Aditivos en concreto
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¿Que son los aditivos
para concreto?
Materiales adicionales al agua, agregados, cemento
y refuerzo con fibra, empleados como ingredientes
del concreto o mortero, añadidos inmediatamente
antes o después del mezclado.
(ComitéACI 116.R-2)
Características Generales
Materiales orgánicos e inorgánicos
Modificación dirigida del comportamiento del
concreto en estado fresco y/o endurecido
Tendencia internacional a usarlos como un
componente normal
Frecuentemente se desconocen sus propiedades y
potencial de uso
Herramienta fundamental en el balance
económico de riesgos calculados en las obras
Clasificación General
ASTM C-494
• Tipo A Reductores de agua
• Tipo B Retardadores
• Tipo C Acelerantes
• Tipo D Reductores de agua & Retardadores
• Tipo E Reductores de Agua & Acelerantes
• Tipo F Reductores de agua de alto rango
• Tipo G Reductores de agua de alto rango & Retardadores
• ASTM C-260 Incorporadores de aire
• Aditivos Minerales
• Curadores
• Nuevas tecnologías
¿Que son los
reductores de agua?
Aditivos que incrementan el asentamiento o trabajabilidad del mortero o concreto fresco sin aumentar el contenido de agua inicial O mantienen la trabajabilidad permitiendo reducir una cierta cantidad de agua de mezcla, siendo el efecto debido a factores diferentes al aire incorporado.
(Comité ACI 116.R-2)
Pueden usarse como plastificantes, como reductores de agua o como ambos.
Beneficios Generales
de los aditivos Plastificantes-
Reductores de agua
En las propiedades del concreto fresco :
• Disminución de la relación Agua/Cemento
• Mejora en la trabajabilidad, bombeabilidad, colocación y acabado superficial.
• Reducción de segregación
• Ahorro de cemento
• Mayores rendimientos en los procesos constructivos
Beneficios Generales
de los aditivos Plastificantes-
Reductores de agua
En las propiedades del concreto endurecido :
• Resistencia mejorada
• Disminución de la permeabilidad.
• Incremento de la durabilidad
• Calidad más controlada
50
150
250
350
450
550
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Relación A/C
Resi
sten
cia
en
kg
/cm
2
Sin aire incorporado Con aire incorporado
Efecto de la relación
A/C en la resistencia
en compresión
Agua/Cemento = 0.35
Slump = 1/2 pulg.
Sin vibrar Vibrado
100 kg/cm2 690 kg/cm2
Resistencia en compresión
Efecto de la compactación
en un concreto convencional
Agua/Cemento = 0.35
Slump = 1/2 pulg.
Sin vibrar Vibrado
490 kg/cm2 690 kg/cm2
Resistencia en compresión
Efecto de la compactación
en un concreto plastificado
A/C
a/c - 0.23 - 0.27
a/c = 0.36 - 0.40
SL
UM
P, p
ulg
..
Agua para
Hidratación
Contenido de Agua
12
10
8
6
4
2
-2
0
Curvas A/C vs Plasticidad
Plastificantes – Reductores
Convencionales
(ASTM C - 494 Tipo A)
Efecto de Superficie Lubricante
Reducción Agua hasta 5%
Dosificación usual 0.2% a 0.5% del peso del cemento
Concretos con Slump hasta 5”
Concretos con relación A/C moderada a alta
Reductores de agua
Convencionales
A/C
A/C=- 0.23 - 0.27
A/C - 0.36 - 0.40
SL
UM
P, p
ulg
..
Agua para
Hidratación
Contenido de agua
12
10
8
6
4
2
-2
0
Curvas A/C vs Plasticidad
Cuando se usan en dosis alta :
Inconvenientes de los
plastificantes-reductores
de agua convencionales
• Exudación excesiva
• Poca economía de cemento
• Retardo en fraguado inicial
• Desarrollo lento de resistencia
Plastificantes - Reductores
de Rango Medio (ASTM C-494 A y F )
• 5%-15% de reducción de agua
• Slumps de 5 - 8 pulg.(125 - 200 mm)
• Concretos con A/C moderada a baja
• Efecto de superficie incrementado
• Resistencias iniciales y finales altas
• Se usan en combinación con los de alto rango para relaciones Agua/Cemento muy bajas
• Muy buen acabado superficial
• Dosis usual 0.5% a 1% del peso del cemento
• Fraguado inicial controlado
Reductores de agua
Convencionales
Reductores de agua
de rango medio
A/C
A/C = 0.23 - 0.27
A/C = 0.36 - 0.40
SL
UM
P, In
.
Agua para
Hidratación
Contenido de agua
12
10
8
6
4
2
-2
0
Curvas A/C vs Plasticidad
Plastificantes - Reductores de agua
de alto Rango (Superplastificantes) (ASTM C - 494 Tipo F, ASTM C - 1017)
• Efecto aniónico multiplicado
• Acción lubricante de duración variable slump > 6”:
1era Generación 1960’s - 30’a 45’(uso en obra)
2da Generación 1970’s - 1 hr. (uso en planta)
3era Generación 1980’s - 2 hrs.(uso en planta)
• Reducción de agua notable :
• 1era Generación 1960’s - 15% a 20%
• 2da Generación 1970’s - 20% a 30%
• 3era Generación 1980’s - Hasta 40%
• Dosis usual 0.5% a 2.0% del peso del cemento
• Ventajas : Mejoramiento excepcional de la
trabajabilidad, rapidez en vaciados, concretos de alta
resistencia, aceleración de resistencias, reducción de
trabajo de compactación, bombeo a grandes alturas,
disminución de mano de obra, mejores acabados en
concreto expuesto, baja permeabilidad.
• Precauciones : Incrementar finos, evitar
sobredosificación, mayor presión en encofrados
• Relaciones A/C muy bajas
• Slump de 8” a 12”
• Concreto fluido
Reductores de agua
convencionales
Reductores de agua
de rango medio
Reductores de agua
de alto rango
A/C
A/C=- 0.23 - 0.27
A/C=- 0.36 - 0.40
A/C - 0.29 - 0.31
SL
UM
P, In
.
Agua par
Hidratación
Contenido de agua
12
10
8
6
4
2
-2
0
Curvas A/C vs Plasticidad
Aditivos para control
del fraguado del concreto
• Acelerantes
– De endurecimiento
– De resistencia
– De endurecimiento y resistencia
• Retardadores
– De endurecimiento
Tiempo de fragua vs
disminución temperatura
del concreto fresco
Tiempo de
Temperatura fragua aprox.
70 ºF (21 ºC) 6 Horas
60 ºF (16º C) 8 Horas
50 ºF (10 ºC) 11 Horas
40 ºF (4 º C) 14 Horas
30 ºF (-1 ºC) >19 Horas, inicio congelamiento
20 ºF (-7 ºC) Se detiene hidratación y se
congela
Effect of Low Temperature on Concrete Compressive Strength
Age of test, days
100
80
60
40
20
0
120
3 7 28 90 365
40°F(4°C)
1
140
55°F(13°C)
73°F(23°C)
Compressive Strength, %
of 28 Day, 73°F (23°C) Cured Conc
rete
Cast and cured at indicated temperature for 28 days, and then
cured at 73°F (23°C) until test age.
Efecto de las bajas temperaturas en la
resistencia en compresion del concreto
Vaciado y curado 28 días a la temperatura indicada,
y luego curado a 73 ºF (23 ºC) hasta la edad de ensayo.
Edad en dias
Res
iste
nci
a f´
c en
% d
e f
´c 28
dia
s
C
on
cret
o c
ura
do
a 7
3ºF
(2
3ºC
)
100
80
60
40
20
0
3 6 9 12 18 24
Per
cen
tag
e o
f
Sta
nd
ard
28
-Da
y C
om
pre
ssiv
e S
tren
gth
Age at which specimens were frozen, in hours
110
Efecto del congelamiento
en la resistencia en
compresión a 28 Días
Edad a la que se produjo el congelamiento en horas
P
orc
enta
je d
e la
Res
iste
nci
a e
n c
om
pre
sió
n s
tan
da
rd f
´c a
28
día
s
Temperaturas típicas del concreto
vs humedad relativa que pueden
producir fisuración por contracción plástica
105 (41) 90
100 (38) 80
95 (35) 70
90 (32) 60
85 (29) 50
80 (27) 40
75 (24) 30
Humedad relativa
%
Temperatura del concreto
ºF (ºC)
Acelerantes
(ASTM C - 494 Tipo C)
Actúan sobre el C3A y C3S reduciendo el tiempo de
inicio de endurecimiento y/o acelerando resistencia.
Usualmente sacrifican resistencia a largo plazo,
reducen trabajabilidad, aumentan contracción por
secado y disminuyen exudación.
Provocan menor resistencia al ataque de sulfatos.
Incrementan calor de hidratación.
Acelerantes
(ASTM C - 494 Tipo C) Convencionales : Cloruros, carbonatos, silicatos,
fluorsilicatos. Dosificación usual 1.0% a 2.0% del peso
del cemento.
Cloruro de Calcio El mas usado Tabú
No Convencionales : Carbonato de Sodio, Aluminato
de Sodio, Hidróxido de Calcio, Silicatos de Calcio.
Dosis variable.
Ventajas : Vaciados en clima frío, desencofrar en
menor tiempo, adelanto de puesta en servicio, reducir
tiempo para acabado, fugas de agua, shotcrete.
1/2 O + H O + 2e 2OH 2
- - 2
1)agua
2)oxígeno 3)cloruros,4)CO
5)fierro 2
e -
OH -
Cátodo Anodo
“Ruta iónica”
6)Flujo electrónico
Fe 2e + Fe 2+ -
Seis requisitos para la
Corrosión
óxido
Retardadores
(ASTM C - 494 Tipo B)
Actúan sobre el C3A aumentando el tiempo de inicio
de fraguado inicial y final.
También efecto de superficie --> Lubrican
Modificaciones de plastificantes.
Ventajas : Facilitan los vaciados voluminosos y
complejos, ideales en clima cálido, transporte a largas
distancias, bombeo de gran longitud, emergencias de
obra. Dosificación usual 0.2% a 0.5% del peso del
cemento. ¡ Cuidado con sobredosis !
INCORPORADORES
DE AIRE
¿Que es el aire incorporado?
Es la introducción de aire en el concreto en
la forma de vacíos o burbujas de
características particulares dispersadas en
la mezcla como resultado del empleo de
aditivos incorporadores de aire.
Requisitos para
Durabilidad
al congelamiento-deshielo
con incorporadores de aire
• Contenido de aire : 5% - 7% en volumen
• Tamaño de burbujas = 0.065” a 0.01”( 0.17 mm a
0.25mm)
• Factor de espaciamiento (distancia entre burbujas) =
0.008 in. (0.20 mm) o menos
Incorporadores de aire
( ASTM C - 260) Controlan fenómeno de hielo y deshielo
Primeras versiones en 1940’s
Estructura adicional de vacíos de tamaño y ubicación
especial. Factor de espaciamiento.
Incorporan de 3% a 6% de aire y lubrican.
Impermeabilizan durabilidad
Dosis usual 0.02% a 0.10% del peso del cemento.
Tipos : Resina vinsol, resinas de madera, ácidos grasos,
ácidos de aceites vegetales, detergentes sintéticos
Diferencias : Velocidad de generación, pérdida con
mezclado o vibrado, tamaño burbujas, compatibilidad.
!!OJO!!! Medirlo
Aditivos Minerales
Reaccionan con Hidróxidos de Calcio del cemento
creando mas cemento.
Puzolanas.
Microsílice.
Escoria de altos hornos.
Microsílice Residuo de industria de metales silíceos :
Partes de aviones, autos, chips computadoras, masillas.
• Reducción de la permeabilidad
• Material muy fino con alta demanda de agua
• Produce concreto muy denso con excelente resistencia a largo plazo.
• Gran durabilidad a la agresividad química y mecánica.
• Requiere el empleo de superplastificantes.
Curadores Químicos
!!!Curado : Humedad, Temperatura, Tiempo!!!
Principio de membrana.
Tipo emulsiones de parafina o acrílicas.
Tipo soluciones de resina en solvente volátil.
Pruebas de eficiencia.
Ocasión y técnica de colocación.
Inhibidores de corrosión
• Hacen lento el ingreso de cloruros hacia el acero
de refuerzo
• Basados en Nitrito de Calcio
• Aceleran el endurecimiento
• Incrementan durabilidad ante corrosión
Reductores de contracción
• Minimizan la contracción plástica y la diferida
reduciendo la fisuración del concreto.
• 1997 Introducción en USA
• Tienen muy poco efecto en las propiedades en
estado plástico
Superplastificantes de cuarta
generación en base a
Tecnología de Policarboxilatos
• Bajas dosis
• Ultra-Alta Reducción de agua con mínimo retardo ( hasta 50%)
• Endurecimiento rápido y desarrollo de resistencia inicial mejorado
• Características mejoradas para acabados
• Trabajabilidad extendida
Inhibidores de hidratación
• “Duermen “ el concreto hasta por 72 horas sin
efectos secundarios negativos
• Mejoran características resistentes
• Ideales en shotcrete vía húmeda
• Suministros a larga distancia
Aditivos naturales y de procedencia corriente
Acelerantes : Azucar, dosis > 0.25% peso cemento
Urea, ácido láctico, ácido oxálico(pulidores de metal) Plastificantes Retardadores :
Almidón, dosis = 0.10% peso del cemento Azucar, dosis < 0.25% peso del cemento Celulosa, dosis = 0.10% peso del cemento Acido tartárico, , dosis = 0.25% peso del cemento Resinas de madera en dosis variables Incorporadores de aire : Detergentes caseros Resinas de madera Algas