Aditivos Arquitectura
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ADITIVOS DEL CONCRETO
UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO
VALDIZAN DE HUNUCOESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE ARQUITECTURA
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ING EDGAR G. MATTO PABLO SETIEMBRE 2010
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ADITIVOS DEL CONCRETO
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DEFINICIN
Productos capaces de disolverse en agua, que se adicionan
durante el mezclado en porcentajes no mayores del 5% de
la masa de cemento, con el propsito de producir una
modificacin en el comportamiento del concreto en su
estado fresco y/o en condiciones de trabajo.
Permiten la produccin de concretos con caractersticas
diferentes, han dado un creciente impulso a la
construccin y se consideran como un nuevo ingrediente,
con el cemento, el agua y los agregados.
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ANTECEDENTES
Antecedentes mas remotos concretos romanos en loscuales se incorpor sangre y clara de huevo.
La fabricacin del cemento portland (1850) y el desarrollo
del concreto armado, ocasion la necesidad de regular el
fraguado con el cloruro de calcio, patentado en 1885.
Al inicio del siglo XX se efectuaron intentos de estudiar
diferentes productos sin xito comercial.
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Primer antecedente de los aditivos qumicos modernos
empleo ocasional del sulfonato naftalenoformaldheido, que en 1930 fue utilizado para actuar
como dispersante en concretos, con adiciones de negro
de humo, destinado a carriles de pavimentos que por su
coloracin pudieran llamar la atencin de los
conductores de vehculos.
Registro de patente (1932) no se aplic por su costoelevado y por exceder los requerimientos de las
construcciones de concreto de esa poca.
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CLASIFICACIN,
segn las propiedades que modifican en el concreto.
En estado fresco
- Incrementar la trabajabilidad sin aumento de agua
o reducir el contenido de agua con similar
trabajabilidad.
-Retardar o acelerar el fraguado.
-Reducir o prevenir el asentamiento.
-Modificar los valores de exudacin.
-Reducir la segregacin.
-Mejorar la actitud al bombeo.
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En el concreto endurecido
-Acelerar la ganancia de resistencia temprana.
-Incrementar la resistencia.
-Mejorar la durabilidad frente a exposicin severa.
-Disminuir la permeabilidad.
-Producir expansin o controlar la contraccin.
-Incrementar la adherencia con las barras de acero.
-Impedir la corrosin de las barras de refuerzo.
-Controlar la reaccin lcali-agregado.
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Los aditivos responden a las siguientes normas:
Reductores de agua y
reguladores de fragua
ASTM C 494
NTP 334.088
Incorporadores de aire ASTM C 260
NTP 334.089
Cloruro de calcio ASTM D 98
Autocompactantes/fluidificantes ASTM C 1017
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La introduccin de los aditivos qumicos en el mercado
de la construccin, se efecta desde la dcada de los 50
de manera lenta pero progresiva debido a la prevencin
de muchos organismos como Bureau of Reclamations,
en los EE.UU.
La actividad de los aditivos fue presentada inicialmente
como algo misterioso y los productores aparecan como
modernos alquimistas. TE
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Las primeras normas ASTM se dieron en 1962 para
los siguientes tipos de aditivos:
1. Reductores de agua (Tipo A)
2. Retardadores (Tipo B)
3. Acelerantes (Tipo C)
4. Reductores de agua y retardadores (Tipo D)
5. Reductores de agua y acelerantes (Tipo E)
Los requerimientos de estas normas se refieren a la
performance de los concretos con aditivos,
especificando su desempeo en resistencia,
trabajabilidad y deformacin.
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1. Reductores de agua (Tipo A)
Reducen la cantidad de agua de mezcla necesaria para producir concreto de una consistencia dada.
Reducen la relacin a/c.
Disminuyen el contenido de cemento.
Aumentan el asentamiento.
Los reductores de agua tpicos disminuyen el contenido de agua aprox. del 5% al 10%.
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2. Retardadores (Tipo B)
Retardan el fraguado del concreto.
No disminuyen la temperatura inicial del concreto, en cambio aumentan la tasa de exudacin y la capacidad de exudacin del concreto.
Algunas veces se usan para: Compensar el efecto acelerador de la temperatura sobre
el fraguado del concreto.
Retardar el fraguado inicial del concreto en condiciones de colocacin difciles.
Retrasar el fraguado para tcnicas de acabado especiales.
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3. Acelerantes (Tipo C)
Aceleran el fraguado y desarrollan una rpida resistencia inicial del concreto.
El cloruro de calcio (CaCl2) es el aditivo acelerante ms utilizado especialmente en concretos sin armadura (refuerzo).
Acelerantes sin cloruros y no corrosivos se utilizan en concretos donde no se recomiendan los cloruros. Se formulan especialmente para su aplicacin en climas fros.
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3.1 Acelerantes: Mecanismos
a) Acelerantes de fraguado rpido:afectan principalmente al C3A. Usualmente son lcalis que ayudan a la disolucin de la slice y la almina e interfieren con la reaccin C3A-yeso.
b) Acelerantes de fraguado y endurecimiento:
afectan principalmente al C3S para catalizar la resistencia inicial. Son cidos o sales de cidos que ayudan a la disolucin de la cal.
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4. Reductores de agua y retardadores (Tipo D)
Reducen la cantidad de agua de mezcla necesaria para producir concreto de una consistencia dada, y retardan el fraguado del mismo (aprox. de 1 a 3 h).
5. Reductores de agua y acelerantes (Tipo E)
Reducen la cantidad de agua de mezcla necesaria para producir concreto de una consistencia dada, y que aceleran tanto el fraguado como el desarrollo de la resistencia temprana del mismo.
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ADITIVOS DE SEGUNDA GENERACIN
Dcada del 60 debido al desarrollo del concreto
premezclado, se llevaron a cabo investigaciones para una
nueva generacin de aditivos con elevados niveles de
reduccin de agua en las mezclas de concreto, que fueron
denominados superplastificantes o aditivos reductores de
agua de alto rango.
En Alemania se estudi la aplicacin de reductores de agua de
alto rango en base a sales de formaldehdo-melamina
sulfonato, que tuvieron gran desarrollo en la industria del
premezclado.
Paralelamente en Japn se investigaron productos a base de
sales de formaldehdo naftaleno sulfnicos, que fueron
empleados en Estados Unidos en concretos de alta resistencia.
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Los aditivos de segunda generacin fueron
normalizados por ASTM en 1970:
6. Reductores de agua de alto rango (Tipo F):
Reduce en 12% o ms, la cantidad de agua de
mezcla necesaria para producir concreto de una
consistencia dada.
7. Reductores de agua de alto rango y
retardadores (Tipo G): Reduce en 12% o ms,
la cantidad de agua de mezcla necesaria para
producir concreto de una consistencia dada y que
retarda el fraguado del mismo.
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Superplastificantes: Acciones
a) Absorcin por las partculas de cemento delos polmeros en la interfase slido/lquido.
b) Carga de las superficies de las partculas decemento con fuerzas electrostticas del mismosigno, que se repelen.
c) Aparicin de tensiones superficiales queaumentan la distancia entre partculas.
d) Incidencia sobre los procesos de hidratacin.
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Superplastificantes: Aplicaciones
Elementos congestionados de refuerzo de acero, de difcil acceso y reducida posibilidad de vibracin.
Cuando se requiere superficies de concreto uniformes y compactas.
Concreto colocado en baldes por medio de gras.
Incremento de resistencia.
Concreto bombeado.
Concreto en climas clidos.
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Superplastificantes: Recomendaciones de empleo
Controlar prdida de asentamiento despus del mezclado.
Efectos del mdulo de finura.
Interacciones qumicas con los diversos cementos.
Efectos adversos en el sistema de aire incorporado.
Calidad de acabado.
Realizar pruebas de resistencia y durabilidad frente a heladas.
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Superplastificantes: Economa
Tienen mayor costo que los plastificantes, sin embargo, las mejoras obtenidas pueden ser cuantificadas econmicamente para la justificacin de su empleo:
Incremento de resistencia.
Aumento de la facilidad y velocidad de colocacin.
Menor nmero de trabajadores requerido.
Reduccin del vibrado.
Aumento en la velocidad de construccin de los elementos.
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Concreto con baja relacin a/c y baja permeabilidad
a los Cl- (tablero de puente), se produce fcilmente
con reductores de agua de alto rango.
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En la actualidad una tercera generacin de aditivos se
introduce rpidamente, solucionando el problema de la
prdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al
concreto premezclado, en especial en regiones clidas.
En Per los aditivos qumicos se introducen a fines de
la dcada del 50, desarrollando un mercado restringido.
La primera norma de aditivos corresponde al ao de
1981 comprendiendo a los Tipos A,B,C,D, y E y
posteriormente en 1999 se dio la norma vigente
incluyendo los reductores de agua de alta performance.
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Requisitos fsicos:
ASTM C 494 / NTP 334.088
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Requisitos fsicos:
ASTM C 494 / NTP 334.088
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CRITERIOS PARA LA SELECCIN Y
USO DE ADITIVOS
- Establecer cual es la caracterstica principal del concreto
que es modificada por el aditivo, cuales son las
caractersticas secundarias que son modificadas en menor
medida y cuales son los parmetros a controlar, por
eventuales desarreglos que pudieran presentarse.
- Conocer el tipo de constituyente bsico del aditivo para
aprovechar la experiencia y las investigaciones existentes.
De ser necesario recurrir al anlisis de infrarrojo que
permite identificar el producto.
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- En los casos de aditivos reductores de agua, con
funcin de acelerar o retardar el fraguado
(especialmente en los del tipo de alto rango)
convienen evaluar la compatibilidad del aditivo con
el cemento utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta
que los cementos varan en la composicin de sus
constituyentes mineralgicos, el C3A, el C3S y los
lcalis solubles. TE
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ADITIVOS AUTOCOMPACTANTES
Este tipo de aditivo que se encuentra normalizado,
muchas veces se confunde con los aditivos reductores de
agua de alto rango. La norma los diferencia al prescribir
que deben producir un incremento de 9 cm en el
asentamiento, medido en el cono. Se normalizan dos
tipos, uno de ellos con propiedades retardantes.
Se utilizan para producir concreto fluido:
Concreto que tiene un asentamiento mayor que 190 mm
(71/2 pulg), pero que mantiene sus propiedades cohesivas.
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Concreto
fluido con alto
asentamiento
se coloca
fcilmente,
incluso en
reas con alta
congestin de
armadura.
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ADITIVOS PARA MEJORAR LA BOMBEABILIDAD
Inicialmente se emplearon aditivos reductores de agua de
alto rango en las mezclas de concreto premezclado.
Se requera aditivos que facilitaran mezclas deficientes en
finos o de graduacin incompleta, para reducir el problema
del taponamiento y mantener la presin de suministro.
Estos nuevos aditivos incrementan la productividad del
concreto bombeado mejorando la cohesividad, disminuyendo
la exudacin y limitando la segregacin del agua.
En los pases desarrollados el concreto premezclado
representa del 70 al 80%.
Se encuentran en proceso de normalizacin en ASTM.
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ADITIVOS PARA REDUCIR LA REACCIN LCALI-AGREGADO
Permiten reducir la expansin causada por la reaccin lcali-
agregado.
Se emplean principalmente sales de litio en porcentajes
vecinos al 1% y sales de bario, entre 2 y 7%, en relacin a la
masa de cemento.
La expansin de esta tcnica esta limitada por:
Poca experiencia de campo disponible sobre su
eficiencia.
Costo elevado con relacin a otras alternativas para
minimizar el riesgo (emplear cementos apropiados,
combinar agregados dainos con otros sanos, etc.).
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ADITIVOS E INHIBIDORES DE CORROSIN
Existen varios tipos de inhibidores de corrosin sea por
causa de la penetracin de cloruros o por la accin del CO2.
Los aditivos inhibidores de corrosin comercialmente
disponibles incluyen: nitrito de calcio o nitrito de sodio,
aminas, fosfatos y esteraminas.
Los inhibidores andicos, tales como los nitritos,
bloquean la reaccin de corrosin y estabilizan la pelcula
pasivadora de proteccin del acero.
Existen alternativas ms desarrolladas como las barras de
acero revestidas, proteccin catdica o barreras protectoras.
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ADITIVOS INCORPORADORES (inclusores) DE AIRE
Se utilizan para introducir y estabilizar, burbujas
microscpicas de aire en el concreto.
Mejora considerablemente la durabilidad de concretos
expuestos a ciclos de congelacin y deshielo.
Mejora la resistencia del concreto al descascaramiento de
la superficie causado por el uso de agentes descongelantes.
Mejora la trabajabilidad del concreto fresco y reduce o
elimina tanto la segregacin como la exudacin.
El aire incluido puede producirse en el concreto mediante
el uso de cemento con aire incorporado, con un aditivo
incorporador de aire, o con la combinacin de ambos.
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ADITIVOS PARA CONCRETO
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ADITIVOS DEL MILENIO
Los aditivos han pasado a ser un ingrediente ms,
conjuntamente con las adiciones minerales de los nuevos
concretos.
Los aditivos qumicos no solamente permiten reducir la
relacin a/c hasta 0,32, producir concretos trabajables sino
que dan como resultado materiales de resistencia superior
1000 kg/cm2 y mayor durabilidad ante diferentes
condiciones climticas.
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