Aditivos

ÍNDICE INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….………………..….2 ADITIVOS……………………………………………………………………………….……….….…3 PORQUE SE DEBE USAR ADITIVOS…………...………………………………………...…3 CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS…………………………………………………………..4 ADITIVOS SEGÚN SU FINALIDAD……………….……………………………………….…..7 RELACIÓN ENTRE LA RESISTENCIA Y TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO……9 CRITERIO EN LA SELECCIÓN Y USO DE ADITIVOS QUIMICOS…….…….……..…10 NORMALIZACIÓN…………………………………………………………..……………….….…..10 LOS ADITIVOS EN EL PERU…………………………………………………………………….……11 ADITIVO DE SEGUNDA GENERACION……………………………..……………….…...11 CONTROL DE CALIDAD DEL ADITIVO………………………………..…………….…….12 ALMACENAMIENTO DE LOS ADITIVOS………………………………………………….12 CONCLUSION………………………………………………………………………………………..13 INTRODUCCIÓN Los aditivos son modificadores y mejoradores de las mezclas de concreto. Son productos solubles en agua, que se adicionan durante el mezclado. La importancia de los aditivos es que, entre otras acciones, permiten la producción de concretos con características diferentes a los tradicionales y han dado un creciente impulso a la construcción. Anteriormente el empleo de aditivos era discrecional (que se deja a la discreción o prudencia de la entidad determinada y no está sometido a regla o norma) se prescribían por razones de economía y constituían una alternativa al diseño de la mezcla de concreto. En la actualidad los aditivos han pasado a ser un ingrediente más, conjuntamente con las adiciones minerales de los nuevos concretos, que son cualitativamente diferentes a los concretos que han ocupado la mayor parte del siglo pasado. Los aditivos químicos no solamente permiten reducir la relación agua/cemento a porcentajes de 0.32 o producir concretos trabajables sino que dan como resultados materiales de resistencia superior a mil kilos por cm2 y superior durabilidad ante diferentes condiciones climáticas. En el siguiente trabajo veremos que es un aditivo, para que es utilizado en el concreto, las normas ASTM que lo dirigen y más para poder entender esta gran herramienta en la construcción. ¿Qué son los aditivos? Los aditivos son productos que se adicionan en pequeña proporción al concreto durante el mezclado en porcentajes entre 0.1% y 5% (según el producto o el efecto deseado) de la masa o peso del cemento, con el propósito de producir una modificación en algunas de sus propiedades originales o en el comportamiento del concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo en una forma susceptible de ser prevista y controlada.  Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo. 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. II.I El uso de aditivos está condicionado por: a) Que se obtenga el resultado deseado sin tener que variar sustancialmente la dosificación básica. b) Que el producto no tenga efectos negativos en otras propiedades del concreto. c) Que un análisis de costo justifique su empleo. ¿Por qué se debe usar aditivos? Los aditivos producen cambios en las propiedades del concreto que ocurren en el concreto fresco o endurecido.  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.  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.  Clasificación 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. Tenemos las siguientes formas para poder clasificarlas: Según la norma técnica ASTM-C494 es: a) TIPO A: Reductor de agua b) TIPO B: Retardante c) TIPO C: Acelerante d) TIPO D: Reductor de agua retardante e) TIPO E: Reductor de agua acelerante f) TIPO F: Súper reductor de agua g) TIPO G: Súper reductor de agua retardante Según el comité 212 del ACI 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. Según la norma francesa AFNOR P 18-123 Establecen una clasificación más amplia: Aditivos que modifican las propiedades 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. Aditivos que modifican el contenido de aire: - Incorporadores de Aire - Antiespumantes. - Agentes formadores de Gas. - Agentes formadores de Espuma. Aditivos que modifican la resistencia a las acciones físicas: - Incorporadores de Aire. - Anticongelantes. - Impermeabilizantes. 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. ADITIVOS SEGÚN SU FINALIDAD ADITIVOS PARA CONCRETOS LUIDIFICANTES Este tipo de aditivo que se encuentra normalizado, pese que a 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. Estos aditivos permiten que el concreto acceda en elementos con alta cuantía de acero de refuerzo y facilitan el vaciado de grandes superficies con economía, Los aditivos en el mercado son compuestos en base a los siguientes materiales: • Formaldehído-melarnina sulfórico • Formaldehído naftaleno sulfónico • Lignosulfonatos modificados • Una combinación de uno de los tipos enunciados con aditivos químicos de tipo A (reductor de agua); de tipo B (reductor y retardador) o de tipo E (reductor acelerador.) • También se utiliza altas dosificaciones del reductor tipo A y reductor acelerador de tipo E. ADITIVOS PARA CONCRETOS AUTO COMPACTANTES Estos aditivos constituyen un nuevo tipo de aditivo reductor de alto rango que modifica la plasticidad del concreto dotándolo de acentuada fluidez sin producir segregación. Su empleo es requerido por la industria de la prefabricación para reducir el tiempo de la puesta en molde y curado, además de eliminar en su totalidad los procedimientos de consolidación. Los procedimientos de normalización se encuentran en el comité de ASTM C 09 ADITIVOS PARA MEJORAR LA BOMBEABILIDAD Desde hace muchos años se obtiene en el mercado productos. Incrementan la productividad del concreto bombeado, mejorando la cohesión y limitando la segregación del agua. Estos aditivos mejoran las mezclas deficientes en finos o de graduación incompleta de los agregados. Reducen los problemas del taponamiento y permiten mantener la presión de suministro continuo. Estos aditivos se encuentran en proceso de normalización en el ASTM, procurando definir métodos de ensayos apropiados. ADITIVOS PARA CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE) Los aditivos convencionales normalizados también son empleados para mejorar las condiciones de aplicación del concreto lanzado. El cloruro de calcio como acelerador en cantidades no mayores M 2% y cuando se incorporan fibras metálicas, aditivos libres de cloruros. En las mezclas húmedas se emplean los reductores de agua y cuando es requerido incorporadores de aire, Sin embargo, se pueden encontrar en el mercado aditivos que mejoran el rendimiento y la performance de los concretos lanzados, que actúan sobre las siguientes características: Regular el fraguado inicial y final, generalmente entre 2 y 13 minutos. Incrementar el espesor de la capa proyectada y reducir el material de desperdicio. Incrementar la ganancia de resistencia y la resistencia final. Entre los componentes químicos se encuentra el aluminato de sodio, el hidroxido de sodio y potacio, la trietalolamina y el fluoruro de sodio: además se utilizan adiciones minerales como la microsilice, las puzolanas y excepcionalmente la betonita. ADITIVOS PARA REDUCIR LA REACCIÓN ÁLCALIAGREGADOS. Recientemente se ha desarrollado diversos tipos de aditivos que incorporados al concreto permiten reducir la expansión causada por la reacción álcali-agregado. Los aditivos químicos fueron aplicados inicialmente en la década de los 60 habiendo adquirido recientemente nueva presencia. Se emplean principalmente sales de litio en porcentajes vecinos al 1 % y sales de bario, entre 2 y 7%, en relación a la masa de cemento. La expansión de esta técnica está limitada por el costo de los aditivos y la prevención que existe por la modificación de la resistencia. Su empleo es restringido debido a que la información sobre experiencias es poca y su costo resulta elevado, con relación a otras alternativas para minimizar el riesgo. En efecto, es posible usar cementos apropiados, combinar los agregados dañinos con otros sanos. etc. La inclusión de este aditivo en el presente trabajo es con carácter referencial, pues no existe ningún requerimiento en nuestro medio. ADITIVOS E INHIBIDORES DE CORROSION Existen varios tipos de inhibidores de la corrosión del refuerzo de acero, sea por causa de la penetración de cloruros o por la acción de C02 del ambiente. Pese a ser conocido durante décadas el nitrito de calcio recién en 1960 fue identificado y patentado. Se ha comprobado que en porcentajes de 31% de masa de cemento reduce la expansión y no produce efectos adversos en el concreto. Otros tipos de inhibidores, con diferente forma de acción tienen diminuta presencia en el mercado, corno es el caso del lignosulfonato de calcio. Sin embargo, en la tecnología del concreto existen alternativas más desarrolladas como son las barras de acero revestidas, la protección catódica o las barreras protectoras. RELACIÓN ENTRE LA RESISTENCIA Y TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO Criterios en la selección y uso de aditivos químicos: Establecer cuál es la característica principal de¡ concreto que es modificada por el aditivo, cuales son las características secundarias que son modificadas en menor medida y cuáles son los parámetros a controlar, por eventuales desarreglos que pudieran presentarse. Conocer el tipo de constituyente básico de¡ aditivo para aprovechar la experiencia y las investigaciones existentes. De ser necesario recurrir al análisis de infrarrojo (que prescribe la norma para el control de homogeneidad) que permite identificar el producto. En los casos de aditivos reductores de agua, con función de acelerar o retardar el fraguado. (Especialmente en los del tipo de alto rango) conviene evaluar la compatibilidad del aditivo con el cemento utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta que los cementos varían la composición de sus constituyentes mineralógicos, aluminato y el silicato tricálcicos y los álcalis solubles. NORMALIZACIÓN 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 la actualidad los aditivos responden a las siguientes normas: Reductores de agua y reguladores de fragua: ASTM NTP C 494 334.088 Incorporadores de aire Cloruro ASTM D 98 de calcio ASTM NTP C 260 334.089 Fluidificantes: ASTM C 1017 Los aditivos en el Perú En Perú los aditivos químicos se introducen a fines de la década del 50', 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 contituyentes principales, fueron básicamente los siguientes: Los ácidos lignosulfonatos y sus sales. Los ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales. Las modificaciones y derivados de los elementos precitados. Aditivos de Segunda Generación En la década del 60, especialmente por el desarrollo del concreto premezclado, se llevaron a cabo investigaciones para una nueva generación de aditivos con elevados niveles de reducción de agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados superplastificantes o aditivos reductores de agua de alto rango. En Alemania se estudió la aplicación de superplastificantes en base a las sales de formaldehído-melam Ina sulfonato, productos que inicialmente se encontraban en el mercado para otros usos industriales, que luego tuvieron gran desarrollo en la industria del premezclado. Paralelamente en Japón se investigaron productos a base de sales de formaldehído naftaleno sulfánicos, que fueron empleados intensamente en Estados Unidos, especialmente en concretos de alta resistencia. Los aditivos llamados de segunda generación fueron normalizados por ASTM en 1970, incluyéndolos como tipos E y G en la norma de aditivos químicos; con propiedades de actuar como reductores de agua y como retardadores de fraguado. A diferencia de los reductores de primera generación, que permiten una reducción del contenido de agua al 95%, los reductores de alto rango llegan al 88% como mínimo. Cabe señalar que las normas ASTM tienen un carácter do performance mientras que las normas de la Comunidad Europea tienen además especificaciones prescriptivas, como son la homogeneidad, el color, la densidad relativa, el contenido de¡ extracto seco, el valor de¡ PH. En la actualidad una tercera generación de aditivos se introduce rápidamente, solucionando el problema de la pérdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al concreto premezclado, en especial en regiones cálidas Control de calidad del adictivo: Los adictivos al igual que el resto de ingredientes del mortero o concreto deben ser sometidos a control de calidad para verificar su homogeneidad y uniformidad en los diferentes lotes y el cumplimento de las características especificadas por el fabricante. Almacenamiento de los aditivos: Los aditivos se almacenarán siguiendo las recomendaciones del fabricante a fin de evitar la contaminación, evaporación y deterioro de estos, para esto se tendrá en cuenta los siguientes aspectos: Los aditivos líquidos serán protegidos del congelamiento o cambios de temperatura que puedan afectar sus características. b. No deberán ser almacenados por un periodo > a 6 meses desde la fecha del último ensayo de aceptación, debiéndose evaluar su calidad entes del empleo. c. No se utilizarán aditivos deteriorados, contaminados o aquellos cuya fecha de vencimiento se haya cumplido. CONCLUSIÓN Existen varios sistemas para incrementar la durabilidad y mejorar la apariencia y trabajabilidad del concreto para determinar los beneficios de cada uno de estos sistemas (ya sea que se usen solos o en combinación) es necesario determinar las expectativas de vida del elemento y realizar análisis del costo del ciclo de vida. Los aditivos cuyo comportamiento se conoce por experiencia a temperatura normal del ambiente pueden comportarse de manera diferente a temperaturas muy altas o muy bajas. Por su parte, los aditivos cuyo comportamiento se conoce cuando se emplean separadamente, pueden no ser compatibles cuando se utilizan juntos, por esta razón es esencial una prueba de mezcla para cualquier combinación de aditivos. Al ser descargados dentro de la mezcladora los aditivos, no solo se han de medir exactamente, también es importante que sean descargados de manera adecuada durante el ciclo de mezclado y en la dosificación correcta. Los cambios en el procedimiento de mezclado pueden afectar el comportamiento de los aditivos. Aun cuando el concreto es producido con las normas más restrictivas de construcción, los cloruros estarán presentes en el mismo e iniciarán la corrosión del acero de refuerzo. Inclusive aunque el humo de sílice incorporado en el concreto extiende el tiempo en que inicia la corrosión, es necesario añadir protección por medio de aditivos al concreto cuando se requieren diseños con tiempos de vida extendidos. Cabe decir que los inhibidores de corrosión son sustancias químicas en forma de aditivos que reducen la corrosión del metal. UNIVERSIDAD CATOLICA SEDES SAPIENTIAE Ingeniería Civil - 2014 3 3