Mgc19 aditivos concreto

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Mgc19 aditivos concreto

  1. 1. Aditivosdel Concreto
  2. 2. Aditivos Del Concreto Conferencia inicial del Seminario "Aditivos y Adiciones en el Concreto- organizado por el Capitulo de Ingenieros Civiles, Asocem e Indecopi.DEFINICIÓNLos aditivos del concreto son productoscapaces de disolverse en agua, que seadicionan durante el mezclado en porcentajesno mayores de[ 5% de la masa de cemento,con el propósito de producir una modificaciónen el comportamiento de] concreto en suestado fresco y/o en condiciones de trabajo.Esta definición excluye, por ejemplo, a lasfibras metálicas, las puzolanas y otros. En laactualidad los aditivos permiten la producciónde concretos con características diferentes alos tradicionales, han dado un crecienteimpulso a la construcción y se considerancomo un nuevo ingrediente, conjuntamentecon el cemento, el agua y los agregados.ANTECEDENTESLos antecedentes más rem oto$ de los aditivos químicos se encuentran en los concretosromanos, 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 seefectuaron sin éxito comercial estudios sobre diferentes aditivos.El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se encuentran en el empleo ocasionaldel sulfonato naltaleno formaldheido, que fue utilizado en 1930 para actuar comodispersante en concretos con adiciones negro de humo, destinados a carriles de pavimentosque por su coloración pudieran llamar la atención de ¡os conductores de vehículos. Si bien en1932 se registro una patente de los EE.UU. nose aplicó por su elevado costo y exceder losrequerimientos de las construcciones de concreto de esa época.TIPOS DE ADITIVOS, NORMALIZACIÓNLos aditivos pueden clasificarse tentativamente según las propiedades que modifican en elconcreto fresco o endurecido.En estado fresco:• Incrementar la trabajabilidad sin aumento de agua o reducir el contenido de agua con similar trabajabilidad.• Retardar o acelerar el fraguado.• Modificar el asentamiento.• Disminuir la exudación• Reducir la segregación• Mejorar la actitud al bombeo 1
  3. 3. Aditivos Del ConcretoEn el concreto endurecido:• Acelerar la ganancia de resistencia temprana.• Incrementar la resistencia.• Mejorar la durabilidad frente a exposición severa,• Disminuir la permeabilidad.• Producir expansión o controlar la contracción.• Incrementar la adherencia con las barras de acero de refuerzo.• Impedir la corrosión de las barras de refuerzo.• Controlar la reacción alcali-agregadoEn la actualidad los aditivos responden a las siguientes normas:Reductores de agua y reguladoresde fragua: ASTM C 494 NTP 334.088Incorporadores ASTM C 260de aire (1) NTP 334.089Cloruro ASTM D 98de calcio: (1)Fluidificantes: ASTM C 1017(1) No se tratan en el presente trabajo.Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven deantecédentes, normalizan los aditivos de acuerdo a la función que cumplen en el concreto. Enla Comunidad Europea las normas CEN normalizan los aditivos químicos según sean aplicadosa pastas de cemento, morteros, concretos y concreto proyectados. Existen muchos otros tiposde aditivos, aún no normalizados, que tienen un nicho en e¡ mercado, a lo que nos referiremosal termino del presente trabajo.La introducción de los aditivos químicos en el mercado de la construcción se efectúo en ladécada de los cincuenta, de manera lenta pero progresiva debido a la actitud conservadora demuchos organismos como el Bureau o Reclamation, en los EE.UU. La actividad de los aditivosfue presentada inicialmente como algo misterioso y los productores aparecían como modernosalquimistas.Los vendedores no conocían el producto de base del material que ofrecian. Sin embargo losprocesos eran simples, utilizando subproductos de la industria petrolera o subproductosindustriales, como los lignosulfonatos brutos sin mayor eliminación de azúcares, provenientesde la fabricación del papel por vía química. 2
  4. 4. Aditivos Del ConcretoLa rápida introducción de los aditivos en el mercado de la construcción motivó la atención deinvestigadores, registrándose los primeros eventos técnicos, entre ellos debemos señalar: elInternacional Symposium on Admixtures for Mortar and Concrete", Brussels, 1967, RILEM.También la primera y segunda internacional Conference on Superplasticizers in Concrete", de1978 y 1981 organizado por ACI-CANMET. "Symposium on Superplasticizers in Concrete"Washington, D.C. 1978. Además, aparecen numerosos artículos técnicos en el Journal del ACIy en la revista Zement Kaip Gips. Es en este período que se afirma el conocimiento científicodel comportarniento de los aditivos en el concreto.Paralelamente se ha producido un proceso de concentración en la industria de aditivos, coninversión en investigación, desarrollo, procesos tecnológicos y control do calidad parasatisfacer los requerimientos del usuarioLas primeras normas ASTM se dieron en 1962 para los siguientes tipos de aditivos:• Reductores de agua (tipo A)• Retardadores de fraguado (tipo B) Aceleradores de fraguado y resistencia temprana (tipo C)• Reductores de agua y retardadores (tipo D)• Reductores de agua y aceleradores (tipo E)En Perú los aditivos químicos seintroducen a fines de la década del 50,en un mercado restringido. La primeranorma nacional de aditivos correspondeal año de 1981 y se basa en la normaASTM de 1969 comprendiendo los tiposA,B,C,D, y E Los requerimientos de estasnormas se refieren a la performance delos concretos con aditivos, especificandosu desempeño en trabajabilidad,deformación y resistencia.Los constituyentes principales, fueronbásicamente los siguientes:Los ácidos lignosulfonatos y sus sales.Los ácidos hidroxicarboxílicos y sussales. Las modificaciones y derivados delos elementos precitados.Los lignosulfonatos son materialescomplejos obtenidos del proceso de producción de pulpa de papel de la madera.Los ácidos hidroxicarboxílicos tienen en su molécul a grupos hidroxilos y carboxilos. Estosproductos tienen díferentes empleos industriales, en productos de farmacia.Los aditivos reductores de agua y acelérenles generalmente han consistido en lignosulfonatoscon reducidas adiciones de cloruro de calcio o forniato de calcio.Estos cinco tipos de aditivos son empleados cuando permiten cumplir los requerimientosespecificados a menor costo. También cuando es necesario suplir las deficiencias de losmateriales disponibles, 3
  5. 5. Aditivos Del ConcretoGeneralmente se evalúa previamente la posibilidad de obtener el comportarniento requeridomodificando el diseño de mezclas, evaluando la opción más favorable económicamente.El gráfico siguiente expresa las diferentes alternativas para modificar la resistencia ytrabajabilidad del concreto con aditivos o con modificaciones de diseño de mezclas. Aditivos de Segunda GeneraciónEn la década del 60, especialmente por el desarrollo del concreto premezclado, se llevaron acabo investigaciones para una nueva generación de aditivos con elevados niveles de reducciónde agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados superplastificantes o aditivosreductores de agua de alto rango.En Alemania se estudió la aplicación de superplastificantes en base a las sales deformaldehído-melam Ina sulfonato, productos que inicialmente se encontraban en el mercadopara otros usos industriales, que luego tuvieron gran desarrollo en la industria del premezclado.Paralelamente en Japón se investigaron productos a base de sales de formaldehído naftalenosulfánicos, que fueron empleados intensamente en Estados Unidos, especialmente enconcretos de alta resistencia.Los aditivos llamados de segunda generación fueron normalizados por ASTM en 1970,incluyéndolos como tipos E y G en la norma de aditivos químicos; con propiedades de actuarcomo reductores de agua y como retardadores de fraguado.A diferencia de los reductores de primera generación, que permiten una reducción delcontenido de agua al 95%, ¡os reductores de alto rango llegan al 88% como mínimo.Cabe señalar que las normas ASTM tienen un carácter do performance mientras que lasnormas de la Comunidad Europea tienen además especificaciones prescriptivas, como son lahomogeneidad, el color, la densidad relativa, el contenido de¡ extracto seco, el valor de¡ PH.En la actualidad una tercera generación de aditivos se introduce rápidamente, solucionando elproblema de la pérdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al concreto premezclado,en especial en regiones cálidasA nuestro juicio- los siguientes criterios en la selección y uso de aditivos químicos sonpertinentes:Establecer cual es la característica principal de¡ concreto que es modificada por el aditivo,cuales son las características secundarias que son modificadas en menor medida y cuales sonlos parámetros a controlar, por eventuales desarreglos que pudieran presentarse.Conocer el tipo de constituyente básico de¡ aditivo para aprovechar la experiencia y lasinvestigaciones existentes.De ser necesario recurrir al análisis de infrarrojo (que prescribe la norma para el control dehomogeneidad) que permite identificar el producto.En los casos de aditivos reductores de agua, con función de acelerar o retardar el fraguado.(especialmente en los del tipo de alto rango) convieron evaluar la compatibilidad del aditivo conel cemento utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta que los cementos varían la composicionde sus constituyentes mineralógicos, aluminato y el silicato tricálcicos y los álcalis solubles. 4
  6. 6. Aditivos Del ConcretoADITIVOS PARA CONCRETOS LUIDIFICANTESEste tipo de aditivo que se encuentra normalizado, pese que a muchas veces se confunde conlos aditivos reductores de agua de alto rango. La norma los diferencia al prescribir que debenproducir un incremento de 9 cm en el asentamiento, medido en el cono. Se normalizan dostipos, uno de ellos con propiedades retardantes.Estos aditivos permiten que el concreto acceda en elementos con alta cuantía de acero derefuerzo y facilitan el vaciado de grandes superficies con economía,Los aditivos en el mercado soncompuestos en base a los siguientes materiales:• Formaldehído-melarnina sulfórico• Formaldehído naftaleno sulfónico• Lignosulfonatos modificados• Una combinación de uno de los tipos enunciados con aditivos químicos de tipo A (reductor de agua); de tipo B (reductor y retardador) o de tipo E (reductor acelerador.)• También se utiliza altas dosificaciones del reductor tipo A y reductor acelerador de tipo E.ADITIVOS PARA CONCRETOS AUTO COMPACTANTESEstos aditivos constituyen un nuevo tipo de aditivo reductor de alto rango que modifica laplasticidad del concreto dotándolo de acentuada fluidez sin producir segregación. Su empleo esrequerido por la industria de la prefabricación para reducir el tiempo de la puesta en molde ycurado, además de eliminar en su totalidad los procedimientos de consolidación. losprocedimientos de normalización se encuentran en el comité de ASTM C 09 de] ASTM, ADITIVOS PARA MEJORAR LA BOMBEABILIDADDesde hace muchos años se obtiene en el mercado productos. incrementan la productividaddel concreto bombeado, mejorando la cohesividad, disminuyendo la exuda ción y limitando ¡asegregación del agua. Estos aditivos mejoran las mez clas deficientes en finos o de graduaciónincompleta de los agregados.Reducen los problemas del taponamiento y permiten mantener la presión de suministrocontinuo.Estos aditivos se encuentran en proceso de normalización en el ASTM, procurando definirmétodos de ensayos apropiados.ADITIVOS PARA CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE)Los aditivos convencionales normalizados también son empleados para mejorar lascondiciones de aplicación del concreto lanzado.El cloruro de calcio como acelerador en cantidades no mayores M 2% y cuando se incorporanfibras metálicas, aditivos libres de cloruros. En las mezclas húmedas se emplean los reductoresde agua y cuando es requerido incorporadores de aire, 5
  7. 7. Aditivos Del Concreto Sin embargo, se pueden encontrar en el mercado aditivos que mejoran el rendimiento y la performance de los concretos lanzados, que actúan sobre las siguientes características: Regular el fraguado inicial y final, generalmente entre 2 y 13 minutos. Incrementar el espesor de la capa proyectada y reducir el material de desperdicio. Incrementar la ganancia de resistencia y la resistencia final. Entre los componentes químicos seencuentra el aluminato de sodio, el hidroxido de sodio y potacio, la trietalolamina y el fluorurode sodio: además se utilizan adiciones minerales como la microsilice, las puzolanas yexcepcionalmente la betonita.Aditivos para reducir la reacción álcaliagregados. Recientemente se ha desarrollado diversostipos de aditivos que incorporados al concreto permiten reducir la expansión causada por lareacción álcal ¡-agregado. Los aditivos químicos fueron aplicados inicialmente en la década delos 60 habiendo adquirido recientemente nueva presencia. Se emplean principalmente sales delitio en porcentajes vecinos al 1 % y sales de bario, entre 2 y 7%, en relación a la masa decemento.La expansión de esta técnica esta limitada por el costo de los aditivos y la prevención queexiste por la modificación de la resistencia. Su empleo es restringido debido a que lainformación sobre experiencias es poca y su costo resulta elevado, con relación a otrasalternativas para minimizar el riesgo. En efecto, es posible usar cementos apropiados,combinar los agregados dañinos con otros sanos. etc. La inclusión de este aditivo en elpresente trabajo es con carácter referencia[, pues no existe ningún requerimiento en nuestromedio.ADITIVOS E INHIBIDORES DE CORROSION Existen varios tipos de inhibidores de la corrosión del refuerzo de acero, sea por causa de la penetración de cloruros o por la acción de C02 del ambiente. Pese a ser conocido durante décadas el nitrito de calcio recién en 1960 fue identificado y patentado. Se ha comprobado que en porcentajes de 31% de masa de cemento reduce la expansión y no produce efectos adversos en el concreto. Otros tipos de inhibidores, con diferenteforma de acción tienen diminuta presencia en el mercado, corno es el caso del lignosulfonatode calcio. Sin embargo, en la tecnología del concreto existen alternativas mas desarrolladascomo son las barras de acero revestidas, la protección catódica o las barreras protectoras. 6
  8. 8. Aditivos Del ConcretoADITIVOS DEL MILENIOAnteriormente el empleo de aditivos era discrecional, se prescribían por razones de economía yconstituían una alternativa al diseño de la mezcla de concreto. En la actualidad los aditivos hanpasado a ser un ingrediente más, conjuntamente con las adiciones minerales de los nuevosconcretos, que son cualitativamente diferentes a los corcretos que han ocupado la mayor partede[ siglo pasado. Los aditivos químicos no solamente permite reducir la relación a/c aporcentajes de 0.32, producir concretos trabajables sino que dan como resultados materialesde resistencia superior a mil kilos por cm2 y superior durabilidad ante diferentes condicionesclimáticas. () Presidente del Comité de Normalización de Cementos. Director Ejecutivo de Asocem. 7

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