adiciones, agua, aditivos y fibras

Agua, Adiciones Minerales Aditivos y Fibras.

Marlon Valarezo [email protected]

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Agua de amasadoy curado

12/04/2023 [email protected]

El agua para la confección de

hormigones• Indispensable para la hidratación del cemento

• Se adiciona para conferir docilidad (plasticidad y ciertos niveles de cohesión en el hormigón fresco): es el agua de amasado

• De esa agua de amasado el cemento va tomando la que necesita para su hidratación

• En general, la cantidad de agua de amasado es superior a la que el cemento necesita para hidratarse. El exceso es lo que genera la porosidad capilar


agua de amasado



hormigones• En la mayoría de los ambientes, el agua de

amasado puede perderse por evaporación antes de que la hidratación del cemento alcance un nivel conveniente (especialmente en las capas superficiales)

• El agua de curado no genera porosidad capilar; al contrario, hace que disminuya puesto que permite la formación de hidratos que van rellenando las cavidades capilares que ocupaba el agua

• Para lograr que continúe puede aportarse agua regando la superficie: es el agua de curado


agua de curado



hormigones• Todas las aguas poseen sustancias disueltas, en mayor o menor medida, pero sólo algunas de ellas podrían afectar el adecuado desarrollo de la hidratación del cemento

• Las normativas de todos los países, establecen límites para las distintas sustancias que pueden contener las aguas a las que cabe recurrir para confeccionar hormigones, es decir, para el agua de amasado y curado, sin distinguir entre amasado y curado

• No deben afectar por igual en el amasado que en el curado, pero no se suele hacer distinción


Análisis Típicos de Agua, ppm

Sustancia química Agua de abastecimiento

Agua de mar

Sílice (SiO2) 0 a 25 —Hierro (Fe) 0 a 0.2 —Calcio (Ca) 1 a 100 50 a 480Magnesio (Mg) 0 a 30 260 a 1410 Sodio (Na) 1 a 225 2190 a 12,200Potasio (K) 0 a 20 70 a 550Bicarbonato (HCO3) 4 a 550 —Sulfato (SO4) 2 a 125 580 a 2810Cloruro (Cl) 1 a 300 3960 a 20,000Nitrato (NO3) 0 a 2 —Total de sólidos disueltos 20 to 1000 35,000


Exponente de hidrógeno, pH

Generalmente no son las de mar ni las que handiscurrido en contacto con rocas calcáreas

Medida de la acidezAmasado

Anomalías en el fraguado y en el endurecimiento

Curado

Solubilización de la capa superficial

Aguas residuales, carbónicas, pantanosas,relacionadas con piritas o escorias de lignitos,...


Sustancias disueltasSales contenidas en el aguaResiduo secoAmasado

Anomalías en el fraguado y en el endurecimiento

Curado

Microfisuraciones en la capa superficial

Aguas de pozos próximos a terrenos salinos, aguas de mar o de filtraciones del mar,...


Sulfatos, SO4

Aguas que circulan o afloran en terrenosyesíferos, agua de mar o residuales de ciertasindustrias,...

Amasado

Ligera posibilidad de expansiones en la masa de hormigón endurecido

Curado

Expansiones y fisuraciones en la capa superficial

Los límites son más elevados con cementos SR


Ion cloruro, Cl-

Agua de mar o de filtraciones del mar,agua de determinados terrenos salinos,...

Amasado

Promueve la corrosión de las armaduras

Curado

Promueve la corrosión de las armaduras

Los límites son más extrictos en el hormigónpretensado


ACI 318 - Limites para Contenido de Iones Cloruro en el Concreto

Protección contra la corrosión del refuerzo: Concentraciones máximas de iones cloruro acuosolubles en concreto endurecido a edades de 28 a 48 días, provenientes de materiales cementantes, agua, agregados, no deben exceder los limites de la tabla 4.4.1

ASTM C1218 : Método para determinar iones de cloro soluble en agua en concreto y mortero.


Hidratos de carbono

Aguas residuales de industrias relacionadascon los hidratos de carbono

AzúcaresAmasado

Paralización o retraso del fraguado y del endurecimiento

Curado

Efectos irrelevantes


Sustancias orgánicas solubles en éter

Aguas residuales de industrias relacionadascon aceites o grasas

Aceites y grasasAmasado

Altera el proceso de fraguado y puede disminuir la adherencia pasta-árido

Curado

Efectos irrelevantes (ligera solubilización)


Criterios de Aceptación para Aguas Dudosas

Característica Límites Método de ensayo

Resistencia a la compresión, % mínimo de control a 7 días 90

ASTM C109 AASHTO T106INEN 488

Tiempo de fraguado, desviación del testigo, h:min

De 1:00 antes hasta 1:30 después

ASTM C191 AASHTO T131INEN 158

ASTM C94, AASHTO M157, INEN 1855


Ceniza Volante, Escoria, Humo de Sílice y Puzolanas Naturales

Materiales Cementantes Suplementarios

Son materiales que usados conjuntamente con el cemento portland, contribuyen a mejorar las propiedades del concreto endurecido, esto por sus propiedades hidráulicas o puzolánicas o ambas.

• Ceniza volante (Clase C)• Metacaolinita (arcilla calcinada) • Humo de sílice • Ceniza volante (Clase F)• Escoria• Esquisto calcinado


• Puzolana : La puzolana es un material silícico o silícico aluminoso que, cuando está en la forma de polvo fino y en presencia de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio liberado por la hidratación del cemento portland para formar silicato de calcio hidratado y otros compuestos cementantes.

• Puzolanas Naturales : Un material natural que también se puede calcinar y/o procesar (ejemplos: metacaolinita, cáscara de arroz, cenizas volcánicas, esquisto calcinado)


Clases de Puzolanas Naturales

Clase N Puzolanas naturales crudas o calcinadas, incluyen:

• Tierras diatomaceas

• Sílex opalino y esquistos

• Tufo y cenizas volcánicas o pumitas (piedras pómez)

• Arcillas calcinadas, incluyendo metacaolinita y esquisto calcinado

ASTM C 618 (AASHTO M 295)

Metacaolinita

Clase FCeniza volante con propiedades

puzolánicas

Clase C Ceniza volante con propiedades

puzolánicas y cementantes

Ceniza volante


Escorias Granuladas de Alto Horno

Grado 80Escorias con bajo índice de actividad

Grado 100Escorias con índice moderado de actividad

Grado 120Escorias con alto índice de actividad

ASTM C 989 (AASHTO M 302)

Humo de SíliceASTM C 1240

Es el subproducto finamente dividido resultante de la reducción del cuarzo de alta pureza con carbón en hornos eléctricos durante la producción de liga de silicio o ferrosilicio. El humo de sílice sube como un vapor oxidado de los hornos.


Cantidades Típicas en el Concreto

• Ceniza volante– Clase C 15% a 40%– Clase F 15% a 20%

• Escoria 30% a 45%• Humo de sílice 5% a 10%• Arcilla calcinada 15% a 35%

– Metacaolinita 10%• Esquisto calcinado 15% a 35%

Porcentaje en masa del material cementante


Efectos de los Materiales Cementantes Suplementarios en el Concreto Fresco

Reducido Ningún/poco efecto Ceniza

volante Escoria Humo de sílice

Puzolana NaturalAumenta

doVariado

Demanda de agua

Trabajabilidad

Sangrado y segregación

Contenido de aire

Calor de hidratación

Tiempo de fragauado

Acabado

Bombeabilidad

Fisuración por contracción plástica

Efectos de los Materiales Cementantes Suplementarios en el Concreto Endurecido

Reducido Ningún/poco efecto Ceniza

Volante Escoria Humo de Sílice

Puzolanas NaturalesAumenta

doVariado

Desarrollo de la resistencia

Resistencia a Abrasión

Resistencia a congelación-deshielo y descascaramiento por descongelantes

Contracción por secado y fluencia

Permeabilidad

Reactividad álcali-sílice

Resistencia química

Carbonatación

Color del concreto

Ataque de sulfatos


Aditivos para Concreto

• Inclusores de aire• Reductores de agua• Plastificantes• Aceleradores• Retardadores• Para Control de Hidratación• Inhibidores de corrosión• Reductores de contracción• Inhibidores de RAS• Colorantes• Aditivos diversos

Aditivos Inclusores de Aire

• Aumenta la durabilidad del concreto expuesto a:– Congelación-deshielo– Descongelantes– Sulfatos– Ambientes álcali reactivos

• Aumenta la trabajabilidad

ASTM C 260 o AASHTO M 154


ASTM C 260

Air-Entraining Admixtures for Concrete

12/04/2023 33

Aditivos Reductores de Agua

• Reducir el agua de la mezcla para producir un cierto asentamiento.

• Reducir la relación w/c• Reducir el contenido de

cemento• Aumentar el asentamiento.

Usos principales:

ASTM C494

AASHTO M 194 (tipo A) • Tipo A

– Reduce el contenido de agua 5% min.

– Retarda el fraguado (normalmente se adiciona acelerador)

• Tipo D – Reduce el contenido de agua 5%

min.– Retarda el fraguado

• Tipo E – Reduce el contenido de agua 5%

min.– Acelera el fraguado


ASTM C494

Chemical Admixtures for Concrete

35

Aditivos Reductores de Agua de Medio Rango

• Reducen el contenido de agua en 6% a 12%

• Reducen el contenido de cemento

• Reducen la relación agua-cemento

• Sin retraso• Facilitan la colocación y

el acabado

ASTM C 494 or AASHTO M 194


• Reducen el contenido de H2O del 12% a 30%

• La relación a/c reducida produce concretos con: – Resistencia a

compresión > 70 MPa

– Aumento de la resistencia inicial

– Reduce la penetración de iones

ASTM C 494 or AASHTO M 194

Aditivos Reductores de Agua de Alto Rango


Superplastificantes

Son esencialmente reductores de alto rango

En EE.UU., México y Ecuador: se conocen como plastificante.En Argentina y Chile, plastificante se refiere a reductores de agua convencionales.

Tipo 1 ― Plastificante

Tipo 2 ― Plastificante y Retardador

ASTM C 1017

• Producen concretos fluidos con alto asentamiento

(mayor o igual a 190 mm ).

• Reducen el sangrado (exudación).

• Los plastificantes con asentamiento extendido

reducen la pérdida de asentamiento.12/04/2023 [email protected]

Aditivos Retardadores

Usos principales:

•Colocación en

clima caluroso.•Colocación difícil.•Procesos

especiales de acabado.

ASTM C 494 o AASHTO M 194 (Type B),

Retardan el fraguado o la velocidad de endurecimiento


Aditivos AceleradoresASTM C 494 o AASHTO M 194 (Type C)

ASTM D 98

AASHTO M 144

Aceleran:• Hidratación (fraguado)• Desarrollo de la resistencia

en edades tempranas

Aceleradores a base de cloruro de calcio:n Aumentan contracción por secadon Corrosión potencial del refuerzo n Descascaramiento potencialn Oscurecen el concreto


Inhibidores de Corrosión

• Control de la corrosión del acero del refuerzo

• La dosis depende del nivel de cloruros previsto

Aditivos Reductores de Contracción

Inhibidores de RAS—Carbonato de Litio

Aditivos Colorantes (Pigmentos)


12/04/2023 44

12/04/2023 46

12/04/2023 47

ADITIVOS SOLTEC S.C.C.,(593) (2) 2238179MAÑOSCA 141 Y AV.10 DE AGOSTO Quito

ADMIX CIA.LTDA.,(593) (2) 2807938M.Ambrosi 711 Quito

AGRECONS S.A.(593) (4) 2395182Esmeraldas No. 401-A e/ Padre Solano y Luis Vernaza Guayaquil

Degussa CC EcuadorTel 593-2-256-6011FAX: 593-2-256-9272Sosaya 133Quito


Fibras• Acero• Vidrio• Sintéticas• Naturales


Efecto Tipo de Fibra

Reducción de la fisuración por contracción plástica

Sintética, Acero

Aumento de la resistencia tensión (tracción) Vidrio, Acero, Carbón

Aumento de la resistencia a flexión

Acero, Vidrio

Efectos sobre las Propiedades del Concreto


Fibras de Acero

Masa específica

relativa

Diámetro, µm

(0.001 pulg.)

Resistencia a tensión

(tracción), MPa

[kg/cm2] (ksi)

Módulo de elasticidad,

MPa[kg/cm2]

(ksi)

Deformación en la rotura,

%

7.80 100-1000 500-2600 210,000 0.5-3.5

(4-40)[5,100-27,000]

(70-380)[2100,000](30,000)


Métodos de Aplicación y Producción

• Mezcladas convencionalmente usadas en Capas superpuestas

• Concreto Lanzado.– Estabilización de cuestas– Revestimiento de túneles– Revestimiento de pozos de

minas de carbón – Concreto con fibras

impregnadas por lechada


Concreto con Fibras Impregnadas por Lechada (SIFCON)

Cemento 1000 kg/m3

(1686 lb/yd3)

Agua330 kg/m3

(556 lb/yd3)

Arena siliciosa 0.7 mm

860 kg/m3 (1450 lb/yd3)

Lechada de sílice13 kg/m3 (1.3

lb/yd3)

Reductor de agua de alto rango

35 kg/m3 (3.7 lb/yd3)

Fibras de acero (cerca de 10 Vol.-%)

800 kg/m3 (84 lb/yd3)


Fibras de vidrio


Propiedades de las Fibras de Vidrio

Tipo de fibra de vidrio

Masa específica

relativa

Diámetro,µm

(0.001 pulg.)

Resistencia a tracción,

MPa[kg/cm2]

(ksi)


MPa[kg/cm2]

(ksi)

Deforma-ción en

la rotura, %

E 2.54 8-15 2000-4000 72,000 3.0-4.8

(0.3-0.6)[20,000-41,000]

(290-580)

[730,000] (10,400)

AR 2.70 12-20 1500-3700 80,000 2.5-3.6

(0.5-0.8)[15,000-38,000]

(220-540)

[820,000] (11,600)


Fibras Sintéticas

• Acrílica• Aramida• Carbón• Nylon• Poliéster• Polipropileno

(Foto)


Propiedades. Fibras Sintéticas

Tipo de fibra de vidrio

Densidad relativa

Diámetro, µm

Resistencia a tensión (tracción),

MPa

Módulo de elasticidad, MPa

Deforma-ción en la rotura, %

Acrílica 1.18 5-17 200-1000 17,000-19,000 28-50Aramida 1.44 10-12 2000-3100 62,000-120,000 2-3.5

Carbón 1.90 8-0 1800-2600230,000-380,000

0.5-1.5

Nylon 1.14 23 1000 5,200 20Poliéster 1.38 10-80 280-1200 10,000-18,000 10-50Polietileno 0.96 25-1000 80-600 5,000 12-100Polipropileno 0.90 20-200 450-700 3,500-5,200 6-15


Tipo de fibra natural

Densidad relativa

Diámetro, µm (0.001

pulg.)

Resistencia a tracción, MPa

(ksi)


MPa (ksi)

Deformación en la

rotura, %

Celulosa de madera

1.50 25-125 (1-5)

350-2000 (51-290)

10,000-40,000 (1,500-5,800)

Sisal280-600 (40-

85)13,000-25,000 (1,900-3,800) 3.5

Coco 1.12-1.15100-400

(4-16)120-200 (17-

29)19,000-25,000 (2,800-3,800) 10-25

Bambú 1.5050-400

(2-16)350-500 (51-

73)33,000-40,000 (4,800-5,800)

Yute 1.02-1.04100-200

(4-8)250-350 (36-

51)25,000-32,000 (3,800-4,600) 1.5-1.9

Pasto elefante 425 180 (17) 4,900 (26) 4,900 (710) 3.6

Propiedades. Fibras Naturales


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Fuentes de consulta:• PCA-Portland Cement Association, Design and Control of concrete

Mixtures, 2004• Rodríguez, J., Hormigón-Apuntes de clase, Universidad de Granada,

2009• INECYC, Articulo sobre la producción de cemento en el Ecuador, 2008• Valarezo, M., www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo• Fotografías y artículos de internet.

Marlon Valarezo [email protected]


http://www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo

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