden bajo 0ºC, caso en el cual
su
empleo
debe
considerarse
imprescindible.
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Sin embargo, la incorporación de aire tiene también otros efectos secundarios de importancia, algunos de características favorables para el uso del hormigón, los cuales se analizan en los párrafos que siguen: a) Efecto frente a los ciclos alternados de hielo-deshielo Cuando existen bajas temperaturas ambiente que conducen a procesos de hielo y deshielo alternativos, las burbujas de aire incorporado en el hormigón actúan como cámaras de expansión frente al aumento de volumen que experimenta el agua al transformarse en hielo. Ello permite reducir las presiones hidráulicas y, con ello, las tensiones internas que se originan por este motivo, impidiendo así el deterioro progresivo que se producirá en un hormigón que no contenga aire incorporado. b) Efecto sobre la trabajabilidad del hormigón Las burbujas de aire formadas en el hormigón fresco actúan al mismo tiempo como un fluido, aumentando su docilidad, y como un inerte, ya que, por su tamaño, equivalen a partículas de tamaño inferior a 2 mm, con la ventaja de tener un mejor coeficiente de forma, de ser elástico y deformable, lo que les permite deslizarse sin rozamiento. Se varían por lo tanto, las propiedades reológicas del hormigón, aumentando la cohesión con lo cual se reduce la tendencia a la segregación y la exudación, lo que facilita su puesta en obra. Por otra parte, al disminuirse la exudación se evita la acumulación de agua bajo las barras de acero y los áridos gruesos, mejorando su adherencia, así como también disminuye la formación de lechada en las superficies.
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Se debe considerar que la incorporación de aire produce disminuciones en las resistencias mecánicas del orden de 3% a 5% por cada 1% de aire incorporado. Esta pérdida de resistencia se compensa en parte al bajar la razón agua-cemento por el efecto plastificador antes mencionado.
c) Efecto sobre la impermeabilidad En el hormigón endurecido, las microburbujas producidas por el aditivo Incorporador de aire se interponen en la red de canalículos interna que existe en todo hormigón, lo cual permite limitar la ascensión de agua por capilaridad. El hormigón resultante es, en consecuencia, más impermeable e, indirectamente, por ello más resistente a la acción de agentes agresivos.
2.2.5 ADITIVOS EXTRACTORES DE AIRE Eliminan el exceso de aire introducido en la masa por el empleo de ciertos aditivos utilizados para obtener otra función distinta a la introducción de aire.
2.2.6 ADITIVOS FORMADORES DE GAS Producen gas por medio de una reacción química. Se utiliza para producir concretos celulares
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2.2.7 ADITIVOS PRODUCTORES DE EXPANSIÓN O EXPANSIVOS Su función principal; es producir una expansión controlada y permanente en los hormigones. Pueden ser autocompensantes, es decir, los esfuerzos de expansión son muy similares a los de retracción. La expansión está entre 0.0% y 0.06 %. Cuando es mayor que 0.06 % se produce expansión libre. Ejemplos son el granulado de hierro y el polvo de aluminio.
Nuevos desarrollos Entre los nuevos desarrollos de la tecnología del concreto se encuentran las aplicaciones de los aditivos expansores utilizados para compensar la contracción que se produce por efecto del fraguado y endurecimiento del cemento Portland en morteros y concretos.
Tipos de aditivos expansivos Tipo M: Su acción expansiva prevalece durante la fase plástica previa para alcanzar el endurecimiento. Para aplicación en mezclas de morteros cementicios se recomienda adicionar del 0.5% al 1% en peso del total de sólidos de la mezcla. Tipo C: Su acción expansiva prevalece durante la fase de endurecimiento del concreto. Particularmente se usa para compensar el efecto del secado por la pérdida de humedad e inducir a un estado de pre compresión en el concreto armado.
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Campo de aplicación El aditivo expansivo para morteros se recomienda en el sector de los premezclados, para la fabricación de morteros de contracción compensada como micro pisos, recubrimientos premezclados, morteros autonivelantes empleados en la terminación de obra, en el campo de la restauración o en trabajos de precisión. Por su parte, el aditivo expansivo para concretos se emplea para reducir o anular la contracción natural del concreto, compensando la fisuración e incrementando la impermeabilidad y, por lo tanto, la durabilidad de los productos elaborados sometidos a condiciones ambientales con agresiones fisicoquímicas. Se puede usar en estructuras de concreto armado y pretensado como vigas, tejados, arcos, recubrimientos de túneles, puentes, cúpulas; pisos para cámaras frigoríficas e industriales, así como en estructuras delgadas. También en trabajos de hidráulica, como son: tanques para plantas de depuración, galerías subterráneas, canalizaciones y depósitos para líquidos; estructuras portuarias en ambiente marino, muelles y bloques rompeolas; e inyecciones de sellado hermético. En premoldeados como: durmientes para ferrocarril, vigas precomprimidas, paneles prefabricadas, postes y ductos. En refuerzo de estructuras, como pueden ser el mantenimiento extraordinario de estructuras en concreto armado y también bajo cargas; anclaje de máquinas y consolidación de rocas.
Características técnicas El grado de expansión depende de la dosificación del agente expansivo, del tipo y la cantidad de cemento, de la relación agua/ cemento y del tipo y la naturaleza del agregado. La expansión depende de la duración del mezclado de la temperatura, de la condición y de la duración del tiempo de maduración del concreto con el agente expansivo. Todos los factores que aceleran la velocidad de hidratación del cemento favorecen la expansión durante la fase plástica y, por lo tanto, reducen el grado de expansión durante la fase de endurecimiento. Un prolongado tiempo de mezclado eleva la temperatura, y la adopción de una excesiva relación agua/cemento (> 0.50%) reduce la cantidad de expansión. En aplicaciones donde se requiere una elevada 57
precisión de las variaciones dimensionales y donde la dosificación incorrecta del aditivo expansivo compromete el buen resultado de la intervención (por ejemplo, en juntas de elementos prefabricados, anclajes de máquinas o acabados superficiales) es preferible usar un producto premezclado en seco con contracción compensada (con acción expansiva en la fase plástica y en la de endurecimiento).
Preparación de la mezcla Para mejorar la eficacia del aditivo reductor de agua su adición debe hacerse cuando se ha introducido más de la mitad del agua demandada para una mezcla. El tiempo de mezclado del concreto es similar al de la preparación de un concreto normal.
Dosificación y fraguado La dosificación está comprendida entre 0.3% y 0.5% en peso del total de los componentes sólidos (equivale a 3-5 kg por cada 100 kg de cemento). El grado de expansión es más efectivo cuanto menor sea la relación a/c y cuanto mayor sea la dosificación de cemento. Obviamente la dosificación dependerá del grado de expansión deseado y previsto para un mortero o un concreto. En cuanto al fraguado, la expansión del concreto puede ocurrir sólo si el curado del producto elaborado se realiza en ambiente húmedo. El desarrollo de la mayor parte de la expansión generalmente ocurre a las 24-48 horas siguientes al mezclado. La reacción de hidratación (>80%) de este aditivo expansor normalmente requiere de uno a tres días. Obviamente, si la humedad durante el fraguado se prolonga, el comportamiento del concreto de contracción compensada resultará mejor. La humedad durante el fraguado debe ser prolongada especialmente en condiciones de calor o clima seco. Se recomienda efectuar un rociado frecuente de los productos elaborados y cubrirlos durante los primeros días con láminas impermeables o tratar todas las superficies expuestas con productos anti-evaporantes.
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2.2.8 ADITIVOS MINERALES FINAMENTE MOLIDOS Los aditivos finamente divididos son materiales pulverizados que se agregan al concreto antes del mezclado o durante este para mejorar o transformar algunas de las propiedades del concreto de cemento portland en estado plástico o endurecido. Estos aditivos son generalmente materiales naturales o subproductos. a) MATERIALES CEMENTANTES Los materiales cementantes son sustancias que por si solas tienen propiedades hidráulicas cementantes (fraguan y endurecen en presencia de agua). Los materiales cementantes incluyen a la escoria granulada de alto horno molida, al cemento natural, a la cal hidráulica hidratada, y a las combinaciones
de
estos
y
de
otros
materiales.
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Figura. 5 Aditivos Minerales La escoria granulada de alto horno molida fabricada a partir de escoria de alto horno de hierro, es un producto no metálico que consiste principalmente de silicatos y aluminosilicatos de calcio y de otras bases que se desarrollan en la fundición simultáneamente con el hierro en los altos hornos. La escoria fundida a una temperatura de aproximadamente 1500 C, queda templada rápidamente al enfriarse por inmersión en agua y forma un material granular vítreo parecido a la arena. El material granular, el cual es molido a menos de 45 micras, tiene una finura Blaine de aproximadamente 400 a 600 m 2/kg. Esta escoria molida áspera y angulosa al entrar en contacto con el agua y con un activador, NaOH o CaOH, ambos facilitados por el cemento portland, se hidratan y fragua de manera similar al cemento portland. La escoria enfriada al aire no tiene las propiedades hidráulicas que tiene la escoria enfriada por agua. La especificación ASTM C 989 clasifica a la escoria según su
reactividad
con
los
grados
80,
100
o
120.
60
El cemento natural se forma al calcinar calizas arcillosas justo debajo del punto de fusión; luego se muele el material hasta obtener un polvo muy fino. b) MATERIALES PUZOLAMICOS Una puzolana es un material silíceo o aluminosilíceo que por sí mismo posee poco o ningún valor cementante pero que, en forma finamente molida y en presencia de agua, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio liberado por la hidratación del cemento portland para formar compuestos que poseen propiedades cementantes. Como puzolanas se emplean un gran número de materiales naturales: las tierras diatomáceas, los horstenos opalinos, las arcillas, las pizarras, las tobas volcánicas, y la piedra pómez. La mayoría de las puzolanas naturales se deben moler antes de ser usadas y muchas se tienen que calcinar a temperaturas de 650 C a 980 C, para activar sus componentes arcillosos. Estos materiales arcillosos se clasifican según la norma ASTM C 618 como puzolanas clase N. Las puzolanas también incluyen a la ceniza volante y al humo de sílice. El aditivo mineral mas ampliamente utilizado en el concreto, la ceniza volante, es un residuo finamente dividido (polvo que se asemeja al cemento) que resulta de la combustión del carbón mineral pulverizado en las plantas generadoras de electricidad. Con la ignición en el horno, la mayor parte de la materia volátil y de carbono existentes en el carbón mineral se calcina. Durante la combustión, las impurezas del carbón mineral (como la arcilla, el feldespato, cuarzo y la pizarra) se funden en suspensión, y son retiradas de la cámara de combustión por el gas de escape. Mientras transcurre el proceso, el material fundido se enfría y se solidifica formando partículas esféricas
llamadas
cenizas
volantes.
61
1.- Materiales puzolánicos y cementantes Algunas escorias granuladas de alto horno molidas y también algunas cenizas volantes, exhiben propiedades tanto puzolánicas como cementantes. Las cenizas volantes ASTM C 618 Clase C con un contenido de óxido de calcio de aproximadamente 15% a 30% en peso son las predominantes dentro de esta clasificación. Al exponerse al agua, muchas de estas cenizas se hidratan y endurecen en menos de 45 minutos. La práctica de utilizar ceniza volante y escoria granulada de alto horno molida en las mezclar de concreto de cemento portland, ha ido aumentando en los últimos años en los Estados Unidos. Una de las principales razones de este incremento es el interés en la conservación de la energía así como la reducción en el costo del concreto que se obtiene al emplear cenizas o escorias para reemplazar parcialmente al cemento. La ceniza volante consiste principalmente de silicatos vítreos que contienen sílice, alúmina, hierro, y calcio. Otros componentes menores son el magnesio, el azufre, el sodio, el potasio, y el carbono. También se encuentra presente una pequeña cantidad de compuestos cristalinos. La densidad de la ceniza volante generalmente se encuentra dentro del rango de 2.2 a 2.8 y su color es gris o beige. El humo de sílice, al que también se le conoce como micro sílice o humo de sílice condensado, es otro material que se emplea como aditivo puzolánico. Este producto en forma de polvo de color gris claro a oscuro o en ocasiones gris azulado verdoso, es resultado de la reducción de cuarzo muy puro con carbón mineral en un horno de arco eléctrico durante la manufactura del silicio
o
de
aleaciones
de
ferrosilicio.
62
El humo de sílice asciende como vapor oxidado de los hornos a 2,000'C. Se enfría, se condensa y se recolecta en enormes bolsas de tela. Entonces se le procesa para retirarle las impurezas y para controlar su tamaño de partícula. El humo de sílice condensado esencialmente consiste en dióxido de sílice (más de 90 %) en forma no cristalina. Puesto que es un material susceptible de ser conducido por el aire como la ceniza volante, tiene forma esférica. Es extremadamente fino, con partículas con diámetros menores de una micra y con un diámetro promedio de aproximadamente 0.1 micra, casi 100 veces menor que las partículas promedio de cemento 2.- Materiales nominalmente inertes Los materiales inertes frecuentemente se emplean como adición al cemento y como una sustitución parcial de la arena en el concreto para mejorar las trabajabilidades pobres causadas frecuentemente por la falta de finos en la arena. A veces se agrega a los concretos calizas pulverizadas para reducir la reactividad álcali-sílice. Los materiales nominalmente inertes tienen pocas o nulas propiedades cementantes. Algunos de los materiales nominalmente inertes son el cuarzo en bruto finamente dividido, las dolomitas, muchas calizas, el mármol, el granito, y otros materiales. El humo de sílice se vende en forma de polvo, es más fácil conseguirlo como liquido. Actualmente la ASTM está trabajando en una especificación para el humo
de
sílice.
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EFECTOS SOBRE EL CONCRETO FRESCO Requerimientos de agua. Las mezclas de concreto que contienen cenizas volantes o escorias granuladas de alto horno molidas, casi siempre requieren menos agua (aproximadamente de 1a 10 %) para obtener un cierto revenimiento que los concretos que solo contienen cemento portland. Los concretos con humo de sílice requieren de más agua para obtener un revenimiento dado, a menos que se emplee un reductor de agua o un superplastificante. Algunas mezclas pobres no experimentan aumentos en la demanda de agua cuando se tiene presente solamente una pequeña cantidad de humo de sílice. Las inclusiones de escoria molida, ceniza volante, y humo de sílice en concretos sin aire incluido generalmente reducen la cantidad de aire atrapado. La ceniza volante y el humo de sílice normalmente muestran un mayor efecto en esta reducción que la escoria molida. Trabajabilidad. La ceniza volante, la escoria molida, y muchos materiales inertes generalmente mejoran la trabajabilidad de los concretos de igual resistencia y revenimiento. El humo de sílice podría reducir la trabajabilidad; por eso normalmente se agregan reductores de agua de alto rango a los concretos con humo de sílice para mantener la trabajabilidad. Segregación y sangrado. Los concretos en los que se emplea ceniza volante o humo de sílice por lo general muestran menos segregación y sangrado que los concretos simples. Este efecto hace a la ceniza volante particularmente valiosa en los concretos fabricados con agregados que presentan deficiencias
en
su
contenido
de
finos.
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Los concretos que utilizan ciertas escorias granulares de alto horno molidas, tienden a presentar sangrados ligeramente mayores que los concretos sin aditivo. Las escorias no tienen efectos adversos en lo referente a la segregación. Calor de hidratación. El uso de cenizas volantes y de escorias molidas reduce la cantidad de calor que se forma en una estructura de concreto debido a su menor calor de hidratación. Algunas puzolanas tienen un calor de hidratación del orden del 40% del presentado por el cemento. Esta reducción en el aumento de la temperatura resulta especialmente benéfico en los concretos usados en estructuras masivas. Tiempo de fraguado. El uso de cenizas volantes, puzolanas naturales y escorias granuladas de alto horno molidas generalmente provoca retardos en el tiempo de fraguado del concreto. Por ejemplo, en un estudio, la ceniza volante provoco que el fraguado inicial se retardara de 10 a 55 min y que el fraguado final se retardara de 50 a 130 minutos; la mezcla contenía 230 kg de cemento tipo 1 y 76 kg de ceniza volante, en tanto que la mezcla testigo contenía 306 kg de cemento por metro cubico y nada de ceniza volante. El grado de retardo en el fraguado depende de los factores tales como la cantidad de cemento portland, el requisito de agua, el tipo del material finamente dividido, y la temperatura del concreto. El tiempo de fraguado aumenta con las cenizas volantes que hacen aumentar los requisitos de agua Proporciona miento. Los aditivos minerales finamente divididos se agregan al concreto como una adición o para sustituir parcialmente al cemento en el concreto o bien como una combinación de adición y sustitución.
65
El empleo de estos aditivos como sustitutos de cemento puede reducir sustancialmente las resistencias del concreto a edad temprana y a 28 días si se proporcionan rígidamente como un reemplazo del cemento más que como una combinación. La ceniza volante, cuando se emplea, consiste generalmente del 15% al 20% del peso del cemento más puzolana. La escoria de alto horno granulada molida, cuando se emplea en concretos, normalmente constituye un promedio de aproximadamente 40% del material cementante en la mezcla. El humo de sílice, ha sido empleado como reemplazo parcial del cemento o como adición al cemento en cantidades que varían entre el 5% y 10% y hasta llegar al 30% en peso del material cementante total. EFECTOS EN EL CONCRETO ENDURECIDO Resistencia. La ceniza volante, la escoria granulada de alto horno molida, el humo de sílice y otros aditivos minerales finamente divididos, contribuyen a la adquisición de resistencia del concreto. Sin embargo, la velocidad en la adquisición de resistencia de un concreto que contenga estos aditivos, variará con frecuencia respecto de la de un concreto que emplee exclusivamente cemento Portland como material cementante. La resistencia a la tensión, a la flexión y a la torsión se ve afectada de igual manera que la resistencia a la compresión. Debido a la menor velocidad de hidratación cuando se emplean algunos de estos aditivos, la adquisición de resistencia a edades tempranas puede ser menor que la de un concreto comparable sin el aditivo, especialmente si las temperaturas de curado son bajas.
66
Debido a la lenta reacción puzolánica de algunos aditivos minerales, puede llegar a ser necesario un periodo de curado húmedo continúo con temperaturas de curado favorables mayor del que normalmente se requiere. El humo de sílice contribuye al desarrollo de resistencia especialmente entre los 3 y los 28 días, tiempo durante el cual un concreto con humo de sílice rebasa la resistencia del testigo. El humo de sílice también contribuye a la adquisición de resistencia a edad temprana de los concretos con ceniza volante. Los aditivos minerales son a menudo esenciales para producir concretos de alta resistencia. Se han utilizado cenizas volantes especialmente en la producción de concreto de alta resistencia de entre 400 y 1000 kg/cm 2. Con el humo de sílice, los productores de concreto premezclado tienen la capacidad de producir concretos con resistencia de 1400 kg/cm 2 o más si se hace uso de agregados adecuados y de un aditivo reductor de agua de alto rango. Permeabilidad y absorción. Si se cuenta con un curado adecuado, las cenizas volantes y las escorias de alto horno generalmente reducen la permeabilidad del concreto aun cuando el contenido de cemento sea relativamente bajo; a este respecto, el humo de sílice es especialmente efectivo. Las pruebas indican que la permeabilidad del concreto disminuye conforme aumenta la cantidad de material cementante hidratado y disminuye la relación agua cemento. La absorción de un concreto con ceniza volante casi es la misma de un concreto sin ceniza, aunque algunas cenizas pueden reducir la absorción en un 20 % o más. Color del concreto. Algunos materiales finamente divididos pueden colorear ligeramente al concreto endurecido. Estos efectos se relacionan con el color y la cantidad de aditivo empleado en el concreto. Muchos aditivos minerales se parecen al cemento y por lo tanto tienen poco efecto en el color.
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Algunos humos de sílice pueden dar al concreto un tinte ligeramente azulado o gris oscuro, y la ceniza volante oscura puede impartir un color oscuro al concreto cuando se utiliza en grandes cantidades.
2.2.9 ADITIVOS IMPERMEABLES Y REDUCTORES DE PERMEABILIDAD Son repelentes al agua y actúan cerrando el sistema poroso del concreto mediante unas sustancias químicas en el fraguado del concreto. Este no es totalmente efectivo En determinadas construcciones como pueden ser tuberías, depósitos, canales, etc., además de precisar hormigones de buenas resistencias mecánicas, es necesario que estos sean impermeables a fin de impedir que el agua pase a través de ellos. Por otra parte, en obras o estructuras que han de estar en contacto con agua o con terrenos húmedos es conveniente que el hormigón se oponga a que el agua ascienda por él valiéndose de sus conductos capilares. La permeabilidad de los hormigones depende de varios factores relacionados entre sí y que pueden resumiese en los siguientes: 1.- Compacidad, que, es función de la forma y granulometría de los áridos, de la dosificación de cemento, de los medios de puesta en obra empleados y del curado. 2.- Estructura de la pasta de cemento hidratada en la cual se encuentran micro-cristales de silicatos y aluminato de calcio que presentan una red de conductos capilares formados al evaporarse parte del agua durante el proceso de hidratación. El volumen capilar formado suele ser del 28 por 100 del volumen total de la pasta hidratada aunque depende de la relación agua/cemento y de las condiciones de curado.
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Este volumen es tanto menor, cuanto más baja es la relación agua/cemento, dentro de un límite, y cuanto más eficaz haya sido el curado del hormigón, a ser posible realizado en ambiente saturado de vapor de agua. Si el hormigón se ha fisurado, por cualquier razón de origen químico, térmico, hidráulico o mecánico, la estanqueidad del mismo quedará afectada. Las juntas del hormigonado originadas por discontinuidades en la colocación del hormigón tienen una gran importancia desde el punto de vista de la permeabilidad. De todo lo anterior se concluye que si el hormigón está bien estudiado, puesto en obra, compactado y curado, se podrá asegurar que es impermeable. No obstante, se pueden emplear diferentes aditivos que mejoren la impermeabilidad del hormigón, bien entendido que si los poros y conductos son de diámetros grandes, será imposible con estos productos conseguir un hormigón impermeable. Se pueden considerar dos tipos de aditivos para este fin: los reductores de penetración de agua y los hidrófugos. Los primeros, aumentan la resistencia al paso del agua a presión sobre un hormigón endurecido; los segundos, disminuyen la absorción capilar o el paso de agua a través de un hormigón saturado. Ambos suelen solapar sus efectos. Los aireantes tienen un papel notable sobre la impermeabilidad al interrumpir con burbujas de aire la red capilar de los hormigones. Los plastificantes también son beneficiosos porque disminuyen de la red capilar. Sin embargo, aquí se hace referencia a productos que se emplean con la función principal de impermeabilizar, al colmatar los capilares de la pasta de cemento hidratada. El primer material empleado para este fin fue el polvo de sílice; este polvo reacciona, aunque muy lentamente a la temperatura ambiente, con la cal liberada en la hidratación del cemento para formar silicato de calcio insoluble. La actividad puzolánica de este material es muy escasa y los resultados de la impermeabilización muy variables. Este material está indicado en el caso de hormigones pobres en cemento o con pocos finos, de lo contrario carece de interés, teniendo además el inconveniente de requerir mayor cantidad de agua en el amasado.
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El empleo de micro sílice o de cenizas volantes adecuadas, mejora los resultados y posee además la ventaja de fijar la cal liberada y de aumentar la resistencia del hormigón. La tierra de infusorios, bentonita, filler calizo y otras materias finas se emplean también como impermeabilizantes. Otros impermeabilizantes de naturaleza orgánica o inorgánica actúan reaccionando con la cal del cemento dando lugar a la formación de sales cálcicas insolubles, con radicales fuertemente hidrófugos que taponan los capilares existentes en la pasta y proporcionan un efecto tenso activo impermeabilizante que evita la absorción de agua por los capilares. Los jabones son sales inorgánicas de ácidos grasos, como estearatos y oleatos de calcio y amonio, actúan produciendo simultáneamente la impermeabilización y la reducción de la capilaridad, estando indicados en hormigones sometidos a moderadas presiones de agua. Los aceites minerales pesados se emplean con este mismo fin, incluso en hormigones sometidos a fuertes presiones de agua. Los aditivos impermeabilizantes y los hidrófugos, pueden modificar el tiempo de fraguado del hormigón, disminuir las resistencias mecánicas si llevan incorporado un aireante, y aumentar la retracción, siendo, por consiguiente aconsejable, a falta de datos precisos sobre estos puntos, realizar ensayos previos con ellos. Como se ha indicado estos productos son eficaces en hormigones compactos. Nunca debe pretenderse que el impermeabilizante tapone los huecos de un hormigón malo; en este caso, lo mejor sería taparlos con cemento y con finos en un hormigón bien estudiado, en definitiva, haciendo un buen hormigón.
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2.2.10 ADITIVOS PEGANTES (LLAMADOS TAMBIEN EPÓXICOS)
Se usan para ligar concreto viejo con nuevo. Por ejemplo: Adhecon B, Fester bond, Pegacreto, Epoxicreto NV, Ligacret, etc.
2.2.11 ADITIVOS QUÍMICOS Para reducir la expansión debido a la reacción entre los agregados y los alcalices del cemento. Aditivos inhibidores de corrosión.
2.2.12 ADITIVOS FUNGICIDAS Aditivo fungicida para pinturas plásticas y esmaltes al agua. Concentrado con principios activos de acción fungicida y algicida, para ser mezclado con pinturas plásticas, a las que aporta la propiedad de prevenir la formación de hongos,
musgos,
moho,
etc.
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CAMPO DE APLICACIÓN Los lugares húmedos, oscuros, poco ventilados y de alta condensación son propensos a la aparición de mohos, hongos y algas en las superficies pintadas, multiplicándose rápidamente y dando como resultado: Degradación de la pintura Pérdida estética, aparición de zonas ennegrecidas, etc. Problemas de salud con aparición de reacciones alérgicas La solución es la adición a las pinturas y revocos plásticos del aditivo fungicida – algicida en las
dosis recomendadas que mantendrán las superficies libres de
microorganismos. El Aditivo Fungicida tiene un espectro de actividad muy amplio. Algunos de los microorganismos contaminantes sobre los que actúa son: Hongos: Alternaria, alternata, Aspergillus, Níger, Aureobasidium, pullulans, penicillium funiculosum, etc. Bacterias: Pseudomonas aeruginosa, Staphilococcus aureus, etc. Algas: Chlorella pyrenoidosa, Nostoc sp, etc.
CARACTERÍSTICAS Y VENTAJA •
Excelente poder fungicida.
• Fácil
homogenización.
• No afecta
a las demás características del producto al que se le añade.
• Ma ntiene
sus propiedades con el tiempo.
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2.2.13 ADITIVOS FLOCULADORES Son aquellos aditivos espesantes que al trabajar sobre los componentes del concreto recién mezclado, reducen la capacidad de flujo del sangrado e incrementan la cohesión, propiedad que aumenta la resistencia del concreto fresco "resistencia tierna".
2.2.14 ADITIVOS COLORANTES Pigmento que se añade al cemento para modificar el color y esta formado por óxidos metálicos. Debe cumplir con: tener un alto poder de coloración, gran facilidad para mezclarse con el cemento, que sea insoluble en el agua, que sea estable a la luz y al ambiente, además de los ambientes agresivos, que
no
altere
el
proceso
de
fraguado
del
concreto
73
CAPITULO III Normas que se deben cumplir de acuerdo al tipo de Aditivo
74
3.1 NORMAS Norma
Descripción
NMX-C-117-1978
Aditivos estabilizadores de volumen del concreto
NMX-C-140-1978 NMX-C-146-
Aditivos expansores del concreto Industria de la construcción- Aditivos para concreto-
ONNCCE-2000
Puzolana natural cruda o calcinada y ceniza volante para usarse como aditivo mineral en concreto de cemento Portland Especificaciones - Establece las especificaciones aplicables a la ceniza volante y la puzolana natural cruda o calcinada para emplearse como aditivo mineral en concreto, cuando se desea una acción cementante o puzolánica o ambas
NMX-C-199-1986
Industria de la construcción- Aditivos para concreto y materiales
complementarios-Terminología
y
clasificación. Establece las definiciones de términos utilizados en el área de aditivos para concreto y mortero en la industria de la construcción
NMX-C-200-1978
Aditivos
inclusores
de
aire
para
concreto
Establece las especificaciones que deben cumplir los materiales propuestos para usarse como aditivos inclusores de aire al añadirse a mezclas de concreto
NMX-C-255-1988
Industria de la construcción- Aditivos químicos que reducen la cantidad de agua y/o modifican el tiempo de
fraguado
del
concreto
75
Establece las características que deben cumplir los aditivos químicos al agregarse a concretos fabricados con cemento portland, tomando como punto de comparación un concreto testigo
NMX-C-356-1988
Industria de la construcción- Aditivos para concretoCloruro de calcio
76
CAPITULO IV USOS E IMPORTANCIA DE LOS ADTIVOS
77
4.1 USO DE LOS ADITIVOS
Dentro de las aplicaciones comunes en donde se utilizan aditivos, se encuentran las siguientes: a) Construcción de cisternas y tanques en la que se emplean impermeabilizantes. b) Para llevar concreto a alturas elevadas por medio de bombeo, se pueden aplicar aditivos fluidizantes y/o retardadores del fraguado. c) En la reparación de estructuras dañadas, donde se debe ligar concreto viejo con nuevo, se utilizan aditivos adhesivos. d)
En colados, donde las temperaturas son bajas, usamos aditivos
inclusores de aire para obtener para obtener concretos resistentes al efecto del congelamiento. e) Para el correcto y eficiente anclaje de equipo y maquinaria se usan aditivos expansores, los cuales proporcionan estabilidad dimensional a las piezas por anclar. Es obvio volver a recalcar que el uso de aditivos debe hacerse conociendo, en primera instancia, el requerimiento y, de esta manera, poder definir adecuadamente el producto a emplear. También es de suma importancia conocer perfectamente las características del aditivo que deberemos utilizar para obtener los resultados esperados. En general los aditivos para concreto modifican propiedades del concreto para
adecuarlo
a
la
obra.
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4.2 IMPORTANCIA DE LOS ADITIVOS
Para el contratista o constructor
Mayor homogeneidad de las estructuras (Menor dispersión de las resistencias)
Mayor Bombeabilidad
Posibilidad de colocar al concreto en condiciones climatológicas adversas (calor o frío extremo)
Posibilidad de realizar estructuras complicadas
Posibilidad de cumplir con requisitos de durabilidad especiales
Posibilidad de cumplir con resistencias muy elevadas
Posibilidad de obtener acabados mejores y especiales
Posibilidad de reducir defectos tradicionales (como por ejemplo la piel de cocodrilo en pavimentos o la fisuracion por retracción plástica).
Posibilidad de controlar el fraguado y el desprendimiento del calor de hidratación
Posibilidad de dar soluciones originales nunca antes resueltas
Posibilidad de mejorar las características de los prefabricados de consistencia seca
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Para la propiedad:
Reducir y asegurar los plazos de ejecución de las obras
Estructuras de mejor calidad y durabilidad
Costos mas reducidos (Ahorro en mano de obra y cemento)
Para los diseñadores (Ingenieros Civiles/Arquitectos)
Diseño de estructuras originales o difíciles
Diseño de Estructuras en ambientes agresivos
Conseguir especificaciones de los concretos al costo mas bajo posible
Para el fabricante de concreto prefabricado
Reducir los costos de fabricación
Evitar los cambios en las composiciones de los concretos en función de las estaciones
Reducir la variabilidad/ dispersión de la consistencia de los suministros
Puesta en obra mas rápida/mayor capacidad de suministro
Reducción de las devoluciones/ posibilidad de recuperar concretos rechazados
Reducción del costo de servicio técnico
Posibilidad de suministro a larga distancia
Posibilidad de suministrar concretos con características especiales (Durabilidad/alta resistencia/alta cohesión/retardados)
Posibilidad de colocar concreto en clima frío
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Colocación de concreto en clima frío
Figura 6 Colocación de concreto en clima cálido
81
CONCLUSION En este trabajo denominado “DIFERENTES TIPOS DE ADITIVOS PARA EL
CONCRETO”, se establecieron los usos de acuerdo a las normatividades establecidas para su uso, se explica las condiciones ambientales a las que se trabaja el concreto y el tipo de Aditivos que existen en el mercado hoy en día para su trabajabilidad. Así también el uso de acuerdo a las condiciones de diseño y resistencia a la que será trabajado el concreto, se exponen una gama de productos que se pueden conseguir en el mercado y otros más que la propia concretera lo suministra en el momento de solicitar la mezcla de concreto.
La experiencia que me deja el haber desarrollado este trabajo de monografía, es el haber adquirido el conocimiento sobre un punto importantísimo en la mezcla de los concretos como lo son los Aditivos, el uso adecuado de estos que nos permitirá tener mezclas más confiables según los requerimientos técnicos del cliente, del diseño y de proveedor. El haber trabajado este tema me llevo a conocer el uso adecuado para cuada tipo de Aditivo, su funcionamiento en la mezcla y que no solo es usar el Aditivo por usarlo sino que hay que cumplir con ciertas normatividades y estándares que se han desarrollado para los diferentes tipos de Aditivos que existen en el mercado, como se menciona en el capítulo III. Su uso y su importancia en nuestros días conllevan a la mejora en la calidad de las mezclas del concreto en ambientes poco favorables que nos permitirán mantener la humedad de la mezcla y obtener la resistencia óptima para cada elemento a colarse.
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BIBLIOGRAFIA Neville, Adam, Tecnología del concreto, México, IMCYC. Kosmatka, Steven H.; Kerkoff, Beatriz; Paranese, William; Tanesi, Jusasara, Diseño y control de mezclas de concreto PCA, IMCYC. Pérsico, Jua n D., “Aditivos Inhibidores de Corrosión”, WR Grace Argentina, en Hormigonar, agosto 2006, Asociación de fabricantes de Hormigón Roncero Joana; Magarotto Roberta,
“Aditivos
para hormigón, Control efectivo
de los parámetros reológicos del hormigón mediante el empleo de aditivos modificadores de viscosidad”, en Cemento Hormigón, núm. 922, 2008. C136 Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates
C138/C138M Test Method for Density (Unit Weight), Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete
C143/C143M Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete
C157/C157M Test Method for Length Change of Hardened Hydraulic-Cement Mortar and Concrete
C173/C173M Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method
C183 Pr actice for Sampling and the Amount of Testing of Hydraulic Cement
83
C192/C192M Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory C260 Specification for Air-Entraining Admixtures for Concrete C39/C39M Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens C403/C403M Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance C666/C666M Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing C778 Specification for Sand C78 Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading) D1193 Specification for Reagent Water E100 Specification for ASTM Hydrometers ACI318-83 Building Code Requirements for Reinforced Concrete ASTM-C497
Norma ASTM C 125 Comité 116R del ACI Norma francesa AFNOR P 18-123 “Betons: Definitions et Marquage des Adjuvants du Beton s”
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