Aditivos Para Concreto

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERÍA

ADITIVOS PARA CONCRETO

I. DEFINICIÓN Los aditivos para concreto son componentes de naturaleza orgánica (resinas)

o inorgánica, cuya inclusión tiene como objeto modificar las propiedades físicas de los materiales conglomerados en estado fresco. Se suelen presentar en forma de polvo o de líquido, como emulsiones.

Materiales adicionales al agua, agregados, cemento y refuerzo con fibra, empleados como ingredientes del concreto o mortero, añadidos inmediatamente antes o después del mezclado. (Comité ACI 116.R-2)

Un aditivo es un material diferente a los normales en la composición del concreto , es decir es un material que se agrega inmediatamente antes , después o durante la realización de la mezcla con el propósito de mejorar las propiedades del concreto, tales como resistencia , manejabilidad , fraguado , durabilidad , etc.

II. 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

III. CLASIFICACIÓN GENERAL

Debido a que sus efectos son muy variados, una clasificación así es muy extensa, además debido a que un solo aditivo modifica varias características del concreto, además de no cumplir todas las que especifica.

III. 1. Según la norma técnica ASTM-C497 es:

TIPO A: Reductor de agua

TIPO B: Retardante

TIPO C: Acelerante

TIPO D: Reductor de agua retardante

TIPO E: Reductor de agua acelerante

TIPO F: Súper reductor de agua

TIPO G: Súper reductor de agua retardante

III.2. Según el comité 212 del ACI

TECNOLOGIA DEL CONCRETO: ADITIVOS PARA CONCRETO Pág 1


Los clasifica según los tipos de materiales constituyentes o a los efectos característicos en su uso:

a) Aditivos acelerantes.

b) Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado.

c) Aditivos para inyecciones.

d) Aditivos incorporadores de aire.

e) Aditivos extractores de aire.

f) Aditivos formadores de gas.

g) Aditivos productores de expansión o expansivos.

h) Aditivos minerales finamente molidos.

i) Aditivos impermeables y reductores de permeabilidad.

j) Aditivos pegantes (también llamados epóxicos).

k) Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la reacción entre los agregados y los alcalices del cemento. Aditivos inhibidores de corrosión.

l) Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas.

m) Aditivos floculadores.

n) Aditivos colorantes.

III.3. Según la norma francesa AFNOR P 18-123 “Betons: Definitions et Marquage des Adjuvants du Betons”

Establecen una clasificación más amplia:

III.3.1.Aditivos que modifican las propiedades reológicas del concreto fresco:

Plastificantes – Reductores de agua.

Incorporadores de aire. Polvos minerales Plastificantes Estabilizadores Aditivos que modifican el fraguado y endurecimiento: Aceleradores de fraguado y/o Endurecimiento. Retardadores de Fraguado.

3.3.2. Adit ivos que modifican el contenido de aire:

Incorporadores de Aire Antiespumantes. Agentes formadores de Gas. Agentes formadores de Espuma.



3.3.3. Aditivos que modifican la resistencia a las acciones físicas:

Incorporadores de Aire. Anticongelantes. Impermeabilizantes.

3.3.4. Aditivos misceláneos

Aditivos de cohesión – emulsiones Aditivos combinados Colorantes Agentes formadores de espuma

Debido a que esta clasificación está hecha desde el punto de vista de su influencia en determinadas propiedades del concreto, algunos productos utilizados para confeccionar estos aditivos se repiten en más de un grupo.

IV. RAZONES DE EMPLEO DE UN ADITIVO

Algunas de las razones para el empleo de un aditivo son:

4.1. En el concreto fresco:

Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua. Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad. Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla. Crear una ligera expansión. Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación. Reducir la segregación. Facilitar el bombeo. Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento.

4.1. En el concreto endurecido:

Disminuir el calor de hidratación. Desarrollo inicial de resistencia. Incrementar las resistencias mecánicas del concreto. Incrementar la durabilidad del concreto. Disminuir el flujo capilar del agua. Disminuir la permeabilidad de los líquidos.



Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo. Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.

V. MODOS DE USO

Los aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre el 0.1 % y 0.5 % del peso del cemento.

La utilización de aditivos no debería, con toda objetividad ser subestimada o menospreciada.

El efecto deseado y su uso lo describen los propios fabricantes pero algunos son desconocidos incluso por ellos, por lo que es importante que antes de su uso se realicen pruebas a fin de constatar las propiedades del material.

El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla de concreto.

Los aditivos más comunes empleados en la actualidad pueden clasificarse de la siguiente manera:

1. Inclusores de aire:

Es un tipo de aditivo que al agregarse a la mezcla de concreto, produce un incremento en su contenido de aire provocando, por una parte, el aumento en la trabajabilidad y en la resistencia al congelamiento y, por otra, la reducción en el sangrado y en la segregación. Algunos de estos productos son:

• Inclusair LQ • Sika-Aire• Fest-Aire• Vinres 1143• Resicret 1144, etc.

Existen dos tipos de 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.



Existe un campo muy grande de materiales con los cuales se pueden obtener incorporadores de aire, sin embargo no todos pueden producir la estructura de vacíos adecuada para combatir el hielo y deshielo, lo que ha motivado una gran labor de investigación por parte de los fabricantes y científicos para hallas las combinaciones más eficientes contra el fenómeno.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 asegura los resultados pues de otro modo estaremos incorporando menos vacíos y de calidad diferente a la requerida.Una de las ventajas de estos incorporadores, es que el aire introducido funciona además como un lubricante entre las partículas de cemento por los vacíos adicionales en su estructura.Las proporciones en que se dosifican normalmente estos aditivos oscilan entre el 0.02% y el 0.10% del peso del cemento consiguiéndose incorporar aire en un porcentaje que varía usualmente entre el 3% y el 6% dependiendo del producto y condiciones particulares.

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.

En nuestro medio se emplean usualmente incorporadores de aire líquidos, ya sea importados o de fabricación nacional con insumos importados, estando el campo virgen para desarrollar incorporadores de aire con materiales locales de adquisición corriente, que puedan abaratar su uso, de modo de poder difundir su empleo normal en regiones donde por las condiciones climáticas son imprescindibles.

2.- 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.



Trabajan en base al llamado efecto de superficie, en que crean una interfase entre el cemento y el agua en la pasta, reduciendo las fuerzas de atracción entre las partículas, con lo que se mejora el proceso de hidratación.

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

En general, la disminución del asentamiento en el tiempo es algo más rápida que en el concreto normal, dependiendo principalmente de la temperatura de la mezcla.

La dosificación normal oscila entre el 0.2% al 0.5% del peso del cemento, y se usan diluidos en el agua de mezcla.

Estos aditivos producen un aumento en la fluidez de la mezcla, o bien, permiten reducir el agua requerida para obtener una mezcla de consistencia determinada, lo que resulta en un aumento de la trabajabilidad, mientras se mantiene el mismo revenimiento. Además, pueden provocar aumentos en la resistencia tanto al congelamiento como a los sulfatos y mejoran la adherencia. Algunos de estos son:

• Festerlith N• Dispercon N• DENSICRET• Quimiment• Adiquim• Resecret 1142 y 1146 • Adicreto• Sikament• Plastocreto, etc.

3.- 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.



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 orden de 2” a 3”, el añadirle superplastificante puede producir asentamientos del orden de 6” a 8” sin alterar la relación Agua/Cemento.

En efecto es temporal, durando un mínimo del orden de 30 min a 45 min dependiendo del producto en particular y la dosificación, pero se puede seguir añadiendo aditivo si es necesario para volver a conferirle plasticidad al concreto.

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.

Producen generalmente incremento de burbujas superficiales en el concreto por lo que hay que optimizar en obra tanto los tiempos de vibrado como la secuencia de esta operación, para reducir las burbujas al mínimo.

Si se desea emplear al máximo sus características de reductores de agua, permiten descensos hasta del 20% a 30% trabajando con slump del orden de 2” a 3”, lo que ha permitido el desarrollo de concretos de muy alta resistencia (750 kg/cm2) con relaciones Agua/Cemento tan bajas como 0.25 a 0.30, obviamente bajo optimizaciones de la calidad de los agregados y del cemento.

Su empleo sólo como plastificantes permite como hemos dicho, el suministrar características autonivelantes a concretos convencionales, lo que los hace ideales para vaciados con mucha congestión de armadura donde el vibrado es limitado.

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.

En el Proyecto Majes Secciones D y E, se ha empleado superplastificantes como reductores de agua, para obtener Relaciones Agua/Cemento bajas con trabajabilidades altas (Agua/Cemento < 0.50, slump 3” a 4”), al existir estos



condicionantes por razones de impermeabilidad y durabilidad de las estructuras hidráulicas, ante el riesgo potencial de agresividad por cloruros y sulfatos de los suelos circundantes. Los resultados obtenidos han sido muy satisfactorios.

En el Perú se han usado los de procedencia norteamericana y europea, pero es interesante anotar que el Japón tiene el liderazgo actual en cuanto al desarrollo de estos productos, con versiones sumamente especiales.

4.- Retardantes del fraguado: Son aditivos que retardan el tiempo de fraguado inicial en las mezclas y, por lo

tanto, afectan su resistencia a edades tempranas. Estos pueden disminuir la

resistencia inicial. Se recomienda para climas cálidos, grandes volúmenes o

tiempos largos de transportación. 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.

Algunos de estos son:

• Resicret 1142• Durotard• Duro-Rock N-14• Festerlith R• Sonotard• Festard• Retarsol• Adicreto R• Densiplast R, etc.

5.- Acelerantes de la resistencia:

Estos producen, como su nombre lo indica, un adelanto en el tiempo de fraguado inicial mediante la aceleración de la resistencia a edades tempranas. Se recomienda su uso en bajas temperaturas para adelantar descimbrados. Además, pueden disminuir la resistencia final. Dentro de estos productos tenemos:



• Rrmix• Festermix• Secosal• Dispercon A • Rapidolith• Daracel 1145• Sikacrete• Fluimex , etc.

6.-Estabilizadores de volumen:

Producen una expansión controlada que compensa la contracción de la mezcla durante el fraguado y después la de este. Se recomienda su empleo en bases de apoyo de maquinaria, rellenos y resanes. Algunos de estos productos son:

• Vibrocreto 1137• Pegacreto• Inc 1105• Expancon• Ferticon Imp• Kemox B• Interplast C• Ferrolith G• Fester Grouth NM• Ferroset , etc.

6.- Endurecedores:

Son aditivos que aumentan la resistencia al desgaste originado por efectos de impacto y vibraciones. Reducen la formación de polvo, y algunos de este tipo son:

• Master Plate• Anviltop• Lapidolith• Ferrolith IT• Ferrofest H• Duracreto , etc.

7.- 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.

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. Las

sustancias empeladas en este tipo de productos son jabones, butilestearato, ciertos

aceites minerales y emulsiones asfálticas.

Otros elementos que proporcionan características de incremento de

impermeabilidad son las cenizas volátiles, las puzolanas y la microsílice, que en

conjunción con el cemento generan una estructura mucho menos permeable que la

normal, pero su uso es más restringido.

• Fluigral Pol• Festegral• Impercon• Sikalite, etc.

Para membranas:

• Curacreto• Curafilm 1149• curalit, etc.

Para los adhesivos que se usan para ligar concreto viejo con nuevo:

• Adhecon B• Fester bond



• Pegacreto• Epoxicreto NV• Ligacret, etc.

8.- 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:

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.

Este tipo de curadores tiene la particularidad que en climas muy cálidos la

película de cera permanece en estado semisólido, debido a las temperaturas

superficiales del concreto y la acción solar, dependiendo su eficacia de la

calidad del producto en particular, ya que en algunos esto origina que sean

permeables permitiendo la fuga de agua, y en otros constituye una ventaja

pues se vuelve menos viscosa la cera y penetra en los poros capilares de la

superficie sellándola.

Otra particularidad es que normalmente son difíciles de limpiar, por

ejemplo en la zona de las juntas de contracción o expansión, donde se

necesita tener una superficie limpia para la colocación de sellos elásticos,

siendo necesario algunas veces recurrir al arenado para eliminar la capa de

curador.

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.

En cualquiera de los casos, es necesario hacer pruebas de la eficiencia del

curador de acuerdo a como lo recomienda el ACI 318 obteniéndose

probetas cilíndricas de concreto, aplicándoles el curador de igual manera

como se hace con las estructuras y dejándolas al pie de obra para que estén

sometidas a las mismas condiciones ambientales. Paralelamente se curan

bajo condiciones controladas en laboratorio, otra serie de cilindros del

mismo concreto, ensayándose ambas series a los 28 días. Se considera que

el sistema de curado es efectivo si la resistencia de las curadas en obra es

mayor o igual al 85% del f´c de las curadas en condiciones controladas, no

siendo necesario el cumplimiento de esta condición si la resistencia de las

curadas en obra supera en 35 kg/cm2 al f´c especificado.

La colocación de estos productos con pulverizador, brocha o rodillo de

acuerdo al caso particular, debe realizarse lo antes posible luego del

desencofrado, mojando previamente el concreto para reponer pérdidas de

agua, que hayan ocurrido antes de la operación de curado. Cuando se aplica

sobre superficies frescas expuestas, debe ejecutarse apenas haya

desaparecido el agua superficial o esté por desaparecer.

9.- Inhibidores de corrosión

• Retardan el ingreso de cloruros hacia el acero de refuerzo• Están compuestos de Nitrito de Calcio• Aligeran el endurecimiento• Aumentan la durabilidad ante corrosión

10.- Reductores de contracción: Estos aditivos reducen la contracción plástica y la diferida reduciendo la fisuración del concreto fue introducida inicialmente en Estados Unidos en 1997.

11.- Inhibidores de hidratación: Estos aditivos duermen el concreto hasta por 72 horas, sin que se altere ninguna de sus propiedades o existan efectos secundarios



negativos. Mejoran las características resistentes del concreto, son muy útiles en el shotcrete vía húmeda y adecuados cuando se quiere transportar el concreto a distancias muy largas.

12.- Aditivos naturales

Acelerantes :

• Azúcar, dosis > 0.25% peso cemento• Urea, ácido láctico, ácido oxálico(pulidores de metal)

Plastificantes Retardadores :• Almidón, dosis = 0.10% peso del cemento• Azúcar, 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

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



ANEXOS

CLASIFICACIÓN DE ADITIVOS SIKA Y SUS NORMAS



CLASIFICACIÓN DE ADITIVOS SIKA SEGÚN NORMAS ASTM C 494 Y ASTM C 1017


Aditivos Para Concreto

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