aditivos del concreto, Esquemas y mapas conceptuales de Topografía

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Aditivos

del Concreto

Conferencia inicial del Seminario "Aditivos y Adiciones en el Concreto- organizado por el Capitulo de Ingenieros Civiles, Asocem e Indecopi.

DEFINICIÓN

Los aditivos del concreto son productos capaces de disolverse en agua, que se adicionan durante el mezclado en porcentajes no mayores de[ 5% de la masa de cemento, con el propósito de producir una modificación en el comportamiento de] concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo. 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.

ANTECEDENTES

Los antecedentes más rem oto$ 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 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 ¡os conductores de vehículos. Si bien en 1932 se registro una patente de los EE.UU. nose aplicó por su elevado costo y exceder los requerimientos de las construcciones de concreto de esa época.

TIPOS DE ADITIVOS, NORMALIZACIÓN

Los aditivos pueden clasificarse tentativamente 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

La rápida introducción de los aditivos en el mercado de la construcción motivó la atención de investigadores, registrándose los primeros eventos técnicos, entre ellos debemos señalar: el ''Internacional Symposium on Admixtures for Mortar and Concrete", Brussels, 1967, RILEM. También la primera y segunda ''internacional Conference on Superplasticizers in Concrete", de 1978 y 1981 organizado por ACI-CANMET. "Symposium on Superplasticizers in Concrete" Washington, D.C. 1978. Además, aparecen numerosos artículos técnicos en el Journal del ACI y en la revista Zement Kaip Gips. Es en este período que se afirma el conocimiento científico del comportarniento de los aditivos en el concreto.

Paralelamente se ha producido un proceso de concentración en la industria de aditivos, con inversión en investigación, desarrollo, procesos tecnológicos y control do calidad para satisfacer los requerimientos del usuario

Las 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 se introducen a fines de la década del 50', en un mercado restringido. La primera norma nacional de aditivos corresponde al año de 1981 y se basa en la norma ASTM de 1969 comprendiendo los tipos A,B,C,D, y E Los requerimientos de estas normas se refieren a la performance de los concretos con aditivos, especificando su desempeño en trabajabilidad, eformación y resistencia.

ales, fueron ásicamente los siguientes:

y derivados de s elementos precitados.

ón de pulpa de papel de la madera.

d

Los constituyentes princip b

Los ácidos lignosulfonatos y sus sales. Los ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales. Las modificaciones lo

Los lignosulfonatos son materiales complejos obtenidos del proceso de producci

Los ácidos hidroxicarboxílicos tienen en su molécul a grupos hidroxilos y carboxilos. Estos productos tienen díferentes empleos industriales, en productos de farmacia.

Los aditivos reductores de agua y acelérenles generalmente han consistido en lignosulfonatos con reducidas adiciones de cloruro de calcio o forniato de calcio.

Estos cinco tipos de aditivos son empleados cuando permiten cumplir los requerimientos especificados a menor costo. También cuando es necesario suplir las deficiencias de los materiales disponibles,

Generalmente se evalúa previamente la posibilidad de obtener el comportarniento requerido modificando el diseño de mezclas, evaluando la opción más favorable económicamente.

El gráfico siguiente expresa las diferentes alternativas para modificar la resistencia y trabajabilidad del concreto con aditivos o con modificaciones de diseño de mezclas.

Aditivos de Segunda Generación

En la década del 60, especialmente por el desarrollo del concreto premezclado, se llevaron a cabo investigaciones para una nueva generación de aditivos con elevados niveles de reducción de agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados superplastificantes o aditivos reductores de agua de alto rango.

En Alemania se estudió la aplicación de superplastificantes en base a las sales de formaldehído-melam Ina sulfonato, productos que inicialmente se encontraban en el mercado para 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 naftaleno sulfánicos, que fueron empleados intensamente en Estados Unidos, especialmente en concretos 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 actuar como reductores de agua y como retardadores de fraguado.

A diferencia de los reductores de primera generación, que permiten una reducción del contenido 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 las normas de la Comunidad Europea tienen además especificaciones prescriptivas, como son la homogeneidad, 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 el problema de la pérdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al concreto premezclado, en especial en regiones cálidas

A nuestro juicio- los siguientes criterios en la selección y uso de aditivos químicos son pertinentes:

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 son los parámetros a controlar, por eventuales desarreglos que pudieran presentarse.

Conocer el tipo de constituyente básico de¡ aditivo para aprovechar la experiencia y las investigaciones existentes.

De ser necesario recurrir al análisis de infrarrojo (que prescribe la norma para el control de homogeneidad) 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 con el cemento utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta que los cementos varían la composicion de sus constituyentes mineralógicos, aluminato y el silicato tricálcicos y los álcalis solubles.

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 se encuentra el aluminato de sodio, el hidroxido de sodio y potacio, la trietalolamina y el fluoruro de sodio: además se utilizan adiciones minerales como la microsilice, las puzolanas y excepcionalmente la betonita.

Aditivos para reducir la reacción álcaliagregados. Recientemente se ha desarrollado diversos tipos de aditivos que incorporados al concreto permiten reducir la expansión causada por la reacción álcal ¡-agregado. Los aditivos químicos fueron aplicados inicialmente en la década de los 60 habiendo adquirido recientemente nueva presencia. Se emplean principalmente sales de litio en porcentajes vecinos al 1 % y sales de bario, entre 2 y 7%, en relación a la masa de cemento.

La expansión de esta técnica esta limitada por el costo de los aditivos y la prevención que existe por la modificación de la resistencia. Su empleo es restringido debido a que la información sobre experiencias es poca y su costo resulta elevado, con relación a otras alternativas 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 el presente trabajo es con carácter referencia[, pues no existe ningún requerimiento en nuestro medio.

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 diferente forma de acción tienen diminuta presencia en el mercado, corno 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.

ADITIVOS DEL MILENIO

A nteriormente el empleo de aditivos era discrecional, se prescribían por razones de economía y constituían una alternativa al diseño de la mezcla de concreto. En la actualidad los aditivos han pasado a ser un ingrediente más, conjuntamente con las adiciones minerales de los nuevos concretos, que son cualitativamente diferentes a los corcretos que han ocupado la mayor parte de[ siglo pasado. Los aditivos químicos no solamente permite reducir la relación a/c a porcentajes de 0.32, producir concretos trabajables sino que dan como resultados materiales de resistencia superior a mil kilos por cm 2 y superior durabilidad ante diferentes condiciones climáticas.

( ') Presidente del Comité de

irector Ejecutivo de Asocem.

Normalización de Cementos.

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