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7/23/2019 23 Aditivos Para El Concreto
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Pontificia Universidad Catlica del PerMATERIALES DE CONSTRUCCIN
ADITIVOS QUMICOS PARA EL CONCRETO J.H.L.N.
ADITIVOS PARACONCRETO
INTRODUCCIN
Un aditivo se define como:un material que no siendoagua, agregado, cemento hidrulico o fibra de refuerzo, es
empleado como un ingrediente del mortero o concreto, y
es aadido a la tanda inmediatamente antes o durante su
mezclado.
Esta definicin coincide con ASTM C125 y con el Comit116R del American Concrete Institute (ACI 116.R-2).
Segn el Comit 212.3R del ACI, los aditivos se usanpara modificar una o mas propiedades del concreto omortero en estado fresco y/o endurecido, a fin depermitir que sean ms adecuadas al tipo de trabajoque se est ejecutando.
En algunos casos pueden ser la nica alternativa paralograr los resultados deseados, necesarios en concretoscon muy alta resistencia, con exposicin a hielo-deshielo, etc.
Tendencia internacional a usarlos como un
componente normal, frecuentemente se desconocensus propiedades y potencial de uso.
- NOTA : En algunos casos, los objetivos deseadosEn algunos casos, los objetivos deseados se puedenlograr con cambios en la composicin o proporciones dela mezcla de concreto. Siempre deber hacerse unbalance econmico entre concreto normal con elconcreto con aditivos.
Los aditivos se presentan en forma lquida (compuestosqumicos), en polvo o pasta.
Se dosifican en relacin con el peso de cemento en lamezcla, desde 0.2% hasta 2%. (Relacin ad./c ) y seaaden antes o durante el mezclado.
RAZONES PARA USAR ADITIVOS
Para modificar las propiedades del concreto, mortero o grouten estado fresco, dentro de las que se puede mencionar :
Incrementar la trabajabilidad de la mezcla sin aumentar elcontenido de agua (aumento del slump) o disminuir la cantidadde agua, manteniendo la trabajabilidad (o slump) constante.Retardar o acelerar el tiempo de fragua inicial.Modificar la velocidad o la magnitud de la exudacin.Reducir la segregacin (de floculantes). Mejorar la facilidad de colocacin (auxilio o ayuda) en elbombeo de la mezcla.
Razones para usar aditivos.
Reducir la perdida de revenimiento (slump).Reducir o prevenir el revenimiento, o producir una ligera
expansin.Reducir o aumentar el desarrollo del calor de
hidratacin durante el endurecimiento inicial.Acelerar el desarrollo de resistencia a edades
tempranas.Incrementar la durabilidad o resistencia a condicionesseveras de exposicin.Incrementar de la adherencia entre un concreto fresco yotro existente (endurecido).Produccin de concretos o morteros de color.
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Tipo A Reductor de agua Tipo B Retardante Tipo C Acelerante de fraguado inicial Tipo D Reductor de agua y retardante Tipo E Reductor de agua y acelerante Tipo F Reductor de agua de alto rango Tipo G Reductor de agua de alto rango y retardante Tipo S Aditivo de desempeo especfico
Tipo AA Inclusor de aire ASTM 260
Clasificacin de acuerdo al Comit 212 del ACIDe acuerdo a los efectos de su empleo o a sus materiales constituyentes:
1. ACELERANTES.- Incrementan el desarrollo inicial de resistencia encompresin y/o acortan el tiempo de fraguado.
2. INCORPORADORES DE AIRE.- Mejoran el comportamiento del
concreto frente a ciclos de congelacin y deshielo (hielo-deshielo) que seproducen en sus poros capilares, cuando est saturado y sometido atemperaturas bajo 0C.
3. REDUCTORES DE AGUA Y REGULADORES DE FRAGUA.- Reducenlos requisitos de agua de la mezcla (del 5% a 12%) o modifican lascondiciones de fraguado de la misma, o ambas.
4. ADITIVOS MINERALES (adiciones).- Pueden ser cementantes opuzolnicos y su fin es mejorar el comportamiento en estado fresco demezclas deficientes en partculas muy finas y en algunos casos,incrementar la resistencia final del concreto. Entre las mas usadas estn:Puzolana, Ceniza volante, Escoria de alto horno y micro slice.
5. GENERADORES DE GAS.- Controlan los procesos de exudacin yasentamiento liberando burbujas de gas en la mezcla fresca.
6. ADITIVOS PARA INYECCIONES (GROUT).- Retardan el tiempo defraguado en cimentaciones especiales en las que las distancias debombeo son muy grandes (algunos contienen productos epxicos).
7. PRODUCTORES DE EXPANSION.- Minimizan o neutralizan los efectosadversos de la contraccin por secado del concreto.
8. LIGANTES.- Tienen por nica finalidad incrementar las propiedadesligantes de la mezcla mediante la emulsin de un polmero orgnico.
9. AUXILIARES PARA BOMBEO.- Mejoran la facilidad de bombeo delconcreto por incremento de la viscosidad del agua de la mezcla.
10. COLORANTES.- Producen el color deseado en el concreto sin afectar
las propiedades de la mezcla.11. FLOCULANTES.- Incrementan la velocidad de exudacin y disminuyen
el volumen de sta, al mismo tiempo que reducen la fluidez e incrementanla cohesividad y resistencia inicial de la mezcla.
12.FUNGICIDAS; INSECTICIDAS Y GEMICIDAS.- Inhiben o controlan elcrecimiento de bacterias y hongos en pisos y paredes.
13.IMPERMEABILIZANTES.- Contribuyen a controlar las filtraciones a travsde las grietas, reduciendo la penetracin del agua, en un concreto nosaturado, desde el lado hmedo al lado seco.
14.REDUCTORES DE PERMEABILIDAD.- Reducen la velocidad decirculacin del agua a travs de un elemento de concreto saturado, bajouna gradiente o presin hidrulica (usado en depsitos estancos).
15.CONTROLADORES DE LA REACCION ALCALI - AGREGADO.-Reducen, evitan o controlan la reaccin los lcalis del cemento yelementos silceos de los agregados reactivos (poco usado en Per).
16.INHIBIDORES DE LA CORROSION.- Inhiben, retardan o reducen lacorrosin del acero de refuerzo y elementos metlicos en el concreto.
17.SUPERPLASTIFICANTES.- Aditivos reductores de agua de alto rango,reducen el contenido de agua del concreto (de 12 a 30%) manteniendouna consistencia dada sin producir efectos indeseables sobre el fraguado incrementan el slump sin aumentar el contenido de agua de la mezcla.(diecisiete tipos)
TIPO AAINCLUSOR DE AIRE
CARRETERAS ANDINAS O ALPINAS DE CONCRETO, EN
AMBIENTES DE HIELO - DESHIELO
INCORPORADORES DE AIRE
Qu es el aire incorporado?
Es la introduccin de aire en elconcreto en forma de vacos oburbujas de caractersticasparticulares dispersadas en elconcreto como resultado deluso de aditivos incorporadoresde aire.
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INCORPORADORES DE AIRE (TIPO AA)
Usados en lugares de clima severo, con grandesfluctuaciones de temperatura y ciclos de HIELO DESHIELO, climas comunes en el Per (> del 50% de
microclimas del mundo)
Los cambios volumtricos del agua en los capilares delconcreto se traducen en esfuerzos que puedensobrepasar su resistencia a traccin.
La inclusin de aire (adi genera un sistema de vacos deaire (adicional al aire ocluido) que le confiereextensibilidad al concreto y lo protege contra el daoque causan los ciclos de congelamiento ydescongelamiento.
Mecanismo de daos ocasionados por lacongelacin del agua dentro del concreto
La saturacin crtica comienza a 91.7 %
El agua al congelarse ejerce presin a todos loslados
Las presiones hidrostticas internas puedenromper el concreto
FORMACIN DE HIELO EN EL CONCRETO
Medicin del contenido de aire Control del contenido de aire :Factores que lo afectan
La dosis de aire incorporado depende de:
Materiales
Diseo de mezcla
Mtodos de transporte
Mtodos de colocacin
Acabados
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Efectos del Aire en las Propiedades delConcreto
Concreto Fresco
Aumenta la trabajabilidad Reduce la demanda del agua
Disminuye la segregacin
Reduce la exudacin
Mejora el bombeo
Reduce el contenido de arena
Concreto Endurecido
Mejora la resistencia al efectodel hielo-deshielo
Reduce la permeabilidad
Mejora la resistencia a losSulfatos.
Disminuye la Resistencia aCompresin.
Al incorporar 1% de aire disminuye la resistencia en compresin en 5%
Caractersticas del aire incorporado (incluido)
BurbujasForma perfectamente esfrica de 0.01 @ 0.1 mm. (95 %) de 0.1 @ 1.0 mm. (5 %)
Aisladas y distribuidasuniformemente
INTERFASE (airemortero)DURA , que funcionan comoRODAJES, mejorando latrabajabilidad.
NUEVAS RELACIONES EN LA MEZCLA:
ad / c: aditivo/cemento (en peso)
(ad/c) / (w/c) = ad/w : aditivo/agua
Mecanismo de accin Efectos en las funciones materias primaso compuestosDirectos colaterales
-Durabilidadfrente al medio
ambiente:
- hielo-deshielo,- sulfatos, etc.
Reductor deagua (mejora
la Trabajabilidad)Reduce laresistencia
Sales de resinas de madera,de ligno sulfonatos, de
hidrocarbonatos sulfonadosAlgunos detergentes
Polvos de aluminio , de Zinc
Agua oxigenadaGranulometra del agregado que modifica el contenido del aire:
Relacin arena / agregado (a / A)Fraccin que pasa la malla # 30 y queda retenida en la malla #50 (r50). Elespacio entre esta partculas es el adecuado para el mayor alojamiento deburbujas < 0.1 mm.La fraccin que pasa la malla # 200, restringeel mayor alojamiento
de burbujas < 0.1 mm.
Viene
El slump: hasta 6propiciael alojamiento del aire. A mayor
slump se revierte el efecto.
El tiempo de mezclado, devibrado y la temperatura,modifican la inclusin deaire.
A mayor contenido de aire(%) disminuye la expansinlineal
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Efecto del aire incorporado en laresistencia a compresin del concreto
Reductores de agua yPlastificantes
Definicin ACI 116Aditivos que incrementan elasentamiento o la trabajabilidaddel mortero o concreto fresco sinaumentar el contenido de aguainicial mantienen latrabajabilidad permitiendo reduciruna cierta cantidad de agua demezcla, siendo el efecto debido afactores diferentes al aireincorporado.Pueden usarse como plastificantes(mayor slump), como reductoresde agua o como ambos.
Clases de aditivos reductores deagua
Reductores de Agua:
Reducen el contenido de agua de la
mezcla manteniendo el slump. Como
resultado de reducir la relacin A/C
mejora la resistencia y la
durabilidad.
Plastificantes:
Incrementan la trabajabilidad
manteniendo el contenido de agua.
Mejoran las caracteristicas decolocacin sin afectar la resistencia y
durabilidad.
REDUCTORES VS PLASTIFICANTES
REDUCTORES VS PLASTIFICANTES Clasificacin de los Reductores de Agua
Convencionales(Reducen de 5 a 10%)
Rango medio(Reducen de 6 a 12%)
Alto rango(Reducen de 12 a 30%)
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Floculacin del Cemento
Se reduce la
hidratacininicial aldisminuir lasuperficieespecfica.
Mecanismo Estrico
TIPO A: REDUCTOR DE AGUA
Funciona por efecto inico (atraccin magntica) de ladispersin de las partculas de cemento, se traduce enmayores resistencias con la misma cantidad de cemento oimportantes ahorros de cemento para las mismasresistencias.
Efectos en las funciones materias primaso compuestosDirectos colaterales
Reducen agua de
mezclado en nomenos de 5%
(mx.. 12%)
Retardan el tiempo de
fragua. (tiempo decolocacin)
Ligno sulfonatos,
Carbohidratos
(azucar)cido carboxlico
hidroxilatado
Los reductores de agua optimizan la funcin de
trabajabilidad del agua, debido a que mejoran la atraccin
elctrico-molecular de las molculas.
Actualmente los concretos con relacin w/c 0.42
presentan problemas de trabajabilidad y resistencia, pues no
se realiza la total hidratacin del cemento. Quedando
cemento sin hidratar, reduciendo su potencial.
Una reduccin de agua de mezclado permite reducir el
volumen de vacos en el concreto endurecido, confirindolemayor durabilidad.
Incluso en zonas con refuerzocongestionado
Mejoran el bombeo Mejoran el Acabado
Efecto en lasPropiedades del concretoendurecido
Aumenta la resistencia a la compresin axial y a laflexin.
Disminuye la permeabilidad e incremente laresistencia a penetracin de cloruros.
Mejora la resistencia al efecto del hielo-deshieloy a la Abrasin.
Incrementa la resistencia a los sulfatos.
Mejora la adherencia al acero de refuerzo.
Reduce la tendencia al agrietamiento.
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AceleranteUn aditivo que causa un aumento en relacin a lavelocidad de hidratacin del cemento disminuyendoel tiempo de fraguado, incrementando el desarrollode la resistencia o ambos.
RetardadorUn aditivo que disminuye la velocidad de hidratacindel cemento hidrulico prolongando el tiempo defraguado.
Aditivos Modificadores delFraguado
Retardadores(ASTM C - 494 Tipo B)
Actan sobre el C3Aaumentando el tiempo de inicio defraguado inicial y final.
Tambin tienen efecto de superficie --> Lubrican Modificaciones de plastificantes.
Ventajas : Facilitan los vaciados voluminosos ycomplejos, ideales en clima clido, transporte a largasdistancias, bombeo de gran longitud, emergencias deobra.
Dosificacin usual 0.2% a 0.5% del peso del cemento.
Cuidado con sobredosis !
RETARDADOR DE FRAGUA Actualmente han adquirido gran importancia, pues permite
alargar el tiempo de la colocacin de la mezcla fresca.
Se utiliza en climas clidos, para colocar grandes volmenes
de concreto, en estructuras de gran rea de exposicin y en
productos pre-fabricados de forma complicada.
Efectos en las funciones materias primaso compuestosDirectos colaterales
Retardan el tiempo
de fragua(colocacin)
Reductores de
agua
Borax
Carbohidratos (azucar)cido tartrico y sus salesLignina (lignosulfonatos)
Acelerantes(ASTM C - 494 Tipo C)
Convencionales : Cloruros, carbonatos, silicatos,fluorsilicatos. Dosificacin usual 1.0% a 2.0% del pesodel cemento.
Cloruro de Calcio ! El mas usado!
No Convencionales : Carbonato de Sodio, Aluminato deSodio, Hidrxido de Calcio, Silicatos de Calcio.
Dosis variable.
Ventajas : Vaciados en clima fro, desencofrar enmenor tiempo, adelanto de puesta en servicio, reducirtiempo para acabado, fugas de agua, shotcrete.
Actualmente han adquirido gran importancia, pues acortan eltiempo de fragua (el inicial de 3 a 1 hora y el final de 6 a 2)
Aceleran el incremento de la resistencia final :
Duplica la resistencia a un da, a los 3 das alcanza laresistencia de los 7 das.
Se utilizan en lugares de clima fro y cuando se debe reducirel tiempo de construccin y el costo del encofrado
Efectos en las funciones Materias primaso compuestos
Directos Colaterales
Reducen el tiempode fragua
(colocacin)Aceleran laadquisicin de laresistencia
Reductores deagua
Actan comoagentes corrosivos
Cloruro de calcio (CaCl2) 2%
Nitrito y Nitrato de CalcioCloruros solubles
Tipo DREDUCTOR DE AGUA Y RETARDANTE.
(Combinacin de tipos A y B )
Accin fsico-qumica con el cemento,favoreciendo la hidratacin de las partculas deste, reduciendo el agua de la mezcla yplastificando la masa del concreto.
El uso del aditivo reductor de agua y retardante,provee al concreto de una plasticidad y fluidezadecuada mejorando las caractersticas delconcreto tanto en estado plstico comoendurecido.
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SUPER PLASTIFICANTES (Tipo F)
Actualmente se estudia la porosidad del concreto,motivada por la evaporacin del agua capilar y del
gel (agua de trabajabilidad y de catalizacin) Reducen al mnimo el agua de trabajabilidad,minimizando la porosidad de concreto endurecido yaumentando la durabilidad.
endurecido.
En orden de Uso.-Inventor: Japn, luego Europa:Francia, Alemania e Inglaterra, finalmente Amrica:USA, luego el Resto. Sigue
viene
Se usa para fluidificar los concretos de consistencia
seca, sin aumento de agua y sin disminucin de
resistencia.
Pueden combinarse con retardadores y
aceleradores.
Efectos en las funciones Materias primas
o compuestosDirectos Colaterales
Reducen elagua demezclado, nomenos del 12%(mx.: 30% )
Aumenta laresistencia a 28das, hasta 20%Adicionan aire
Sulfonatos de melaminay formaldeidocondensados.Sulfonatos de naftaleno yformaldeido condensados.Lignosulfonatos
Aditivos naturales de procedencia corriente
Acelerantes : Azucar, dosis > 0.25% peso cementoUrea, cido lctico, cido oxlico (pulidores de metal)
Plastificantes Retardadores :
Almidn, dosis = 0.10% peso del cemento
Azucar, dosis < 0.25% peso del cemento
Celulosa, dosis = 0.10% peso del cemento
Acido tartrico, , dosis = 0.25% peso del cemento
Resinas de madera en dosis variables
Incorporadores de aire : Detergentes caseros
Resinas de madera
Algas
Adiciones Minerales(ADICIONADOS, como crudos)
Se denomina material puzolnico al material silicoso,que finamente dividido reacciona con el Hidrxido deCalcio, formando Silicatos de calcio(reaccin puzolnica)que es un gel hidrulico. Por tanto aumenta el podercementante.
Puzolanas
Escoria de altos hornos.
Fly ash o ceniza volanteMicroslice (Humo de slice)
PUZOLANAS
Se denomina material puzolnico al materialsilicoso, que finamente dividido reacciona con elHidrxido de Calcio, formando Silicatos de calcio(reaccin puzolnica) que es un gel hidrulico.Por tanto aumentael poder cementante.
(debera ser mas barato el cemento adicionado que el normal
(Gel hidrulico Silicatos y aluminatos de calcio hidratados)
Est constituido por cenizas y tufos volcnicos,tierras diatomeas, subproductos industrialescomo: Fly ash , Slica fume, etc.
Efectos en las funciones Materias primaso compuestosDirectos Colaterales
Resistencia relativa alos sulfatos.
Reduce el calor dehidratacinAumenta la resistencia.Reemplazaparcialmente al cemento
Reductores deagua
Actan comoagentescorrosivos
Pizarras y esquistos
Ceniza volante de altocontenido de slice FlyashNegro de humo de altocontenido de slice Slicafume
USOS: En concretosen contacto con
agua y brisa marina