Aditivos Para El Concreto

ADITIVOS PARA EL CONCRETO

CURSO TECNOLOGA DEL CONCRETO28 de Abril de 2005

ADITIVOS PARA CONCRETO

Definicin:

Productos orgnicos o inorgnicos que introducidos en el concreto permiten modificar las propiedades en forma prevista y controlada: Trabajabilidad y exudacin en estado fresco. Tiempo de fraguado y resistencia de la pasta de

cemento. Resistencia, impermeabilidad y durabilidad en

estado endurecido.


COMPONENTES DEL CONCRETO

Cemento12%

Agregado Grueso

37%Aire3%

Agua15%

Aditivos1%

Agregado fino32%

Cemento Agregado Grueso Aire Agua Aditivos Agregado fino


Historia de los Aditivos: Son casi tan antiguos como los concretos; se cree

que la clara de huevo y la sangre pudieron ser usados como aditivos.

Entre 1875 y 1890 los franceses usaron yeso crudo o cloruro de calcio para controlar fraguados.

En 1895 se practicaron adiciones de cal grasa con el fin de mejorar la plasticidad.

Hacia 1905 se observa el poder retardante del azcar.


Historia de los Aditivos: En 1926 Feret, realiz ensayos con finos inertes y

no inertes como alumbre, jabn, calizas, carbonatos, silicatos, colorantes, etc.

Regade en 1929 introdujo zinc en mezclas retardando los fraguados.

En 1934 se comercializan los plastificantes. Entre 1939 y 1947 se inicia el uso de los

inclusores de aire. La comercializacin de los retardantes de

fraguado se dio solo hasta 1959.


Historia de los Aditivos: En resumen:

Con los aditivos de primera generacin los inconvenientes fueron la segregacin y la prdida de asentamiento.

Ms adelante con los aditivos de segunda generacin se gan en cohesividad, trabajabilidad y manejabilidad pero aument la exudacin.

Los aditivos de tercera generacin, de alta tecnologa como los hiperplastificantes, los aditivos para controlar la reaccin Alcali Slica, compensadores de contraccin y los modificadores de viscosidad, etc., han ayudado a solucionar problemas con concretos de altas especificaciones y requerimientos.


Definicin: Segn el Comit ACI 212, un aditivo se define

como un material distinto del agua, agregados y cemento hidrulico; que se usa como ingrediente en concretos o morteros y se aade a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado.

Modifican las propiedades del concreto hacindolo ms adecuado para las condiciones de trabajo.

CLASIFICACION DE ADITIVOS SEGN ASTM C-494 / ICONTEC 1299

Tipo A Aditivos reductores de agua Tipo B Aditivos retardantes Tipo C Aditivos acelerantes Tipo D Reductores de agua y retardantes Tipo E Reductores de agua y acelerantes Tipo F Reductores de agua de alto rango Tipo G Reductores de agua de alto rango y

retardantes


Clasificacin: Aditivos incorporadores de aire (ASTM C-260) Polvos minerales y estabilizadores (AFNOR P 18-

123) Modificadores de adherencia. Expansores de volumen

OTROS ADITIVOS

Inhibidores de corrosin Hiperplastificantes Aditivos para reaccin Alcali Agregado Expansores Impermeabilizantes integrales Acelerantes de resistencia

OTROS ADITIVOS

Reductores de contraccin Compensadores de contraccin Modificadores de viscosidad Aditivos para la colocacin de concreto bajo agua Ayudantes de bombeo Aditivos multipropsito Aditivos de rango medio


Por qu su uso?: Aumentar la trabajabilidad

sin aumentar el contenido de agua o reducir el contenido de agua manteniendo la manejabilidad.

Acelerar el desarrollo de resistencias.

Aumentar las resistencias. Retardar o acelerar los

fraguados. Reducir el desarrollo de

calor.


Por qu su uso?: Modificar la velocidad o aptitud

de exudacin. Aumentar la durabilidad o

resistencias a condiciones severas.

Controlar la expansin causada por los lcalis.

Reducir el flujo capilar del agua.

Reducir la permeabilidad. Produccin de concretos

celulares. Mejorar la penetracin y el

bombeo.


Aditivos que modifican las propiedades reolgicas del concreto fresco

Tensoactivos Se presenta defloculacin en las partculas de

cemento debido a la ionizacin de las molculas del aditivo.Mejora la hidratacinReduccin en el esfuerzo a friccin entre

partculas.


Tensoactivos Plastificantes Reductores de agua (Tipo A).

Caractersticas Incremento del asentamiento para una

relacin a/c dada.Reduce la cantidad de agua para un

concreto dado. Incremento de resistencias Incremento de durabilidadReduccin de permeabilidad.



Materias PrimasLignosulfonato de Sodio, Calcio y PotasioJabones de resinaSulfonatos (productos sintticos)Polmeros (Sales de hidrocarburos

sulfonados, melaminas y naftalenos)Poliglicoles (Catinico)



Mecanismo de accinFsica

Incorporacin de aire de algunos aditivos

QumicaReduccin en la velocidad de

hidratacin del cemento especialmente los aluminatos.

ADITIVOS PARA EL CONCRETOMECANISMO DE ACCION

Grano de Cemento

Molculas de aditivoIonizadas (aninico)

(individualizadas)

Accin Fsica: Incorporacin de aireAccin Qumica: Disminucin en la velocidad de hidratacin.Accin Fsico-qumica: Rebaja tensin superficial

ADITIVOS PARA EL CONCRETOMECANISMO DE ACCION

++

++

Particula de Cemento

Agua



EfectosTrabajabilidad del concreto en estado

frescoReduccin de agua hasta un 10% Incremento de resistencias en estado

endurecido.



EfectosSobre la incorporacin de aire

Incorpora del 0.3% al 2.5%

Efecto derivado de la reduccin de aguaAumento en la cohesin del concretoReduce la tendencia a la segregacin y

exudacin.Aumenta la impermeabilidad y

durabilidad


Tensoactivos Superplastificantes (Tipo F).

CaractersticasDispersin y adsorcin del cemento es ms

acentuada que los plastificantes.Aumento en la trabajabilidad sin modificar el

agua.Reduce agua hasta un 30%Concretos de altas resistencias.Concretos bombeados.



Materias primasProductos condensados de naftaleno

formaldehido sulfonado (Aninico)Resina melamnica y formaldehidos

(Aninico)Algunos tipos de lignosulfonatos (catinico)

Mecanismo de accinFsicaQumica


Molculas de aditivoadsorbida para lubricarlas partculas.

Granos de cementodefloculado



EfectosSe emplean en dosis mayores a los

reductores de agua (0.5% al 2%).La trabajabilidad se mantiene entre 30 y 60

minutos.Se pueden redosificarNo producen incorporacin de aire Incremento de resistencias.



Anlisis de resultadosCemento: 300 kg/m3Superplastificante: 1.2% del peso del cemento.

Asent T:F Aire R1 R3 R7 R28(cm) (h:m) (%) (kg/cm2)

TESTIGO 0.56 6 05:05 1.6 69 180 257 316CON ADITIVO 0.47 6 06:30 1.8 100 280 376 488Variacin (%) -16 45 55 46 48

A/C



Anlisis de resultadosCon dosis de aditivo de 1.2% se reduce

agua en un 16% Incremento de resistencias promedio en un

50% a todas las edades.Moderado efecto de retardo en el fraguado

inicial.


Retardantes de fraguado. Clasificacin Tipo B Retardantes Clasificacin Tipo D Retardantes

reductores de agua

ADITIVOS PARA CONCRETOQU SON?

Los retardantes y los retardantes - reductores de agua son productos que contienen: Azcares Glucosas Gluconatos Lignosulfonatos

MECANISMO DE ACCION DEL RETARDO

No est totalmente definido; sin embargo se sabe que el aditivo es adsorbido por los granos de cemento, generando en ellos una capa impermeable, la cual retarda el proceso de hidratacin.

MECANISMO DE ACCION DE LA PLASTICIDAD

Las molculas de aditivo adsorbidas se orientan en la superficie. La ionizacin de los filamentos o cadenas moleculares del aditivo produce una separacin de los granos de cemento individualizndolos lo que contribuye a la lubricacin, hidratacin y reduccin de los esfuerzos, aumentando el asentamiento, efecto que dura entre 40 50 minutos dependiendo del clima.

CULES SON SUS EFECTOS?

Varan segn el producto, concentracin del mismo, dosis aplicadas, temperatura ambiente y de los materiales.

Sobre el tiempo de fraguado: Los aumenta

El trmino describe el cambio del estado plstico al estado endurecido de una pasta de cemento (cemento + agua).


Sobre el calor de hidratacin: Lo disminuye.

Es el cambio de temperatura o ganancia de calor durante el tiempo de hidratacin de una pasta de cemento. El estudio de este comportamiento es importante debido a que una vez terminado el fraguado desciende la temperatura y se genera la contraccin de la pasta, generando fisuras.


Sobre las resistencias: Aumenta, por hidratacin.

La resistencia mecnica es la capacidad de un elemento para soportar diferentes fuerzas y formas de aplicacin; en ellas encontramos la resistencia a la compresin, flexin, abrasin, impacto, etc.


Sobre la retraccin: Las disminuye.

En condiciones normales las pastas de cemento, los morteros y concretos pierden volumen, se contraen, durante el tiempo de hidratacin y endurecimiento. La totalidad del fenmeno se presenta durante los tres primeros meses de hidratacin, siendo ms crtica los primeros siete das.


Prdida de manejabilidad: Incrementa el tiempo.

Conocida tambin como trabajabilidad, es la propiedad de las mezclas de cemento hidrulico para ser colocado y consolidado adecuadamente sin producir en ellas segregacin.

CUL ES SU USO ESPECIFICO?

Su funcin principal es retardar el fraguado de la pasta de cemento disminuyendo con esto la temperatura generada durante su hidratacin.

Mantiene fresca y trabajablela mezcla disminuyendo la

energa por vibrado

Permite un excelente transporte y manejo dentro

de la obra

Un concreto con retardo controlado garantiza un tiempo adecuado para lograr acabados de

excelente calidad

CUL ES SU MANEJO?

Los aditivos retardantes generalmente tienen una dosis baja, entre 0.2% y 0.5% respecto al peso del cemento, son dosificados en planta directamente con el agua de mezclado.

Su accin puede prolongarse por efectos relacionados con las bajas temperaturas del ambiente.

RECOMENDACIONES ESPECIALES

Generalmente un concreto modificado con un retardante genera mejores resistencias finales, pero una SOBREDOSIS NO PERMITIDA o DESCONTROLADA genera concretos de mala calidad.

RECOMENDACIONES ESPECIALES

Curados deficientes generan concretos con fisuras y de resistencias bajas.

La aplicacin de agua o agente curador debe hacerse por aspersin fina, formando niebla y mojando la superficie completamente; el curado con agua no es intermitente, debe ser constante durante al menos los 3 primeros das.


Aditivos que modifican el fraguado Acelerantes (Tipo C): Adelantan el inicio del

fraguado de la pasta obteniendo altas resistencias a edades tempranas.

Producto base:Cloruro de calcio, sdico, amnicoNitrito de CalcioAcido oxlico

Efecto

MECANISMO DE ACCION DE UN ACELERANTE

Estos aditivos aceleran la hidratacin del cemento haciendo ms porosa la partcula con lo cual el agua penetra con mayor rapidez y acelera la reaccin del cemento hacindolo endurecer en menor tiempo.

TIEMPO DE FRAGUADO POR RESISTENCIA A LA PENETRACION

(NTC 890 ASTM c-403)

CUL ES SU USO ESPECIFICO?

Su funcin principal es acelerar en forma controlada los tiempos de fraguado y permitir la obtencin de altas resistencias mecnicas a edades tempranas.

Este efecto aumenta el calor de hidratacin.

ADITIVOS PARA CONCRETOACELERANTES TIPO C

Acelerantes de fraguado y resistencias

Agilizar las operaciones de acabado

Reducir el tiempo de fraguado Agilizar el uso de las

formaletas Poner las estructuras ms

rpido al servicio Concretos vaciados en clima

fro Fabricacin de prefabricados

ADITIVOS PARA CONCRETOACELERANTES (TIPO C)

Acelerantes de fraguado y resistencias. Rpida rotacin de

formaletas Ej. Sistemas industrializados de construccin como tnel y manoportable.

Rpido postensionamiento

ADITIVOS PARA CONCRETOACELERANTES (TIPO C)

Acelerantes de fraguado y resistencias. Reparacin de estructuras de concreto para su

rpida apertura al trfico. Cortos peridos de bloqueos de vas en zonas de

abundante trfico. Rpida puesta en uso Reparaciones durante peridos de bajo trfico en

la va, como en las noches (Fast Track).


Acelerantes Instantneos de fraguado.

Usos: Concreto Lanzado Sello de filtraciones Muros de contencin Anclados

ADITIVOS PARA CONCRETO Plastificantes de rango medio (Tipo A Tipo F) Plastificantes retardantes (Tipo D) Plastificantes acelerantes (Tipo C) Superplastificantes retardantes (Tipo G)


Hiperplastificantes Productos Base

PolicarboxilatosPoliacrilatos

SUPERPLASTIFICANTES DE NUEVA GENERACION

Mecanismo de accin: Adems de las fuerzas de repulsin electrosttica existe repulsin estrica(resorte), permitiendo mayor dispersin y aislamiento de los granos.

Dispersin mejorada = Mejor trabajabilidad


Hiperplastificantes Policarboxilatos

Efectos:Reduccin de agua mayor al 30% con

menor dosis.Buena retencin del asentamiento.Frage normal.Resistencias iniciales altas.Reduccin de agua lineal. Incorporacin de aire.

ADITIVOS HIPERPLASTIFICANTES

QU ES UN CONCRETO AUTOCONSOLIDABLE?Es una mezcla de concreto que se puede compactar en todos los espacios de una cimbra exclusivamente usando su propio peso y sin la necesidad de compactacin por vibrado.


Hiperplastificantes Efecto

Colocacin de concreto en reas muy congestionadas con acero de refuerzo.

Fcil colocacinBajo costo debido a la reduccin de mano

de obra calificada.Bajo costo por concepto de equipo.

Menos ruido durante la colocacin.Menos vibracin.

PRUEBA DE ASENTAMIENTO

Objetivo: 600-670 mm

Cono de Abrams

D1+D22D1

D2

Molde llenado en una capa sin compactacin

PRUEBA DE ASENTAMIENTO

PRUEBA DE EMBUDO VEvala la capacidad de flujo a travs de una seccin restringida.

500 mm

4

2

5

m

m

1

5

0

m

m

75 X 75 mm

1

2

Tiempo de flujo deseado 8 s

PRUEBA DE EMBUDO V

PRUEBA CAJA L

Diferentes refuerzos, espacios vs. diseo demezcla3 refuerzos 14 mm, espaciado 39 mm

H2

H1

100

200

200

700

150

(H2/H1: proporcin de bloqueo 0.8)

280

2

0

0

45 35 35 45

Capacidad de llenado U

PRUEBA DE CAPACIDAD DE LLENADO

Objetivo: 80 %

A

150 mm

2

2

0

m

m

7 x 50 = 350 mm

5

0

m

m

Tubo de cobre ( = 16 mm)

A X 100220 X 350Capacidad de llenado =

PRUEBA DE CAPACIDAD DE LLENADO

ADITIVOS PARA CONCRETOINCORPORADORES DE AIRE

(ASTM C-260) (NTC 1032)

ADITIVOS PARA CONCRETOS

Incorporadores de Aire Qu son?

TensoactivosSurfactantesResinas de sales de maderaDetergentes sintticosLignosulfonatosAcidos y resinas cidas y sus salesSales de etanolamina.

ADITIVOS DE CONCRETOCMO FUNCIONAN LOS INCORPORADORES DE AIRE?

Molcula de incorporadorde aire rodeando la burbujaA A

A

C

C

CW Molcula de incorporador

de aire adsorbida en elcemento

W = AguaA = AireC = Cemento


Incorporadores de aire Caractersticas

Mayor fluidez, mayor poder lubricante, mayor cohesin.

Menor segregacin, menor exudacin.Mayor adherencia del concreto al acero por no

acumulacin de agua.Evita formacin de lechada superficial.Disminuye resistencias a la compresin entre

3% y 5% por cada 1% de aire.


Incorporadores de aire Caractersticas

Permite reduccin de agua y compensacin de resistencias.

Da propiedades impermeables por eliminar capilaridad.

Mayor resistencia a agentes agresivos por la impermeabilidad.

Mayor durabilidad.

REDUCCION DE LA PERMEABILIDAD POR INCORPORADORES DE AIRE

Air Entrained Concrete Non-Air Entrained Concrete

Water movement slowed by air bubbles Water permeates through matrix

ADITIVOS PARA MITIGAR LA REACCION ALCALI SILICA (ASR)

QU ES ASR?

Es la reaccin que ocurre entre los hidrxidos y lcalis (Sodio y Potasio) producidos por el cemento Portland al hidratarse y la slica reactiva presente en los agregados utilizados para la produccin del concreto.

REACCIN ALCALI - SILICA (ASR)

Los productos de esta reaccin son geles lcali slicalos cuales pueden causar expansin y agrietamiento del concreto en servicio.

Silice(agregado)

Alcalis(cemento)

Gel

Gel H2O (ambiente)

Expansin, fractura

+

+

QU SE NECESITA?

Slica reactiva del agregado del concreto Alcali del cemento Humedad 80%.

Slica reactiva

Humedadsuficiente

AlcaliSuficiente

MAPA DE GRIETAS EN UN PUENTE

GRIETAS EN FORMA DE Y TIPICAS DEL ASR

PUENTE

CRAQUEO SEVERO ASOCIADO CON UN ASR EN UN PAVIMENTO DE CONCRETO REFORZADO

GRIETAS EN LOS DOS LADOS DE LA PLACA

LOS DAOS SON MAS SEVEROS Y MAS RAPIDOS SI HAY TEMPERATURA

CMO CONTROLAR LA REACTIVIDAD ALCALI SILICA EN CONCRETO?

Usar agregados no reactivos Usar cemento de baja alcalinidad Usar aditivos minerales como Fly Ash Usar aditivos base litio

USOS POTENCIALES DE LOS ADITIVOS PARA ASR

Puentes Presas Vas Parqueaderos Tneles Prefabricados

TRATAMIENTO DEL ASRCONCRETO ENDURECIDO

Hay dos aspectos para manejar el ASR en concreto endurecido: Mitigar la expansin Reparar el dao existente

Reducir la expansin por ASR de manera temprana puede alargar la vida de la estructura y retardar el tiempo para reparaciones o reconstruccin si fuera necesario.

ADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOCLASIFICACION DE ADITIVOS SEGN ASTM C-494 / ICONTEC 1299ADITIVOS PARA EL CONCRETOOTROS ADITIVOSOTROS ADITIVOSADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOMECANISMO DE ACCIONADITIVOS PARA EL CONCRETOMECANISMO DE ACCIONADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA EL CONCRETOADITIVOS PARA CONCRETOADITIVOS PARA CONCRETOQU SON?MECANISMO DE ACCION DEL RETARDOMECANISMO DE ACCION DE LA PLASTICIDADCULES SON SUS EFECTOS?CULES SON SUS EFECTOS?CULES SON SUS EFECTOS?CULES SON SUS EFECTOS?CULES SON SUS EFECTOS?CUL ES SU USO ESPECIFICO?CUL ES SU MANEJO?RECOMENDACIONES ESPECIALESRECOMENDACIONES ESPECIALESADITIVOS PARA EL CONCRETOMECANISMO DE ACCION DE UN ACELERANTETIEMPO DE FRAGUADO POR RESISTENCIA A LA PENETRACION (NTC 890 ASTM c-403)CUL ES SU USO ESPECIFICO?ADITIVOS PARA CONCRETOACELERANTES TIPO CADITIVOS PARA CONCRETOACELERANTES (TIPO C)ADITIVOS PARA CONCRETOACELERANTES (TIPO C)ADITIVOS PARA CONCRETOADITIVOS PARA CONCRETOADITIVOS PARA CONCRETOSUPERPLASTIFICANTES DE NUEVA GENERACIONADITIVOS PARA CONCRETOADITIVOS HIPERPLASTIFICANTESADITIVOS PARA CONCRETOPRUEBA DE ASENTAMIENTOPRUEBA DE ASENTAMIENTOPRUEBA DE ASENTAMIENTOPRUEBA DE EMBUDO VPRUEBA DE EMBUDO VPRUEBA CAJA LPRUEBA DE CAPACIDAD DE LLENADOPRUEBA DE CAPACIDAD DE LLENADOADITIVOS PARA CONCRETOINCORPORADORES DE AIRE(ASTM C-260) (NTC 1032)ADITIVOS PARA CONCRETOSADITIVOS DE CONCRETOADITIVOS PARA CONCRETOADITIVOS PARA CONCRETOREDUCCION DE LA PERMEABILIDAD POR INCORPORADORES DE AIREADITIVOS PARA MITIGAR LA REACCION ALCALI SILICA (ASR)REACCIN ALCALI - SILICA (ASR)QU SE NECESITA?MAPA DE GRIETAS EN UN PUENTEGRIETAS EN FORMA DE Y TIPICAS DEL ASRPUENTECRAQUEO SEVERO ASOCIADO CON UN ASR EN UN PAVIMENTO DE CONCRETO REFORZADOGRIETAS EN LOS DOS LADOS DE LA PLACALOS DAOS SON MAS SEVEROS Y MAS RAPIDOS SI HAY TEMPERATURACMO CONTROLAR LA REACTIVIDAD ALCALI SILICA EN CONCRETO?USOS POTENCIALES DE LOS ADITIVOS PARA ASRTRATAMIENTO DEL ASRCONCRETO ENDURECIDO

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