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Aditivos y adiciones del concreto norma y
aplicaciones
ADITIVOS QUÍMICOS
Ing. Manuel Gonzales de la Cotera
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Los aditivos del concreto son 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 propósito de producir
una modificación en el comportamiento del
concreto en su estado fresco y/o en su desempeño
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, han dado un creciente
impulso a la construcción y se consideran como
un nuevo ingrediente, con el cemento, el agua y
los agregados.
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Los antecedentes mas remotos de los aditivos
químicos se encuentran en los concretos romanos
en los cuales se incorporó sangre y clara de
huevo. La fabricación del cemento portland
alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto
armado, ocasionó la necesidad de regular el
fraguado con el cloruro de calcio, patentado en
1885. Al inicio del siglo se efectuaron intentos
de estudiar diferentes productos sin éxito
comercial. El primer antecedente de los aditivos
químicos modernos se encuentran en el empleo
ocasional del sulfonato naftaleno formaldheido,
que en 1930 fue utilizado para actuar como
dispersante en concretos, con adiciones de negro
de humo, destinados a carriles de pavimentos que
por su coloración pudieran llamar la atención de
los conductores de vehículos.
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• 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 exudación
• Reducir la segregación
• 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 exposición
  severa
• Disminuir la permeabilidad.
• Controlar la expansión por la reaccion álcali
  agregado
• Incrementar la adherencia con las barras de
  acero de refuerzo
• Impedir la corrosión de las barras de refuerzo
• Controlar la reacción alcali-agregado.

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En la actualidad los aditivos responden a las
siguientes normas Reductores de agua y
reguladores de fragua ASTM C 494
NTP 334.088 Incorporadore
s de aire ASTM C 260
NTP 334.089 Cloruro de calcio
ASTM D 98 Autocompactantes
ASTM C 1017 Las normas peruanas como
las ASTM, normalizan los aditivos de acuerdo a
la función que cumplen. En la Comunidad Europea
normalizan los aditivos según sean aplicados a
pastas de cemento, morteros, concretos y
concretos proyectados.
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La introducción de los aditivos químicos en el
mercado de la construcción, se efectúa desde la
década de los cincuenta de manera lenta pero
progresiva debido a la prevención 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 aparecían como modernos
alquimistas. Los vendedores no conocían el
material de base del producto que ofrecían. 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.
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• 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)
• Los requerimientos de estas normas se dirigieron
  a la performance de los concretos, especificando
  su actividad en la resistencia, trabajabilidad y
  deformación del concreto.

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• 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 dos
  elementos precitados.

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Los lignosulfonatos son un subproducto de la
producción de pulpa de papel en base a la
madera. En la fabricación de aditivos predominan
los de tipo cálcico o sódico. Se les atribuye
la inclusión de pequeños porcentajes de aire en
el concreto. Con altos niveles de azúcares tienen
propiedades retardantes. Los aditivos
reductores de agua y acelerantes, generalmente
han consistido en lignosulfonatos con reducidas
adiciones de cloruro de calcio o forniato de
calcio.
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(No Transcript)
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En la década del 1960, especialmente por el
desarrollo del concreto premezclado, se llevaron
a cabo investigaciones para el desarrollo de 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 reductores de agua de alto rango en
base a las sales de formaldehído-melamina
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 sulfónicos, que
fueron empleados intensamente en Estados Unidos,
especialmente en concretos de alta resistencia.
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Estos aditivos llamados de segunda generación
fueron normalizados por ASTM en 1970,
incluyéndole como tipos F 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. 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.
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En Perú los aditivos químicos se introducen a
fines de la década del 50, desarrollando un
mercado restringido. La primera norma de aditivos
corresponde al año de 1981 comprendiendo 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. Cabe señalar que las
normas ASTM tienen un carácter de performance
mientras que las normas de la Comunidad Europea
tienen además especificaciones prescriptivas,
como son la homogeneidad, el color, la densidad
relativa, el contenido del extracto seco, el
valor del PH.
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• Establecer cual es la característica principal
  del concreto que es modificada por el aditivo,
  cuales son las características secundarias que
  son modificadas en menor medida y cuales son
  los parámetros a controlar, por eventuales
  desarreglos que pudieran presentarse.
• Conocer el tipo de constituyente básico del
  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.

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• En los casos de aditivos reductores de agua, con
  función 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 varían en su
  composición de sus constituyentes mineralógicos,
  el C3A, el C3S y los álcalis solubles.

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Aditivos Autocompactante 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. Estos aditivos permiten
que el concreto acceda en elementos con alta
cuantía de acero de refuerzo y facilite el
vaciado de grandes superficies con economía.
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• Los aditivos en el mercado son compuestos en base
  a los siguientes materiales
• - Formaldehído-melamina sulfónico
• - 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.

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Aditivos para mejorar la bombeabilidad Inicialme
nte los aditivos reductores de agua de alto
rango fueron empleados en las mezclas de concreto
premezclado, sin embargo, se requería aditivos
que facilitara mezclas deficientes en finos o
de graduación incompleta de los agregados, para
reducir el problema del taponamiento y mantener
la presión de suministro continuo. Los nuevos
aditivos en el mercado incrementa la
productividad del concreto bombeado mejorando la
cohesividad, disminuyendo la exudación y
limitando la segregación del agua. En los
países desarrollados el concreto premezclado
representa del 70 al 80. Estos aditivos se
encuentran en proceso de normalización en el
ASTM, procurando definir métodos de ensayos
apropiados.
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• Existen tres categorías de este tipo de
  aditivos
• Polímeros orgánicos solubles en agua sintéticos
  o naturales óxido de polietileno polímeros
  acrílicos.
• Floculantes orgánicos.
• Emulsiones de materiales orgánicos parafina,
  acrílicos y otros polímeros.

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Aditivos para reducir la reacción
álcali-agregados 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 esta limitada por el
costo de los aditivos y la prevención que existe
por la modificación de la resistencia.
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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.
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Aditivos e inhibidores de corrosión Existen
varios tipos de inhibidores de corrosión sea por
causa de la penetración de cloruros o por la
acción de CO2 del ambiente. Pese a ser conocido
durante décadas recién en 1960 fue identificado
y patentado el nitrito de calcio, que en
porcentajes de 3 de masa de cemento reduce la
expansión y no produce efectos adversos en el
concreto. También lignosulfonato de calcio. En
la tecnología del concreto existen alternativas
como son las barras de acero revestidas,
protección catódica o barreras protectoras.
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Aditivos del milenio 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 permite
reducir la relación a/c a porcentajes de 0.32,
producir concretos trabajables sino que dan
como resultados materiales de resistencia en mil
kilos por cm2 con durabilidad ante diferentes
condiciones climáticas.