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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA
ADITIVOS PARA CONCRETO
INGENIERIA DE MATERIALES
INSTRUCTOR:
ING. DILBER ANTONIO SANCHEZ VIDES
PRESENTA:
LOPEZ CRUZ, ULISES ALFREDO
PORTILLO ORANTES, SERGIO JAASIEL
VILLEDA RIVAS, JONATHAN ALBERTO
CIUDAD UNIVERSITARIA, 21 DE NOVIEMBRE DE 2011
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Aditivos para concreto 2
ADITIVOS
Los aditivos son productos químicos solubles en agua que se agregan a la mezcla de
concreto con el propósito de producir una modificación en el comportamiento del concreto.
Estos pueden ser utilizados en estado sólido o liquido y se añaden durante el mezclado del
concreto o durante una operación adicional antes de la colocación del concreto, estos
aditivos deben aplicarse en cantidades no mayores al 1% de la masa de cemento.
Los aditivos permiten la producción de concretos con características diferentes a los
concretos tradicionales, entre las características que tienen los aditivos frente al concreto
fresco, están: incrementar la trabajabilidad sin aumento de agua o reduciendo el contenido
de agua, retardar o acelerar el fraguado, modificar el revenimiento, disminuir el sangrado,
reducir la segregación y mejoran la bombeabilidad del concreto.
En el concreto endurecido, los aditivos pueden 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 y Controlar la reacción alcali-agregado.
Las dosis de los diferentes aditivos son recomendadas por los fabricantes pero varían de
acuerdo a las circunstancias. La efectividad de los aditivos varía según sea su dosificación
en el concreto y también según sean los constituyentes de la mezcla.
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Debido al desarrollo del concreto premezclado, se realizaron 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 del
formaldehido- melamina sulfonato, productos que inicialmente se encontraban en el
mercado para otros usos industriales, pero que luego tuvieron un gran desarrollo en la
industria del premezclado.
En Japón se investigaron productos basados en sales de formaldehido naftaleno sulfánico,
que fueron empleados en los Estados Unidos, especialmente en concretos de altaresistencia. De los resultados de estas investigaciones los aditivos denominados de segunda
generación fueron normalizados por la ASTM 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.
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Aditivos para concreto 4
La norma ASTM C-494 sugiere la siguiente clasificación para los aditivos reductoresde agua y/o químicos controladores del fraguado:
y Tipo A Reductores de agua: Aditivo que reduce la cantidad de agua de mezcla
necesaria para producir concreto de una consistencia dada
y Tipo B Retardantes: Aditivo que retarda el fraguado del concreto
y Tipo C Acelerantes: Aditivo que acelera el fraguado y el desarrollo de la resistencia
inicial del concreto
y Tipo D Reductores de agua y retardantes: Aditivo que reduce la cantidad de agua de
mezcla necesaria dada y que retarda el fraguado del mismo.
y Tipo E Reductores de agua y acelerantes: Aditivo que reduce la cantidad de agua de
mezcla necesaria para producir concreto de una consistencia dada, y que acelera el
fraguado de la resistencia temprana.
y Tipo F Reductores de agua de alto rango o superfluidificantes: Aditivo que reduce
en 12% o más, la cantidad de agua de mezcla necesaria para producir
y concreto de consistencia dada
y Tipo G Reductores de agua de alto rango y retardantes o superfluidificantes y
retardantes.
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Aditivos para concreto 5
Reductores de Agua y Reductores de agua de Alto rango
Los aditivos reductores de agua, como su nombre lo indica, permiten una reducción en la
cantidad de agua de la mezcla.Para los aditivos reductores de agua, la cantidad de agua que se puede quitar de la mezcla
varía entre 5 y 15 %. Estos aditivos están formulados usualmente a base de ácidos
lignosulfónicos, ácidos hidroxíl-carboxílicos y sus sales, así como carbohidratos
procesados. El aditivo reductor de agua permite lograr una mejor resistencia y durabilidad
del concreto al reducir la relación agua-cemento, o bien obtener la misma resistencia
original reduciendo el consumo de cemento, otra posibilidad de aplicación consiste en dar
fluidez a la mezcla sin alterar la relación agua-cemento.
Existe una variedad de reductores de agua que permiten reducir el agua de mezcla en un
porcentaje mayor al normal, son llamados: reductores de agua de alto rango,
superplastificantes, o súper reductores de agua.
Estos aditivos permiten lograr una reducción del agua de mezcla hasta del 30 %
proporcionando la misma consistencia de la mezcla original, logran una gran ganancia en
resistencia al disminuir considerablemente la relación agua-cemento, se les emplea con
frecuencia en la elaboración de concretos de muy alta resistencia.
Tanto los aditivos reductores de agua de rango normal como los de alto rango o
superplastificantes trabajan de la siguiente manera: si se mezclaran exclusivamente el
cemento y el agua se formarían una especie de grumos difícil de dispersar, salvo que se
agregara mucha agua, esto último tendría por supuesto un impacto negativo en la
resistencia, al incluir al aditivo en la mezcla, las partículas de cemento absorben el aditivo y
tienden a repelerse, con lo cual se logra una mezcla fluida donde la cantidad de agua
requerida es menor.
Con los aditivos reductores de agua normalmente se obtiene una mayor resistencia porq se
disminuye la relación agua-cemento, en concretos con los mismos contenidos de cemento,
aire y revenimiento, la resistencia a los 28 dias, conteniendo un reductor de agua
(reduciendo la cantidad de agua), puede ser del 10% al 25% mayor que la resistencia de un
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concreto sin aditivo. A pesar de la reducción de agua, estos aditivos pueden aumentar la
retracción por secado (contracción por desecación). Normalmente el efecto del aditivo
reductor de agua sobre la contracción (retracción) es pequeño si lo comparamos a otros
factores mas significativos que causan las fisuras (agrietamientos) por contracción en
concreto.
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Aditivos para concreto 7
Desde el punto de vista químico, los aditivos plastificantes y superplastificantes pueden
clasificarse en las siguientes categorías:
Lignosulfonatos
Pertenecen a la primera generación de aditivos plastificantes para el hormigón y son aún
bastante utilizados dentro de la tecnología más simple de aditivos. Se extraen del proceso
de producción de celulosa dentro de la industria del papel. Se consigue una reducción de
agua de aproximadamente el 10%.
Naftalen sulfonatos y melamina sulfonatos
Son la segunda generación de plastificantes para hormigón. Los naftalen sulfonatos se
extraen del proceso de refinado del carbón. Comparados con los lignosulfonatos
proporcionan una mayor reducción de agua, de hasta un 25%. Los aditivos basados en
melamina sulfonatos están basados en polímeros sintéticos. La reducción de agua es similar
a la de los naftalenos, pero mejoran considerablemente las resistencias a edades tempranas.
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Suelen clasificarse entre la segunda y la tercera generación los copolímeros vinílicos,
polímeros sintéticos con moléculas de mayor tamaño que los anteriormente citados, que
proporcionan un mayor efecto plastificante, mejor dispersión de las partículas de cemento y
mayor reducción de agua (alrededor del 30%).
Policarboxilatos
Pertenecen a la última generación de superplastificantes. Químicamente se basan en
copolímeros de ácido acrílico y ésteres de estos ácidos (comúnmente denominados
policarboxilatos modificados) y, a diferencia de los plastificantes tradicionales, son
macromoléculas que poseen cadenas laterales que les confieren "forma de peine". La
síntesis específica de estas macromoléculas, especialmente de las cadenas laterales, es lo
que los hace mucho más específicos, ya que dependiendo de la aplicación concreta que se
busque, son capaces de variar enormemente la trabajabilidad del hormigón, o bien pueden
retrasar o acelerar de forma importante el fraguado, mejorar las resistencias iniciales y/o
finales, etc. Con este tipo de aditivos se pueden alcanzar reducciones de agua de hasta el
40%. Todas estas características ofrecen nuevas aplicaciones y hacen que se trate de
aditivos óptimos para la confección de hormigones autocompactantes, hormigones para
prefabricados, hormigones de altas prestaciones...
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Retardantes
Con el uso de este tipo de aditivos, se logra un retraso en el fraguado de la pasta de cemento
y se disminuye la perdida del revenimiento, con lo que se logra aumentar la trabajabilidad.
Los retardantes hacen también lento el endurecimiento de la pasta, aunque unas sales
pueden acelerar el fraguado pero inhibir el desarrollo de resistencia. Los retardantes no
alteran la composición o identidad de los productos de hidratación.
Este tipo de aditivos son útiles en la elaboración de concreto en clima cálido cuando el
tiempo de fraguado normal se acorta por la alta temperatura y que prolongan el tiempo de
transportación, colocación y compactación.
El retraso del endurecimiento se puede explotar para obtener acabados arquitectónicos de
agregado expuesto: el retardante se aplica a la superficie interior de la cimbra de modo que
el endurecimiento del cemento adyacente se retrase. El uso de retardantes puede afectar el
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diseño de estructuras por ejemplo, los colados masivos se pueden practicar con retraso
controlado de las partes del colado en lugar de construcción segmental.
Se necesita tener cuidado con el uso de retardantes ya que estos pueden inhibir totalmente
el fraguado y endurecimiento del concreto, como los retardantes se emplean en clima cálido
es importante observar que el efecto retardante disminuye a temperaturas altas y algunos
dejan de ser efectivos a temperatura ambiente extremadamente altas, alrededor de 60 °C.
Los retardantes tienden a aumentar la contracción plástica porque la duración de la etapa
plástica se extiende pero la contracción por secado no resulta afectada. La norma ASTM
494-92 requiere que los aditivos de Tipo B retarden el fraguado inicial por lo menos una
hora, pero no más de 3 ½ horas, en comparación con una mezcla de control. Se permite que
la resistencia a la compresión de tres días en adelante sea 10% menos que la resistencia de
control.
Los retardantes no disminuyen la temperatura inicial del concreto, en cambio aumentan la
tasa de sangrado (exudación) y la capacidad de sangrado del concreto.
LA reducción de agua obtenido con el aditivo retardante tipo B ASTM C 494 es
normalmente menor a aquella obtenida con el reductor de agua tipo A, Los aditivos tipo D
fueron creados para dar ambos resultados, reducción de agua y retardar el fraguado.
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Acelerantes
Su función principal es acelerar el desarrollo temprano de la resistencia del concreto, es
decir el endurecimiento. Aunque también pueden acelerar el fraguado. Si se requiere hacer
diferencia entre las dos funciones, puede ser útil referirse a las propiedades de aceleración
del fraguado.
La utilización de este tipo de aditivos, generalmente suele ser, cuando el concreto se va
colar a temperaturas muy bajas pero también puede utilizarse cuando se requiere hacer un
trabajo de reparación urgente o cuando se desea un desamoldado rápido.
Otros beneficios son que permite el acabado mas temprano de la superficie de concreto y la
aplicación de aislamiento de protección, y también poner la estructura más rápido en
servicio. A temperaturas muy altas pueden dar por resultado una velocidad demasiado alta
de desarrollo de calor de hidratación y el agrietamiento por contracción.
El acelerante más común empleado durante muchas décadas fue el cloruro de calcio,
especialmente en concretos sin armaduras (varillas de refuerzo) y debe cumplir con los
requisitos de la ASTM D 98 (AASHTO M 144) y NMX C 356
Ya que es efectivo para acelerar la hidratación de los silicatos de calcio. El cloruro de
calcio es un acelerante efectivo pero tiene un defecto serio: La presencia de iones de
cloruro en la vecindad del refuerzo de acero, favorece a la corrosión. Aunque las reacciones
de corrosión solo ocurren en presencia de agua y oxígeno, los riesgos a la presencia de
iones de cloruro en el concreto que contiene acero son tales que el cloruro de calcio nunca
deberá incorporarse al concreto reforzado; En el concreto pre esforzado los riesgos son
mayores. La norma ASTM C 494-92 incluye como requisito que cuando se use un aditivo
tipo C, el fraguado inicial, medido por la prueba de resistencia a la penetración prescrita en
la norma ASTM C 403-92 sea menos de una hora antes, pero antes de 3 ½ horas, que el de
la mezcla de control. El análisis precedente indica que ningún acelerante solo es aceptado.
Es útil observar que ha disminuido la demanda de acelerantes, ya que existen otros medios
de alcanzar una alta resistencia temprana, algunos son:
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Usando cemento de alta resistencia inicial.
Bajando la relación agua-cemento, a través de la adición de 60 a 120 Kg/cm3
(100 a
200 lb/yd3) de cemento.
Usando un reductor de agua.
Curando el concreto a altas temperaturas.
Sin embargo continúa el uso de acelerantes a bajas temperaturas de colado.
El cloruro de calcio no es un agente anticongelante. Si es usado en cantidades permitidas, el
cloruro de calcio no reducirá el punto de congelación del concreto más que unos pocos
grados, los intentos de proteger el concreto de la congelación por este método son
imprudentes, en vez de esto se deben tomar precauciones comprobadamente fiables durante
el clima frio.
Se recomienda prudencia en el uso de cloruro de sodio bajo las siguientes condiciones:
1. Concretos sujetos al curado a vapor.
2. Concretos que tengas metales distintos o inmersos, principalmente si estuvieren
conectados a la armadura de refuerzo.
3. Losas de concreto soportadas por cimbras (Encofrados) permanentes de acero
galvanizado.
4. Concretos coloridos.
No se deben usar cloruros de calcio o aditivos que contengan cloruros solubles en los
siguientes casos:
1. Construcción de estacionamiento.
2. En concreto pretensado debido al riesgo de corrosión del acero.
3. En concretos con aluminio inmerso (por ejemplo tubo-conductos), pues puede
ocurrir corrosión severa del aluminio, especialmente si el aluminio está en contacto
con la armadura inmersa de acero y el concreto está en un ambiente húmedo.
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4. En concretos que tengan agregados que, bajo las condiciones de ensayos
normalizados, se han mostrado potencialmente reactivos.
5. En concretos expuestos a suelos o agua que contengan sulfatos.
6. En losas de piso que se van a acabar en seco con llanas (fratas, flotas) metálicas.
7. Durante el clima caluroso en general.
8. En la colocación de concretos masivos.
La siguiente tabla muestra presenta las recomendciones de la ACI 318 ±Codigo de
construcción- para el contenido máximo de iones cloruro para la protección contra la
corrocion de la armadura pretensada y la de refuerzo.
Se mejora mucho la resistencia a la corrocion del acero inmerso con el aumento de la capa
de recubrimiento del concreto y con la disminución de la relación agua-cemento.
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Aditivos para concreto 14
Anexos
PRINCIPALES ADITIVOS, EFECTOS Y CAMPO DE APLICACIÓN
En la tabla siguiente se señalan los principales aditivos, sus dosis, las propiedades que
confieren al Concreto, las aplicaciones recomendadas y las limitaciones en su empleo.
En todo caso, siempre deben respetarse las indicaciones de los fabricantes de los aditivos:
ADITIVO Y DOSISUSUAL
PROPIEDAD QUECONFIERE AL
CONCRETO
APLICACIONESRECOMENDADAS
LIMITACIONES
Incorporador deAire0.03% a 0.05% del
peso del cemento
Incorpora microporos
al concreto
produciendo:
± Resistencia al hielo-deshielo.
± Mayor docilidad ± Menor permeabilidad
± Eventual exudación
± Protección al hielo-deshielo.
± Pavimentos. ± Protección contra
agentes químicos.
Menor resistencia
mecánica
Plastificantes oreductores de agua
0.1% a 0.4% del peso
del cemento
Mejorar la lubricación
entre partículas,
obteniéndose:
± Mayor docilidad conagua constante.
± Menor cantidad deagua para docilidad
constante. ± Mayor facilidad de
colocación ycompactación.
± Concretos
bombeados y premezclado.
± Colado deelementos estrechos
o prefabricados. ± Concretos de alta
resistencia.
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FluidificantesPara aumentar
docilidad 0.5% a
1.0% del peso del
cemento.
Para reducir agua a
1.0% A 3.0% del
peso del cemento.
Aumentan fuertementela docilidad,
permitiendo:
± Reducir el agua deamasado para
docilidad constante,con alto incremento
de resistencia.
± Colado de piezasestrechas y
difícilmenteaccesibles.
± Colado en tiempocaluroso.
± Concretos bombeados.
± Concretos de altaresistencia.
± Concretos para prefabricados.
± Reparaciones.
Su efecto dura un
plazo breve.
SuperplastificantesLas dosis
dependiendo del
fabricante fluctúan
desde 0.5% a 2% del
peso del cemento.
Aumentan las
resistencias como
reductores de agua, y
como fluidificantes,
aumentan la
docilidad.
En general, actúan
como reductores de
agua o fluidificantes
otorgando:
± Consistencia fluidasin disminución de
resistencias. ± Calidad homogénea,
mínima segregacióny exudación.
± Disminución deretracciones y
fisuración. ± Facilidad de
colocación y mayor rendimiento de la
faena del colado.
± Concreto
bombeado.
± Concreto pretensado.
± Concreto alta
resistencia. ± Concreto de buena
terminación. ± Concreto bajo agua.
± Morteros ylechadas de
inyección. ± Concreto para
elementos esbeltos,con alta densidad
de armaduras.
En sobredosis puede
provocar
segregación.
Aceleradores de
fraguado
Concreto no armado
1:2 a 15
(aditivo:agua)Concreto Armado
Máx. 1:6
(aditivo:agua)
medidas en peso
Aumentan las
resistencias iniciales.
± colado en tiempo
frío. ± concreto
proyectado. ± concretos
prefabricados. ± Reducción plazo
desmolde. ± Reparaciones.
Usualmente
contienen productos
corrosivos, por lo
que en el concreto
armado deben
extremarse las precauciones.
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Aditivos para concreto 16
Retardadores defraguado
0.3% a 1.5.% del
peso del cemento.
± Retrasan el inicio defraguado
manteniendo ladocilidad por más
tiempo. ± Reducen el riesgo de
fisuración al permitir la disipación del
calor de hidratación por más tiempo.
± Concreto en tiempocaluroso.
± Concreto premezclado.
± Concreto en masa. ± Transporte a gran
distancia. ± Evitar juntas frías.
± Concreto bombeado.
Sobredosificación
puede originar una
demora excesiva.
Impermeabilizante
0.5% a 4% del peso
del cemento
Disminuyen la
absorción de humedad:
± Aumentan laimpermeabilidad.
± Concretossubterráneos.
± Losas de cubiertas. ± Estanques de
Concreto
± Estucos exteriores. ± Pisos
impermeables.
El uso debe unirse a
una buena
dosificación,
compactación y
curado.
Expansoresreductores de agua
2 a 3 gr. por saco de
cemento.
Producen una ligera
expansión de la masa
de hormigón,
contrarrestando las
retracciones de éste.
± Relleno de
cavidades o grietas. ± Anclaje de pernos y
estructuras. ± Grouting.
± Relleno de vainasen concreto
comprimido.
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Aditivos para concreto 17
A continuación se presenta una tabla de aditivos según su clasificación dela American Society for Testing and Materials (ASTM)
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Aditivos para concreto 19
CONCLUSIONES
En los últimos años, se ha producido un proceso de concentración en la industria de
aditivos, con inversión en investigación, desarrollo, procesos tecnológicos y control de
calidad para satisfacer los requerimientos del usuario y en la actualidad.
Es importante entender los efectos específicos de los aditivos antes de usarlos, además
como señala la norma ASTM C 494-92, los efectos específicos pueden variar con las
propiedades y proporciones de los otros ingredientes de la mezcla.
Es de suma importancia saber que los aditivos no son remedio para ingredientes de mala
calidad y para proporciones de mezcla incorrectas ó el mal manejo de transportación,
colocación y compactación.