SEMANA 3 - ADITIVOS

ADITIVOS

DEFINICIÓN

Son materiales orgánicos o inorgánicos que se añaden a la mezcla durante o luego de formada la pasta de cemento y que modifican, algunas características del proceso de hidratación, el endurecimiento e incluso la estructura interna del concreto.

El comportamiento de los diversos tipos de cemento Portland está definido dentro de un esquema relativamente rígido, ya que pese a sus diferentes propiedades, no pueden satisfacer todos los requerimientos de los procesos constructivos. Existen consecuentemente varios casos, en que la única alternativa de solución técnica y eficiente es el uso de aditivos. Cada vez se va consolidando a nivel internacional el criterio de considerar a los aditivos como un componente normal dentro de la Tecnología del Concreto moderno ya que contribuyen a minimizar los riesgos que ocasiona el no poder controlar ciertas características inherentes a la mezcla de concreto original, como son los tiempos de fraguado, la estructura de vacíos el calor de hidratación, etc. Cualquier labor técnica se realiza más eficientemente si todos los riesgos están calculados y controlados, siendo los aditivos la alternativa que siempre permite optimizar las mezclas de concreto y los procesos constructivos.

En nuestro país, no es frecuente el empleo de aditivos por la creencia generalizada de que su alto costo no justifica su utilización en el concreto de manera rutinaria; pero si se hace un estudio detallado del incremento en el costo del m3 de concreto y de la economía en mano de obra, horas de operación y mantenimiento del equipo, reducción de lazos de ejecución de las labores, mayor vida útil de las estructuras etc., se concluye en que el costo extra es sólo aparente en la mayoría de los casos, en contraposición a la gran cantidad de beneficios que se obtienen.

UTILIDAD

Los aditivos se emplean para aportarle propiedades especiales al concreto fresco o endurecido. Los aditivos pueden mejorar las características de durabilidad, trabajabilidad o resistencia de una mezcla dada de concreto. Los aditivos son utilizados para vencer difíciles situaciones de construcción, como son los vaciados (colados) en clima caliente o frío, los requerimientos del bombeo, los requerimientos de resistencias tempranas o las especificaciones de una relación agua/cemento muy baja.

CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES PRINCIPALES:

Su influencia se determina de acuerdo al agua y a la cantidad del agua que es necesario añadir a la mezcla para obtener la docilidad y compactación necesaria. Los áridos de baja densidad son poco resistentes y porosos.


Nos sirven para:
Una mejor trabajabilidad.
· Para regular el proceso de fraguado del hormigón.
· Modificar una o algunas de las propiedades del concreto.
· Facilitar el proceso de colocación del concreto.
· Obtener economía en los costos de producción del concreto.
· Ahorrar energía.

Son útiles para:

· Hormigones secos.
· Hormigones bombeados.
· Hormigones vistos.
· Hormigones fuertemente armados.


No se deben utilizar en:
· Hormigones blandos.
· Hormigones fluidos.


PRECAUCIONES EN EL EMPLEO DE ADITIVOS

El empleo de aditivos está sujeto a lo indicado en las especificaciones del proyecto o a la aprobación previa de la supervisión. Su empleo no autoriza a disminuir el contenido el contenido de material cementante de la mezcla. Los aditivos empleados deberán cumplir con los requisitos de la Norma NTP 339.086 o de las Normas ASTM ya indicadas.

Los aditivos empleados en obra deben ser del mismo tipo, marca, composición, concentración y comportamiento que los utilizados para la selección de las proporciones de la mezcla.

Los aditivos empleados deberán cumplir con los requisitos de las especificaciones de obra y de la Norma correspondiente, debiéndose cumplir las recomendaciones del fabricante.

Los aditivos deberán emplearse únicamente después de evaluar sus efectos, bajo condiciones similares a las de obra, en mezclas preparadas con los materiales a ser utilizados.

Esta evaluación es especialmente importante si se especifica tipos especiales de cemento, se emplea más de un aditivo, o los procesos de puesta en obra son efectuados en zonas de altas o bajas temperaturas ambiente.

El tipo y marca de aditivo elegido se mantendrá durante todo el proyecto. Corresponde al contratista demostrar a la supervisión que los aditivos seleccionados permiten obtener las propiedades requeridas, siendo ellos capaces de mantener la calidad, composición y comportamiento del concreto en toda la obra.

Los aditivos empleados en forma de solución no estable o suspensión deberán ser incorporados a la mezcla empleando equipo dispersante a fin de garantizar una adecuada distribución. La supervisión aprobará el procedimiento de incorporación seleccionado. Siempre que se empleen aditivos, el Proyectista y el Contratista deberán recordar que:

a. En determinados casos puede ser más conveniente variar el tipo o marca de cemento, la cantidad del mismo, la granulometría del agregado, o las proporciones de la mezcla.

b. Algunos aditivos tienen efecto sobre más de una propiedad del concreto, pudiendo actuar adversamente sobre una deseada.

c. El efecto de un aditivo puede ser modificado por los contenidos de cemento y agua de la mezcla; el tipo y la granulometría del agregado; y la forma y tiempo de mezclado.

Los aditivos que modifican las propiedades del concreto fresco pueden originar problemas si producen rigidización demasiado rápido o prolongación excesiva del tiempo de fraguado. Siempre debe verificarse estos aspectos mediante ensayos previos. En el empleo de aditivos siempre debe considerarse el límite máximo de ion cloruro permitido por unidad cúbica de concreto, expresado como porcentaje de ion cloruro en peso del cemento, el cual no excederá los valores indicados en la Norma Técnica E 0.60, o en la Recomendación ACI 318. Los cloruros de calcio o sodio, o los aditivos que contengan cloruros que no sean impurezas de los componentes del aditivo, no deberán emplearse en:

a. Concreto preesforzado o postensado.

b. Concreto con elementos embebidos de aluminio o fierro galvanizado.

c. Concretos colocados en encofrados de metal galvanizado.

d. Concretos masivos; y

e. Concretos colocados n zonas de climas cálidos.

La evaluación del costo de concreto debido al empleo de un aditivo dado, debe basarse en los resultados obtenidos en mezclas de características determinadas preparadas bajo condiciones similares a aquellas que se espera en obra. Ello es especialmente importante cuando las propiedades del concreto y los resultados obtenidos están directamente influenciados por las características del cemento y agregados, sus proporciones d mezcla, así como por la temperatura y humedad ambiente, así como por el tipo y condiciones de curado.

ALMACENAMIENTO Y MANEJO

- La mayoría de los aditivos son soluciones acuosas de químicos activos biodegradables. Estos dos factores definen las reglas generales para el almacenamiento.

- Los aditivos deben protegerse contra la congelación, pues la mayoría tienen puntos de congelación a, o por debajo de 0°C. Cuando un aditivo se congela, los químicos se cristalizan fuera de la solución y no regresan con rapidez a la solución al descongelarse.

- También, es necesario proteger los aditivos contra el calor, pues su degradación se acelera a temperaturas elevadas.

- Los aditivos deben almacenarse fuera de los rayos directos del sol y lejos de otras fuentes de calor. Muchas compañías de aditivos proporcionan empaques de colores ligeros y reflectantes para que los aditivos puedan reducir la absorción de calor.

- Por lo general, los aditivos contienen preservativos para reducir la biodegradación y extender la vida de anaquel. A pesar de esto, la actividad y efectividad de un aditivo gradualmente disminuirán con el tiempo. Por tanto, deben usarse en base al principio de que “el que llega primero sale primero”.

- Los aditivos normalmente son almacenados en el sitio en tambores de 200 lts. o en tanques de almacenamiento en grandes cantidades. Con frecuencia los proveedores de aditivos proporcionan, dan servicio y mantenimiento a los tanques de almacenamiento para líquidos en volumen. Los tambores deben ser manejados con cuidado.

USO

La mayoría de los aditivos se comercializan en forma de soluciones acuosas, a veces se venden en forma de polvos solubles en agua y eventualmente en pasta. Los aditivos líquidos se prefieren por la ventaja de encontrarse ya diluidos y facilitar la dosificación. Los aditivos en polvo son susceptibles a la humedad y es necesario cuidar su conservación.

TIPOS DE ADITIVOS


CONCEPTO:

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. 

SEGÚN LA 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

En el concreto endurecido:

• Acelerar la ganancia de resistencia temprana.

• Incrementar la resistencia.

• Mejorar la durabilidad frente a exposición severa,

• Disminuir la permeabilidad.

• Producir expansión o controlar la contracción.

• Incrementar la adherencia con las barras de acero de refuerzo.

• Impedir la corrosión de las barras de refuerzo.

• Controlar la reacción alcali-agregado

Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven de antecedentes, normalizan los aditivos de acuerdo a la función que cumplen en el concreto. En la Comunidad Europea las normas CEN normalizan los aditivos químicos según sean aplicados a pastas de cemento, morteros, concretos y concreto proyectados. Existen muchos otros tipos de aditivos, aún no normalizados, que tienen un nicho en e¡ mercado, a lo que nos referiremos al termino del presente trabajo.

La introducción de los aditivos químicos en el mercado de la construcción se efectúo en la década de los cincuenta, de manera lenta pero progresiva debido a la actitud conservadora de muchos organismos como el Bureau o Reclamation, en los EE.UU. La actividad de los aditivos fue presentada inicialmente como algo misterioso y los productores aparecían como modernos alquimistas.

Los vendedores no conocían el producto de base del material que ofrecian. Sin embargo los procesos eran simples, utilizando subproductos de la industria petrolera o subproductos industriales, como los lignosulfonatos brutos sin mayor eliminación de azúcares, provenientes de la fabricación del papel por vía química. 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 1950, 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, deformación y resistencia.

Los constituyentes principales fueron básicamente los siguientes:

* Los ácidos lignosulfonatos y sus sales. Los ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales.Las modificaciones y derivados de los elementos precipitados.

* Los lignosulfonatos son materiales complejos obtenidos del proceso de producciónde pulpa de papel de la madera.

* Los ácidos hidroxicarboxílicos tienen en su molécula grupos hidroxilos y carboxilos. Estos productos tienen diferentes 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, trabajabilidad, deformación y resistencia a sales, fueron básicamente los siguientes: y derivados de los elementos precipitados o de pulpa de papel de la madera.

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.

Normas Nacionales

Los aditivos que se utilicen en el concreto estarán sujetos a la aprobación previa del ingeniero.

Debe demostrarse que el aditivo es capaz de mantener esencialmente la misma composición y comportamiento en todo proceso que el producto usado, para establecer las proporciones del concreto.

Los aditivos utilizados en el concreto que contenga cementos expansivos deberán ser compatibles con el cemento y no producir efectos nocivos.

El clouro de calcio a los aditivos que contengan cloruro que no sea de impurezas de los componentes del aditivo, no deben emplearse en el concreto reesforzado.

Según el Artículo 29º de la EHE, es un componente del hormigón siempre que se justifique mediante los ensayos oportunos, que la sustancia agregada en las proporciones y condiciones previstas produce el efecto deseado sin perturbar excesivamente las restantes características del hormigón ni presentar peligro para la durabilidad del hormigón ni para la corrosión de las armaduras.

En ningún caso se emplearán aditivos sin el conocimiento del peticionario y sin la autorización de la dirección de Obra.