Informe de Aditivos Para Concreto

1. INTRODUCCION Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos, a los cuales se incorporaba 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 encuentran en el empleo ocasional del sulfonato naltaleno formaldheido, 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. Son materiales orgánicos o inorgánicos que se añaden a la mezcla durante o luego de formada la pasta de cemento y que modifican en forma dirigida algunas características del proceso de hidratación, el endurecimiento e incluso la estructura interna del concreto. En nuestro país, no es frecuente el empleo de aditivos por la creencia generalizada de que su alto costo no justifica su utilización en el concreto de manera rutinaria; pero si se hace un estudio detallado del incremento en el costo del m3 de concreto (incremento que normalmente oscila entre el 0.5 al 5% dependiendo del producto en particular), y de la economía en mano de obra, horas de operación y mantenimiento del equipo, reducción de lazos de ejecución de las labores, mayor vida útil de las estructuras etc., se concluye en que el costo extra es sólo aparente en la mayoría de los casos, en contraposición a la gran cantidad de beneficios que se obtienen. En las zonas de la Sierra del Perú donde se producen cielos de hielo y deshielo, así como alternancias de temperatura que inducen fases de clima cálido y frío en un tiempo corto, es necesario el empleo de aditivos incorporadores de aire y acelerantes de fraguado para conjurar estos efectos, adicionalmente a las consecuencias no investigadas aún de la implicancias de la altura en el comportamiento del concreto. En los más de cinco mil Kilómetros de Costa con ciudades y pueblos aledaños donde se emplea concreto armado en la construcción, es imperativo el uso de reductores de agua que hagan el concreto mas impermeable y durable contra la corrosión de las armaduras. En la Selva lejana aún desconocida en muchos aspectos, el empleo de agregados marginales es un reto para el desarrollo de soluciones técnicas regionales, donde la gran cantidad de resina vegetales disponibles, ofrece un campo ideal para el desarrollo de aditivos que pudieran colaborar en resolver dichos problemas.

2. Aditivos para el concreto Los aditivos son modificadores y mejoradores de las mezclas de concreto. Son productos solubles en agua, que se adicionan durante el mezclado, en porcentajes no mayores al 1% de la masa de cemento, con el propósito de producir una modificación en el comportamiento del concreto en estado fresco o en condiciones de trabajo. Esta definición excluye, por ejemplo, a las fibras metálicas, las puzolanas y otros.

3. TIPOS DE ADITIVOS Los aditivos pueden clasificarse según las propiedades que modifican en el concreto 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. En 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 álcali-agregado.

4. ACELERANTES Los cuales tienen por finalidad incrementar significativamente al desarrollo inicial de resistencia en compresión y/o acortar el tiempo de fraguado. Deberá cumplir con los requisitos de las Normas ASTM C 494 ó C 1017, o de la Norma NTP 339.086 ó 339.087. Proveen una serie de ventajas como son:      

Desencofrado en menor tiempo del usual. Reducción del tiempo de espera necesario para dar acabado superficial. Reducción del tiempo de curado. Adelanto en la puesta en servicio de las estructuras. Posibilidad de combatir rápidamente las fugas de agua en estructuras hidráulicas. Reducción de presiones sobre los encofrados posibilitando mayores alturas de vaciado.

Una particularidad que se debe tener muy presente en los acelerante es que si bien provocan un incremento en la resistencia inicial en comparación con un concreto normal, por lo general producen resistencias menores a 28 días. Mientras más acelerante se emplea para lograr una mayor resistencia inicial, se sacrifica acentuadamente la resistencia a largo plazo. Disminuyen la exudación pero contribuyen a que aumente la contracción por secado y consecuentemente la fisuración si no se cura el concreto apropiadamente. Tienen una gran cantidad de álcalis por lo que aumenta el riesgo de reactividad alcalina con cierto tipo de agregados. El acelerante más usado mundialmente o que es ingrediente de muchos productos comerciales es el cloruro de calcio (C12Ca). El riesgo de usar cloruro de calcio reside en que aumenta la posibilidad de corrosión en el acero de refuerzo por lo que su empleo debe efectuarse en forma muy controlada. 

CHEMA 3

Aplicaciones: Concreto en clima frío, Concreto resistente a congelamiento, Construcciones rápidas, Proyectos de reparación rápidos, Concreto premezclado, Concreto prefabricado y pretensado. 5. INCORPORADORES DE AIRE. Los cuales tienen por objetivo mejorar el comportamiento del concreto frente a los procesos de congelación y deshielo que se producen en sus poros capilares cuando está saturado y sometido a temperaturas bajo 0 °C. Estos aditivos deberán cumplir con los requisitos de la Norma NTP 339.086 ó de la Norma ASTM C 260. Existen dos tipos de aditivos incorporadores de aire:  Líquido, o en polvo soluble en agua: Este tipo de incorporadores de aire son sensibles a la compactación por vibrado, al exceso de mezclado, y a la reacción con el cemento en particular que se emplee, por lo que su utilización debe hacerse de manera muy controlada y supervisada para asegurar los resultados pues de otro modo estaremos incorporando menos vacíos y de calidad diferente a la requerida.  EN PARTÍCULAS SÓLIDAS: Consistentes en materiales inorgánicos insolubles con una porosidad interna muy grande como algunos plásticos, ladrillo molido, arcilla expandida, arcilla pizarrosa, tierra diatomácea etc. Estos materiales se muelen a tamaños muy pequeños y o lo general deben tener una porosidad del orden del 30% por volumen. La ventaja de estos aditivos con respecto a los anteriores estriba en que son más estables ya que son inalterables al vibrado o al mezclado.  ENTRAMPAIRE Aplicaciones: Concreto exterior, Durabilidad a congelamiento y deshielo, Concreto premezclado, Concreto prefabricado.

6. REDUCTORES DE AGUA Y REGULADORES DE FRAGUA. Los cuales tienen por finalidad reducir los requisitos de agua de la mezcla o modificar las condiciones de fraguado de la misma, o ambas. Deberán cumplir con los requisitos de las Normas NTP 339.086 ó 339.087, o de las Normas ASTM C 494 ó C 1017. Son compuestos orgánicos e inorgánicos que permiten emplear menor agua de la que se usaría en condiciones normales en el concreto, produciendo mejores características de trabajabilidad y también de resistencia al reducirse la Relación Agua/Cemento. Usualmente reducen el contenido de agua por lo menos en un 5% a 10%. Tienen una serie de ventajas como son:    

Economía, ya que se puede reducir la cantidad de cemento. Facilidad en los procesos constructivos, pues la mayor trabajabilidad de las mezclas permite menor dificultad en colocarlas y compactarlas, con ahorro de tiempo y mano de obra. Trabajo con asentamientos mayores sin modificar la relación Agua/cemento. Mejora significativa de la impermeabilidad

 CHEMAPLAST Aplicaciones: Trabajos en plano, Trabajos residenciales, Propósitos de concreto en general, Concreto premezclado, Concreto prefabricado.

7. SUPERPLASTIFICANTES (reductores de agua de alto rango) Nuestra categoría especial de reductores de agua de alto rango disminuyen las proporciones de agua/ cemento, incrementando el revenimiento para producir concreto fluido. Nuestros reductores de agua de alto rango ofrecen resistencias a temprana edad y mejoran la trabajabilidad y bombeo que se requieren en el mercado actual de la construcción.

Por ejemplo, para una mezcla convencional con un slump del oren de 2” a 3”, el añadirle superplastificante puede producir asentamientos del orden de 6” a 8” sin alterar la relación Agua/Cemento. La dosificación usual es el 0.2% al 2% del peso del cemento, debiendo tenerse cuidado con las sobre dosificaciones pues pueden producir segregación si las mezclas tienen tendencia hacia los gruesos o retardos en el tiempo de fraguado, que obligan a prolongar e intensificar el curado, algunas veces durante varios días, aunque después se desarrolla el comportamiento normal. Las mezclas en las que se desee emplear superplastificantes deben tener un contenido de finos ligeramente superior al convencional ya que de otra manera se puede producir segregación si se exagera el vibrado. En nuestro medio se han utilizado relativamente poco los superplastificantes, siendo uno de los casos más saltantes en el concreto pesado del Block del Reactor en Huarangal – Lima, donde la alta concentración de armadura y elementos metálicos embutidos, motivó que los empleáramos, con excelentes resultados debido a sus características de mejoradores de la trabajabilidad.  CHEMA SUPER PLAST

8. IMPERMEABILIZANTES Los cuales tienen por finalidad contribuir a controlar las filtraciones a través de las grietas, reduciendo la penetración del agua, en un concreto no saturado, desde el lado húmedo al lado seco. Esta es una categoría de aditivos que sólo está individualizada nominalmente pues en la práctica, los productos que se usan son normalmente reductores de agua, que propician disminuir la permeabilidad al bajar la Relación Agua/Cemento y disminuir los vacíos capilares. No existe el aditivo que pueda garantizar impermeabilidad si no damos las condiciones adecuadas al concreto para que no exista fisuración, ya que de nada sirve que apliquemos un reductor de agua muy sofisticado, si por otro lado no se consideran en el diseño estructural la ubicación adecuada de juntas

de contracción y expansión, o no se optimiza el proceso constructivo y el curado para prevenir agrietamiento. Hemos tenido ocasión de apreciar proyectos hidráulicos donde en las especificaciones técnicas se indica el uso exclusivo de aditivos impermeabilizantes, lo cual no es correcto y lleva a confusión pues esta connotación que es subjetiva, la han introducido principalmente los fabricantes, pero en la práctica no son en general otra cosa que reductores de agua. Existe un tipo de impermeabilizantes que no actúan reduciendo agua sino que trabajan sobre el principio de repeler el agua y sellar internamente la estructura de vacíos del concreto, pero su uso no es muy difundido pues no hay seguridad de que realmente confieran impermeabilidad y definitivamente reducen resistencia.  CHEMA 1 LIQUIDO

Microsílice La microsílice (ASTM C 1240) está disponible en polvo o líquido, este aditivo mineral crea un concreto más denso, fuerte y durable. Aplicaciones: Concreto de alta resistencia, Cubiertas permeabilidad, Concreto Premezclado, Concreto Prefabricado.

de

baja

9. ADITIVOS RETARDADORES Tienen como objetivo incrementar el tiempo de endurecimiento normal del concreto, con miras a disponer de un período de plasticidad mayor que facilite el proceso constructivo. Su uso principal se da en los siguientes casos:     

Vaciado complicado y/o voluminoso, donde la secuencia de colocación del concreto provocaría juntas frías si se emplean mezclas con fraguados normales. Vaciados en clima cálido, en que se incrementa la velocidad de endurecimiento de las mezclas convencionales. Bombeo de concreto a largas distancias para prevenir atoros. Transporte de concreto en Mixers a largas distancias. Mantener el concreto plástico en situaciones de emergencia que obligan a interrumpir temporalmente los vaciados, como cuando se malogra algún equipo o se retrasa el suministro del concreto.

En la medida que pasa el tiempo desaparece el efecto y se desarrolla a continuación el de hidratación, acelerándose generalmente el fraguado. Se dosifican generalmente en la proporción del 0.2% al 0.5% del peso del cemento. Aplicaciones: Concreto en clima cálido, Proyectos de reparación, Bombeo de concreto.

10. ADITIVOS E INHIBIDORES DE CORROSION Los cuales tienen por finalidad inhibir, retardar o reducir la corrosión del acero de refuerzo y elementos metálicos embebidos en el concreto. Los inhibidores de corrosión forman una capa natural en el acero de refuerzo para proporcionar protección superior contra la oxidación que produce el cloro y sales de deshielo.

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 atentado. 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 diferente forma de acción tienen diminuta presencia en el mercado, como es el caso del lignosulfonato de calcio. Sin embargo, en la tecnología del concreto existen alternativas mas desarrolladas como son las barras de acero revestidas, la protección catódica o las barreras protectoras. Aplicaciones: Concreto para acero cubiertas de estacionamiento, prefabricado.

de refuerzo, Concreto estructural, Concreto premezclado, Concreto

11. CONTROL DE REACCIÓN ALCALI-SÍLICE Los aditivos para controlar la reacción álcali-sílice previene la formación de gel dañino, eliminando la necesidad de transportar agregados no reactivos desde lugares distantes. Los cuales tienen por finalidad reducir, evitar o controlar la reacción entre los álcalis del cemento y elementos que puedan estar presentes en los agregados reactivos.  CHEMALKACID Aplicaciones: prefabricado.

Concreto

premezclado

y

12. ADITIVOS MINERALES. Ya sean cementantes o puzolánicos, los cuales tienen por finalidad mejorar el comportamiento en estado fresco de mezclas deficientes en las partículas muy finas y, en algunos casos, incrementar la resistencia final del concreto. Las puzolanas y las cenizas deberán cumplir con los requisitos de la Norma ASTM C 618. Las escorias de alto horno finamente molidas y las microsílices deberán cumplir con los requisitos de la Norma ASTM C 989. A los aditivos de este grupo en la actualidad se les considera como adiciones.  CHEMA PUZOLANA

13. PRODUCTORES DE EXPANSION Los cuales tienen por finalidad minimizar los efectos adversos de la contracción por secado del concreto. LIGANTES Los cuales tienen por única finalidad incrementar las propiedades ligantes de mezclas mediante la emulsión de un polímero orgánico. AYUDAS PARA BOMBEO. Las cuales tienen por finalidad mejorar la facilidad de bombeo del concreto por incremento de la viscosidad del agua de la mezcla.

FLOCULANTES. Los cuales tienen por finalidad incrementar la velocidad de exudación y disminuir el volumen de ésta, al mismo tiempo que reducen el flujo e incrementan la cohesividad y rigidización inicial de la mezcla. (Según recomendación ACI 212 en concordancia con las normas ASTM C 494 o C 1017 y normas NTP.) La recomendación ACI 212 clasifica a los aditivos en los siguientes grupos los aditivos son considerados en la norma de acuerdo a la siguiente clasificación. En la actualidad los aditivos responden a las siguientes normas: Reductores de agua y reguladores de fragua:

ASTM NTP

C 494 334.088

Incorporadores de aire

ASTM NTP

C 260 334.089

Cloruro de calcio Concretos muy sueltos (fluidificantes)

ASTM

D 98

ASTM

C 1017

NTP 334.084:1998

CEMENTOS. Aditivos funcionales a usarse en la producción de cementos Portland.

NTP 334.085:1998

CEMENTOS. Aditivos de proceso a usarse en la producción de cementos Portland.

NTP 334.087:1999

CEMENTOS. Adiciones minerales en pastas, morteros y concretos; microsílice, especificaciones

NTP 334.088:1999

CEMENTOS. Aditivos químicos en pastas, morteros y hormigón (concreto); especificaciones.

NTP 334.089:1999

CEMENTOS: Aditivos incorporados de aire en pastas, morteros y hormigón (concreto); especificaciones.

PRODUCTOS EN NUESTRO MERCADO     

Chema Química Suiza Iticsa Sika Z aditivos

14. CONCLUSIONES El uso de aditivos se da para modificar las propiedades del concreto tales como:  aumentar la trabajabilidad, sin modificar el contenido de agua.  retardar o acelerar el tiempo de fraguado inicial.  acelerar el desarrollo de la resistencia en la primera etapa.  modificar la velocidad de producción de calor de hidratación  reducir la exudación y sangrado.  Incrementar la durabilidad o resistencia en condiciones severas de exposición.  Reducir la permeabilidad a los líquidos.  Disminuir la segregación.