Aditivos en concreto

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

CAJAMARCA

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

DE CONSTRUCCION

Período 2014-II

ADITIVOS

PARA

CONCRETO

¿Que son los aditivos

para concreto?

Materiales adicionales al agua, agregados, cemento

y refuerzo con fibra, empleados como ingredientes

del concreto o mortero, añadidos inmediatamente

antes o después del mezclado.

(ComitéACI 116.R-2)

Características Generales

Materiales orgánicos e inorgánicos

Modificación dirigida del comportamiento del

concreto en estado fresco y/o endurecido

Tendencia internacional a usarlos como un

componente normal

Frecuentemente se desconocen sus propiedades y

potencial de uso

Herramienta fundamental en el balance

económico de riesgos calculados en las obras

Clasificación General

ASTM C-494

• Tipo A Reductores de agua

• Tipo B Retardadores

• Tipo C Acelerantes

• Tipo D Reductores de agua & Retardadores

• Tipo E Reductores de Agua & Acelerantes

• Tipo F Reductores de agua de alto rango

• Tipo G Reductores de agua de alto rango & Retardadores

• ASTM C-260 Incorporadores de aire

• Aditivos Minerales

• Curadores

• Nuevas tecnologías

¿Que son los

reductores de agua?

Aditivos que incrementan el asentamiento o trabajabilidad del mortero o concreto fresco sin aumentar el contenido de agua inicial O mantienen la trabajabilidad permitiendo reducir una cierta cantidad de agua de mezcla, siendo el efecto debido a factores diferentes al aire incorporado.

(Comité ACI 116.R-2)

Pueden usarse como plastificantes, como reductores de agua o como ambos.

Beneficios Generales

de los aditivos Plastificantes-

Reductores de agua

En las propiedades del concreto fresco :

• Disminución de la relación Agua/Cemento

• Mejora en la trabajabilidad, bombeabilidad, colocación y acabado superficial.

• Reducción de segregación

• Ahorro de cemento

• Mayores rendimientos en los procesos constructivos

Beneficios Generales

de los aditivos Plastificantes-

Reductores de agua

En las propiedades del concreto endurecido :

• Resistencia mejorada

• Disminución de la permeabilidad.

• Incremento de la durabilidad

• Calidad más controlada

50

150

250

350

450

550

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Relación A/C

Resi

sten

cia

en

kg

/cm

2

Sin aire incorporado Con aire incorporado

Efecto de la relación

A/C en la resistencia

en compresión

Agua/Cemento = 0.35

Slump = 1/2 pulg.

Sin vibrar Vibrado

100 kg/cm2 690 kg/cm2

Resistencia en compresión

Efecto de la compactación

en un concreto convencional

Agua/Cemento = 0.35

Slump = 1/2 pulg.

Sin vibrar Vibrado

490 kg/cm2 690 kg/cm2

Resistencia en compresión

Efecto de la compactación

en un concreto plastificado

A/C

a/c - 0.23 - 0.27

a/c = 0.36 - 0.40

SL

UM

P, p

ulg

..

Agua para

Hidratación

Contenido de Agua

12

10

8

6

4

2

-2

0

Curvas A/C vs Plasticidad

Tipos de Plastificantes-

Reductores de Agua

• Convencionales

• Rango medio

• Alto rango

Sin aditivo

Alto Rango

Convencional

Rango Medio

Plastificantes - Reductores

Plastificantes – Reductores

Convencionales

(ASTM C - 494 Tipo A)

Efecto de Superficie Lubricante

Reducción Agua hasta 5%

Dosificación usual 0.2% a 0.5% del peso del cemento

Concretos con Slump hasta 5”

Concretos con relación A/C moderada a alta

Reductores de agua

Convencionales

A/C

A/C=- 0.23 - 0.27

A/C - 0.36 - 0.40

SL

UM

P, p

ulg

..

Agua para

Hidratación

Contenido de agua

12

10

8

6

4

2

-2

0

Curvas A/C vs Plasticidad

Cuando se usan en dosis alta :

Inconvenientes de los

plastificantes-reductores

de agua convencionales

• Exudación excesiva

• Poca economía de cemento

• Retardo en fraguado inicial

• Desarrollo lento de resistencia

Plastificantes - Reductores

de Rango Medio (ASTM C-494 A y F )

• 5%-15% de reducción de agua

• Slumps de 5 - 8 pulg.(125 - 200 mm)

• Concretos con A/C moderada a baja

• Efecto de superficie incrementado

• Resistencias iniciales y finales altas

• Se usan en combinación con los de alto rango para relaciones Agua/Cemento muy bajas

• Muy buen acabado superficial

• Dosis usual 0.5% a 1% del peso del cemento

• Fraguado inicial controlado

Reductores de agua

Convencionales

Reductores de agua

de rango medio

A/C

A/C = 0.23 - 0.27

A/C = 0.36 - 0.40

SL

UM

P, In

.

Agua para

Hidratación

Contenido de agua

12

10

8

6

4

2

-2

0

Curvas A/C vs Plasticidad

Plastificantes - Reductores de agua

de alto Rango (Superplastificantes) (ASTM C - 494 Tipo F, ASTM C - 1017)

• Efecto aniónico multiplicado

• Acción lubricante de duración variable slump > 6”:

1era Generación 1960’s - 30’a 45’(uso en obra)

2da Generación 1970’s - 1 hr. (uso en planta)

3era Generación 1980’s - 2 hrs.(uso en planta)

• Reducción de agua notable :

• 1era Generación 1960’s - 15% a 20%

• 2da Generación 1970’s - 20% a 30%

• 3era Generación 1980’s - Hasta 40%

• Dosis usual 0.5% a 2.0% del peso del cemento

• Ventajas : Mejoramiento excepcional de la

trabajabilidad, rapidez en vaciados, concretos de alta

resistencia, aceleración de resistencias, reducción de

trabajo de compactación, bombeo a grandes alturas,

disminución de mano de obra, mejores acabados en

concreto expuesto, baja permeabilidad.

• Precauciones : Incrementar finos, evitar

sobredosificación, mayor presión en encofrados

• Relaciones A/C muy bajas

• Slump de 8” a 12”

• Concreto fluido

Reductores de agua

convencionales

Reductores de agua

de rango medio

Reductores de agua

de alto rango

A/C

A/C=- 0.23 - 0.27

A/C=- 0.36 - 0.40

A/C - 0.29 - 0.31

SL

UM

P, In

.

Agua par

Hidratación

Contenido de agua

12

10

8

6

4

2

-2

0

Curvas A/C vs Plasticidad

Aditivos para control

del fraguado del concreto

• Acelerantes

– De endurecimiento

– De resistencia

– De endurecimiento y resistencia

• Retardadores

– De endurecimiento

Tiempo de fragua vs

disminución temperatura

del concreto fresco

Tiempo de

Temperatura fragua aprox.

70 ºF (21 ºC) 6 Horas

60 ºF (16º C) 8 Horas

50 ºF (10 ºC) 11 Horas

40 ºF (4 º C) 14 Horas

30 ºF (-1 ºC) >19 Horas, inicio congelamiento

20 ºF (-7 ºC) Se detiene hidratación y se

congela

Effect of Low Temperature on Concrete Compressive Strength

Age of test, days

100

80

60

40

20

0

120

3 7 28 90 365

40°F(4°C)

1

140

55°F(13°C)

73°F(23°C)

Compressive Strength, %

of 28 Day, 73°F (23°C) Cured Conc

rete

Cast and cured at indicated temperature for 28 days, and then

cured at 73°F (23°C) until test age.

Efecto de las bajas temperaturas en la

resistencia en compresion del concreto

Vaciado y curado 28 días a la temperatura indicada,

y luego curado a 73 ºF (23 ºC) hasta la edad de ensayo.

Edad en dias

Res

iste

nci

a f´

c en

% d

e f

´c 28

dia

s

C

on

cret

o c

ura

do

a 7

3ºF

(2

3ºC

)

100

80

60

40

20

0

3 6 9 12 18 24

Per

cen

tag

e o

f

Sta

nd

ard

28

-Da

y C

om

pre

ssiv

e S

tren

gth

Age at which specimens were frozen, in hours

110

Efecto del congelamiento

en la resistencia en

compresión a 28 Días

Edad a la que se produjo el congelamiento en horas

P

orc

enta

je d

e la

Res

iste

nci

a e

n c

om

pre

sió

n s

tan

da

rd f

´c a

28

día

s

Temperaturas típicas del concreto

vs humedad relativa que pueden

producir fisuración por contracción plástica

105 (41) 90

100 (38) 80

95 (35) 70

90 (32) 60

85 (29) 50

80 (27) 40

75 (24) 30

Humedad relativa

%

Temperatura del concreto

ºF (ºC)

Acelerantes

(ASTM C - 494 Tipo C)

Actúan sobre el C3A y C3S reduciendo el tiempo de

inicio de endurecimiento y/o acelerando resistencia.

Usualmente sacrifican resistencia a largo plazo,

reducen trabajabilidad, aumentan contracción por

secado y disminuyen exudación.

Provocan menor resistencia al ataque de sulfatos.

Incrementan calor de hidratación.

Acelerantes

(ASTM C - 494 Tipo C) Convencionales : Cloruros, carbonatos, silicatos,

fluorsilicatos. Dosificación usual 1.0% a 2.0% del peso

del cemento.

Cloruro de Calcio El mas usado Tabú

No Convencionales : Carbonato de Sodio, Aluminato

de Sodio, Hidróxido de Calcio, Silicatos de Calcio.

Dosis variable.

Ventajas : Vaciados en clima frío, desencofrar en

menor tiempo, adelanto de puesta en servicio, reducir

tiempo para acabado, fugas de agua, shotcrete.

1/2 O + H O + 2e 2OH 2

- - 2

1)agua

2)oxígeno 3)cloruros,4)CO

5)fierro 2

e -

OH -

Cátodo Anodo

“Ruta iónica”

6)Flujo electrónico

Fe 2e + Fe 2+ -

Seis requisitos para la

Corrosión

óxido

Retardadores

(ASTM C - 494 Tipo B)

Actúan sobre el C3A aumentando el tiempo de inicio

de fraguado inicial y final.

También efecto de superficie --> Lubrican

Modificaciones de plastificantes.

Ventajas : Facilitan los vaciados voluminosos y

complejos, ideales en clima cálido, transporte a largas

distancias, bombeo de gran longitud, emergencias de

obra. Dosificación usual 0.2% a 0.5% del peso del

cemento. ¡ Cuidado con sobredosis !

INCORPORADORES

DE AIRE

¿Que es el aire incorporado?

Es la introducción de aire en el concreto en

la forma de vacíos o burbujas de

características particulares dispersadas en

la mezcla como resultado del empleo de

aditivos incorporadores de aire.

Comparación con una cabeza de alfiler para mostrar

escala

¿Por que el aire

incorporado?

Congelamiento-deshielo/

Impermeabilidad/Durabilidad!!!

Requisitos para

Durabilidad

al congelamiento-deshielo

con incorporadores de aire

• Contenido de aire : 5% - 7% en volumen

• Tamaño de burbujas = 0.065” a 0.01”( 0.17 mm a

0.25mm)

• Factor de espaciamiento (distancia entre burbujas) =

0.008 in. (0.20 mm) o menos

Incorporadores de aire

( ASTM C - 260) Controlan fenómeno de hielo y deshielo

Primeras versiones en 1940’s

Estructura adicional de vacíos de tamaño y ubicación

especial. Factor de espaciamiento.

Incorporan de 3% a 6% de aire y lubrican.

Impermeabilizan durabilidad

Dosis usual 0.02% a 0.10% del peso del cemento.

Tipos : Resina vinsol, resinas de madera, ácidos grasos,

ácidos de aceites vegetales, detergentes sintéticos

Diferencias : Velocidad de generación, pérdida con

mezclado o vibrado, tamaño burbujas, compatibilidad.

!!OJO!!! Medirlo

Aditivos Minerales

Reaccionan con Hidróxidos de Calcio del cemento

creando mas cemento.

Puzolanas.

Microsílice.

Escoria de altos hornos.

Microsílice Residuo de industria de metales silíceos :

Partes de aviones, autos, chips computadoras, masillas.

• Reducción de la permeabilidad

• Material muy fino con alta demanda de agua

• Produce concreto muy denso con excelente resistencia a largo plazo.

• Gran durabilidad a la agresividad química y mecánica.

• Requiere el empleo de superplastificantes.

CementoPortland Microsílice

Microsílice compactada seca

Microsílice en lechada

Curadores Químicos

!!!Curado : Humedad, Temperatura, Tiempo!!!

Principio de membrana.

Tipo emulsiones de parafina o acrílicas.

Tipo soluciones de resina en solvente volátil.

Pruebas de eficiencia.

Ocasión y técnica de colocación.

Aplicación de Retardador de Evaporación

Aplicación de curador químico

Nuevas Tecnologías en

aditivos para concreto

Inhibidores de corrosión

• Hacen lento el ingreso de cloruros hacia el acero

de refuerzo

• Basados en Nitrito de Calcio

• Aceleran el endurecimiento

• Incrementan durabilidad ante corrosión

Reductores de contracción

• Minimizan la contracción plástica y la diferida

reduciendo la fisuración del concreto.

• 1997 Introducción en USA

• Tienen muy poco efecto en las propiedades en

estado plástico

Superplastificantes de cuarta

generación en base a

Tecnología de Policarboxilatos

• Bajas dosis

• Ultra-Alta Reducción de agua con mínimo retardo ( hasta 50%)

• Endurecimiento rápido y desarrollo de resistencia inicial mejorado

• Características mejoradas para acabados

• Trabajabilidad extendida

Inhibidores de hidratación

• “Duermen “ el concreto hasta por 72 horas sin

efectos secundarios negativos

• Mejoran características resistentes

• Ideales en shotcrete vía húmeda

• Suministros a larga distancia

Concreto normal

Concreto con

antilavado

Aditivos antilavado

para concreto bajo agua

Aditivos naturales y de procedencia corriente

Acelerantes : Azucar, dosis > 0.25% peso cemento

Urea, ácido láctico, ácido oxálico(pulidores de metal) Plastificantes Retardadores :

Almidón, dosis = 0.10% peso del cemento Azucar, dosis < 0.25% peso del cemento Celulosa, dosis = 0.10% peso del cemento Acido tartárico, , dosis = 0.25% peso del cemento Resinas de madera en dosis variables Incorporadores de aire : Detergentes caseros Resinas de madera Algas

FIN