SEMANA 3:

SEMANA 3:

Aditivos

• Son materiales diferentes del agua, de los  agregados y del cemento
•   Se agregan en pequeñas cantidades a la  mezcla inmediatamente antes o durante el  mezclado 
•  Interactuando con el sistema hidratante‐ cementante
•  Modifican una o más de las propiedades del  concreto o mortero fresco, fraguando,  endureciéndose y endurecido.

CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS PARA CONCRETO

Para el desarrollo de los diferentes tipos de aditivos, los clasificaremos desde el punto de vista de las propiedades del concreto que modifican, ya que ese es el aspecto básico al cual se apunta en obra cuando se desea buscar una alternativa de solución que no puede lograrse con el concreto normal (Ref. 6.1)

ADITIVOS ACELERANTES

Sustancia que reducen el tiempo normal de endurecimiento de la pasta de cemento y/o aceleran el tiempo normal de desarrollo de la resistencia.

Proveen una serie de ventajas como son:

a) Desencofrado en menor tiempo del usual

b) Reducción del tiempo de espera necesario para dar acabado superficial

c) Reducción del tiempo de curado

d) Adelanto en la puesta en servicio de las estructuras

e) Posibilidad de combatir rápidamente las fugas de agua en estructuras hidráulicas

f) Reducción de presiones sobre los encofrados posibilitando mayores alturas de vaciado

g) Contrarrestar el efecto de las bajas temperaturas en clima frío desarrollado con mayor velocidad el calor de hidratación, incrementando la temperatura del concreto y consecuentemente la resistencia.

En general lo acelerantes reducen los tiempos de fraguado inicial y final del concreto medios con métodos estándar como las agujas proctor definidas en ASTM – C – 403 (Ref. 6.2) que permiten cuantificar el endurecimiento en función de la resistencia a la penetración.

Se emplean agujas metálicas de diferentes diámetros con un dispositivo de aplicación de carga que permite medir la presión aplicada sobre mortero obtenido de tamizar el concreto por la malla N° 4.

Se considera convencionalmente que se ha producido el fraguado inicial cuando se necesita aplicar una presión de 500 lb/pulg2 para introducir la aguja una pulgada, y el fraguado final cuando se necesita aplicar una presión de 4,000lb/pul2 para producir la misma penetración.

Este método se emplea con los acelerantes denominados convencionales cuya rapidez de acción permite mezclar y producir el concreto de manera normal, pero en los no convencionales que se emplean para casos especiales como el del concreto lanzado (shotcrete) se utilizan otros métodos como el de las agujas Gillmore (Ref. 6.3) dado que el endurecimiento es mucho más rápido.

ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE

El congelamiento del agua dentro del concreto con el consiguiente aumento de volumen, y el deshielo con la liberación de esfuerzos que ocasionan contracciones, provocan fisuración inmediata si el concreto todavía no tiene suficiente resistencia en tracción para soportar estas tensiones o agrietamiento paulatino en la medida que la repetición de estos cielos va fatigando el material.

A fines de los años cuarenta se inventaron los aditivos incorporadores de aire, que originan una estructura adicional de vacíos dentro del concreto que permiten controlar y minimizar los efectos indicados.

El mecanismo por el cual se desarrollan estas precisiones internas y su liberación con los incorporadores de aire se explica en detalle en el Capítulo 12 en la parte relativa a durabilidad ante el hielo y deshielo así como las recomendaciones en cuando a los porcentajes sugeridos en cada caso, por lo que aquí sólo trataremos sobre las características generales de este tipo de aditivos.

Existen dos tipos de aditivos incorporadores de aire.

a) Líquido, o en polvo soluble en agua

Constituidos por sales obtenidas de resinas de madera, detergentes sintéticos sales lignosulfonadas, sales de ácidos de petróleo, sales de materiales proteínicos, ácidos grasosos y resinosos, sales orgánicas de hidrocarburos sulfonados etc. Algunos son de los llamados aniónicos, que al reaccionar con el cemento inducen iones cargados negativamente que se repelen causando la dispersión y separación entre las partículas sólidas y un efecto lubricante muy importante al reducirse la fricción interna.

b) 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. No obstante, al ser su obtención y uso más complicados desde el punto de vista logístico, de fabricación y de transporte, los grandes fabricantes a nivel mundial han desarrollado más los primeros.

ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA – PLASTIFICANTES.

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:

a) Economía, ya que se puede reducir la cantidad de cemento.

b) 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.

c) Trabajo con asentamientos mayores sin modificar la relación Agua/cemento.

d) Mejora significativa de la impermeabilidad

e) Posibilidad de bombear mezclas a mayores distancias sin problemas de atoros, ya que actúan como lubricantes, reduciendo la segregación.

ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES

Son reductores de agua-plastificantes especiales en que el efecto aniónico se ha multiplicado notablemente.

A nivel mundial han significado un avance notable en la Tecnología del Concreto pues han permitido el desarrollo de concretos de muy alta resistencia.

En la actualidad existen los llamados de tercera generación, que cada vez introducen mejoras adicionales en la modificación de las mezclas de concreto con reducciones de agua que no se pensaba fueran posible de lograrse unos años atrás. Se aplican diluidos en el agua de mezcla dentro del proceso de dosificación y producción del concreto, pero también se pueden añadir a una mezcla normal en el sitio de obra un momento antes del vaciado, produciendo resultados impresionantes en cuanto a la modificación de la trabajabilidad.

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.

ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES

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.

Su uso está orientado hacia obras hidráulicas donde se requiere optimizar la estanqueidad de las estructuras.

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.

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 amerita en los siguientes casos:

a) Vaciado complicado y/o voluminoso, donde la secuencia de colocación del concreto provocaría juntas frías si se emplean mezclas con fraguados normales.

b) Vaciados en clima cálido, en que se incrementa la velocidad de endurecimiento de las mezclas convencionales.

c) Bombeo de concreto a largas distancias para prevenir atoros.

d) Transporte de concreto en Mixers a largas distancias.

e) 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.

La manera como trabajan es actuando sobre el Aluminato Tricálcico retrasando la reacción, produciéndose también un efecto de superficie, reduciendo fuerzas de atracción entre partículas.

CURADORES QUÍMICOS

Pese a que no encajan dentro de la definición clásica de aditivos, pues no reaccionan con el cemento, constituyen productos que se añaden en la superficie del concreto vaciado para evitar la pérdida del agua y asegurar que exista la humedad necesaria para el proceso de hidratación.

El principio de acción consiste en crear una membrana impermeable sobre el concreto que contrarreste la pérdida de agua por evaporación.

Hemos creído conveniente incluirlos en este capítulo pues es importante el conocer sus características, ya que se usan bastante en nuestro medio, donde algunos fabricantes locales producen versiones excelentes.

Existen básicamente dos tipos de curadores químicos (Ref. 6.8):

a) Emulsiones de cera, que al liberar el solvente acuoso dejan una película protectora sobre la superficie. Normalmente son pigmentadas con color blanco para reflejar los rayos solares y reducir la concentración local de temperatura. En otras ocasiones el pigmento es de otro color sólo para poder controlar el progreso de la aplicación. Al cabo de un cierto número de días el pigmento normalmente desaparece.

b) Soluciones de resinas sintéticas en solventes volátiles, que crean el mismo efecto de una capa de laca o pintura sobre el concreto, sellándolo.

A diferencia de los anteriores, a mayor temperatura, el solvente se volatiliza más rápido y la película protectora se vuelve más rígida, dependiendo su eficacia del contenido de sólidos en la solución.

Se fabrican también con o sin pigmento y normalmente se pueden limpiar con escobilla metálica o con gasolina.

ADITIVOS NATURALES Y DE PROCEDENCIA CORRIENTE (Ref. 6.10)

Esta es una clasificación que hemos introducido para hacer conocer algunos productos de uso o disponibilidad común, que actúan modificando propiedades del concreto y que ofrecen una fuente potencial de investigación local para desarrollar aditivos baratos.

a) Acelerantes

El azúcar en dosificaciones mayores del 0.25% del peso del cemento, la urea, el ácido láctico de la leche, el ácido oxálico que se halla en muchos productos comerciales que sirven para quitar manchas y limpiar metales.

b) Incorporadores de aire.

Los detergentes, las piedras porosas de origen volcánico finamente molidas, las algas.

c) Plastificantes retardadores

Los siguientes productos en porcentajes referenciales relativos al peso del cemento:

El almidón (0.10%), el bicarbonato de sodio (0.14%), el ácido tartárico (0.25%), la celulosa (0.10%), el azúcar (< 0.25%), resinas de maderas.

RECAUSIONES EN EL EMPLEO DE ADITIVOS:

• Es conveniente evaluar previamente el empleo de aditivos la posibilidad de obtener el comportamiento requerido del concreto por modificaciones en el proporciona miento de la mezcla o la selección de los materiales más apropiados. En todo caso debe realizarse un estudio cuidadoso del costo, para determinar la alternativa más ventajosa.
• Los aditivos por lo general afectan varias propiedades del concreto, tanto en su estado fresco como endurecido. Puede ocurrir que mientras una mejore favorablemente otras cambien en forma adversa. Por ejemplo, la durabilidad del concreto se incremente con la incorporación del aire, pero su resistencia disminuye.
• Los efectos de los aditivos sobre el concreto varía por las condiciones atmosféricas y factores intrínsecos del concreto como son: el contenido de agua, el tipo de cemento, la duración del mezclado, etc. De esta manera, las recomendaciones del fabricante sobre la dosificación del aditivo, deben ser comprobadas en las condiciones propias de la obra.
• Para establecer si el empleo de un aditivo significa un ventajas económicas en el concreto es necesario: Comprara el costo de los ingredientes de la mezcla del concreto con o sin aditivo, establecer la diferencia de costo en el manejo de los materiales , definir los costos de control de concreto, generalmente mayores en el caso de uso de aditivos y el costo de la colocación , terminado y curado del concreto, en muchos casos favorecidos por los aditivos.
• Finalmente debe tenerse en cuenta que ningún aditivo puede subsanar las deficiencias de una mezcla de concreto mal dosificada.