Semana III

ADITIVOS 

Introducción:

En la actualidad gracias al progreso de la industria química y recientemente la nanotecnología, los aditivos han sido incorporadas al concreto, y actualmente podemos encontrar un sinnúmero de productos en el mercado que satisfacen la gran mayoría de las necesidades para los usuarios de concreto. 

 El éxito al usar los aditivos depende mucho de la forma de uso y de la acertada elección del producto apropiado. 

 Se ha progresado mucho en este campo y es conveniente que se informen ya que la eficacia depende en gran parte de esto.

Definición:

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. Esta definición excluye, por ejemplo, a las fibras metálicas, las puzolanas y otros.

Son sustancias añadidas a los componentes fundamentales del concreto con el propósito de modificar alguna de las propiedades y hacerlo mejor para el fin que se estime.

El uso de los aditivos esta 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.

Razones para empleo de aditivos:

a) Aumentar la trabajabilidad, sin modificar el contenido de agua.

b) Retardar o acelerar el tiempo de fraguado inicial.

c) Acelerar el desarrollo de la resistencia en la primera Edad.

d) Modificar la velocidad de producción de calor de hidratación. 

e) Reducir la exudación y sangrado. 

f) Incrementar la durabilidad y resistencia en condiciones severas de exposición.

g) Reducir la permeabilidad a los líquidos. 

h) Disminuir la segregación. 

i) Reducir la contracción. 

j) Incrementar la adherencia del concreto viejo y nuevo. 

k) Mejorar la adherencia del concreto con el refuerzo

Algunas de las razones para el empleo de un aditivo son:

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.

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.

Tipos de aditivos:

Plastificante reductor de Agua:
- Mejora la consistencia del concreto y reduce la cantidad de agua de mezclado requerida para producir concreto de consistencia determinada.

Retardador: 
Alarga el tiempo de fraguado del concreto 

Acelerador: 
- Acorta el tiempo de fraguado del concreto 

Plastificante y retardador:
- Reduce la cantidad de agua de mezclado y retarda el fraguado 

Plastificante y acelerador:
- Reduce la cantidad de agua de mezclado y acelera el fraguado 

Incorporadores de aire: 
- Aumentan la resistencia del concreto a la acción de las heladas por que introducen burbujas actuan como amortiguadores a la congelacion y descongelación 

Adhesivos:
- Mejora la adherencia con el refuerzo 

Impermeabilizante e inhibidores de corrosión.

Modo de uso 

Los aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre el 0.1 % y 0.5 % del peso del cemento. 

La utilización de aditivos no debería, con toda objetividad ser subestimada o menospreciada. 

 El efecto deseado y su uso lo describen los propios fabricantes pero algunos son desconocidos incluso por ellos, por lo que es importante que antes de su uso se realicen pruebas a fin de constatar las propiedades del material.

 El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla de concreto.

Normalizacion:

Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven de antecedentes, normalizan los aditivos de acuerdo a la función que cumplen en el concreto. En la Comunidad Europea las normas CEN normalizan los aditivos químicos según sean aplicados a pastas de cemento, morteros, concretos y concreto proyectados. Existen muchos otros tipos de aditivos, aún no normalizados, que tienen un nicho en el mercado. 
 La introducción de los aditivos químicos en el mercado de la construcción se efectúo en la década de los cincuenta, de manera lenta pero progresiva debido a la actitud conservadora de muchos organismos como el Bureau o Reclamation, 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 producto de base del material 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. 
 La rápida introducción de los aditivos en el mercado de la construcción motivó la atención de investigadores, registrándose los primeros eventos técnicos, entre ellos debemos señalar: el ''Internacional Symposium on Admixtures for Mortar and Concrete", Brussels, 1967, RILEM. También la primera y segunda ''internacional Conference on Superplasticizers in Concrete", de 1978 y 1981 organizado por ACICANMET. "Symposium on Superplasticizers in Concrete" Washington, D.C. 1978. Además, aparecen numerosos artículos técnicos en el Journal del ACI y en la revista Zement Kaip Gips. Es en este período que se afirma el conocimiento científico del comportamiento de los aditivos en el concreto. 
 Paralelamente se ha producido un proceso de concentración en la industria de aditivos, con inversión en investigación, desarrollo, procesos tecnológicos y control do calidad para satisfacer los requerimientos del usuario

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 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 constituyentes 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 
Los lignosulfonatos son materiales complejos obtenidos del proceso de producción de pulpa de papel de la madera.