Componente del concreto:
ADITIVOS
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
Docente: Ing. María Ana Catcoparco H.
MATERIALES COMPONENTES DEL CONCRETO
AGUA
AGREGADOS:
PIEDRA ARENA
CONCRETO
ADITIVOS
ADICIONES AIRE
CEMENTO
ADITIVOS Y ADICIONES
4º COMPONENTE DEL CONCRETO.
PERMITE MODIFICAR LOS PROCESOS FÍSICO-
QUÍMICOS QUE EXPERIMENTA EL Co., CONTRIBUYENDO A
HACER + VERSÁTIL AL MATERIAL, FLEXIBILIZANDO O
MODIFICANDO ALGUNAS DE SUS PROPIEDADES, PARA SU
MEJOR ADAPTACIÓN TÉCNICA A LOS REQUISITOS DE
LA OBRA Y/O ESTRUCTURA PARTICULAR.
SE APLICA EN DOSIS PEQUEÑÍSIMAS.
¿Qué son los ADITIVOS para el
concreto?
Materiales adicionales al agua, agregados,
cemento y refuerzos con fibra, empleados
como ingredientes del mortero o concreto,
añadidos inmediatamente antes o después
del mezclado.
Comité ACI 116 R-2
CONDICIONES A EVITAR
EN EL CONCRETO COLOCADO
SEGREGACIÓN
CARBONATACION del Co.
CANGREJERAS
JUNTAS FRIAS
MASTERBUILDERS
ADMIXTURES
Marine Corrosion
CORROSION
PROCESO DE LA
CARBONATACION
REQUERIMIENTOS BÁSICOS PARA UN BUEN
CONCRETO
Resistencia .- Para tener la capacidad de resistir cargas
estructurales.
Durabilidad .- Capacidad para resistir la acción del ambiente.
Trabajabilidad .- Medida de la facilidad con la que el concreto
puede ser colocado y acabado.
Economía .- Los mayores beneficios con los menores costos.
El cemento reacciona con el agua (hidratación) y
forma un material adherente que al endurecerse
mantendrá al resto de componentes unidos entre sí.
Los productos de la hidratación del cemento son
los responsables de dar las propiedades físicas y
químicas a la pasta de cemento y por lo tanto al
concreto.
EFECTO DEL CEMENTO
Silicato tricálcico .- Define la RESISTENCIA INICIAL.
Silicato dicálcico .- Define la RESISTENCIA a LARGO PLAZO. (75 –
80%)
Aluminato tricálcico .- Responsable de RESISTENCIA del cemento a
los SULFATOS. Controla la hidratación. (4 - 11%)
Aluminoferrito tetracálcico .- Define la velocidad de HIDRATACIÓN.
Responsable de las características físico-mecánicas (8 - 13%)
Los ADITIVOS influyen directamente sobre estos componentes,
modificando las propiedades físicas, químicas y mecánicas de la pasta
de cemento.
Los principales productos de la HIDRATACIÓN del cemento
son :
CLASIFICACION GENERAL
CARACTERISTICAS GENERALES
• Materiales Orgánicos e inorgánicos.
• Modificación dirigida del comportamiento del Co.
en estado fresco y/o endurecido.
• Tendencia a utilizarlos 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.
Como especificar ADITIVOS:
INDICAR NORMA ASTM APLICABLE.
EXIGIR RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIOS.
CERTIFICADOS DE CALIDAD.
PRUEBA PRACTICA EN DISEÑOS DE MEZCLA DE PRUEBA.
CONTROL DE ADITIVO EN OBRA
OBJETIVO DEL USO DE ADITIVOS EN CONCRETOS Y
MORTEROS:
ACELERAR O RETARDAR EL TIEMPO DE FRAGUADO
AUMENTAR LA TRABAJABILIDAD
MEJORAR LA RESISTENCIA AL ATAQUE DE LOS
SULFATOS
AUMENTAR LA RESISTENCIA A LOS CICLOS DE
HIELO/DESHIELO.
AUMENTAR LA RESISTENCIA AL DESGASTE.
REDUCIR EL CALOR DE HIDRATACIÓN
MEJORAR LA SUPERFICIE DE TERMINADO
ANTES DE USAR UN ADITIVO SE DEBE TENER PRESENTE
QUE:
TODO EMPLEO DE ADITIVO PRESUME UN BUEN Co.
ANTES DE DECIDIR EL EMPLEO DE UN ADITIVO SE DEBE
VERIFICAR SI ES POSIBLE OBTENER LA PROPIEDAD DESEADA
MEDIANTE LA MODIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL
CONCRETO Y LAS CONDICIONES DE LA OBRA.
SE DEBE CONSIDERAR, ADEMÁS DE LAS VENTAJAS, SUS
INCONVENIENTES, LIMITACIONES Y LAS
CONTRAINDICACIONES Y COMPATIBILIDADES.
EL EFECTO QUE PRODUCE EL ADITIVO SE DEBE MEDIR
MEDIANTE ENSAYOS DE LABORATORIO Y RESULTADOS DE
FAENAS.
LA EFICACIA DE LOS ADITIVOS DEPENDE :
TIPO, FINURA Y CANTIDAD DE CEMENTO.
CANTIDAD DE AGUA NECESARIA
FINURA , GRANULOMÉTRIA Y DOSIFICACIÓN DE
LOS ÁGREGADOS.
TIEMPO DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO DE CONO.
TEMPERATURA DEL CONCRETO Y AMBIENTE.
COMPORTAMIENTO DEL
CONCRETO CON ADITIVO
Tienen como objetivo mejorar la lubricación entre
las partículas del cemento, favoreciendo de esta
forma lo siguiente :
Mayor trabajabilidad con
cantidades de agua constantes.
Menor cantidad de agua para
trabajabilidades constantes.
Mayor facilidad de
compactación y colocación
del concreto.
Mayor trabajabilidad con
cantidades de agua constantes.
ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA
(Plastificantes / Superplastificantes)
Concreto rheoplástico
Slump = 10”
F’c > 175 Kg/cm2.
Existen 3 categorías de reductores de agua :
Reductores de agua de rango NORMAL.- Capacidad
de reducción de 5% – 10%
Reductores de agua de rango MEDIO.-
Capacidad de reducción de 8% – 18%.
Dosis entre 0.1% y 0.4% del peso del cemento.
Reductores de agua de ALTO rango (superplastificantes).-
Capacidad de reducción de 12% – 30%.
Dosis entre 0.5% y 2% del peso del cemento.
En la actualidad existe en el mercado local los ADITIVOS
REDUCTORES de agua de alto rango basado en la tecnología del
policarboxilato.
Cumple la norma ASTM C494 (reductores de agua) y Tipo F (aditivos
reductores de agua de alto rango).
Usos recomendados:
Concreto donde se requieran altas resistencias tempranas y últimas
con un incremento en la durabilidad
Producción de mezclas de concreto autocompactante y de concreto
Rheodinámico.
Concreto donde sea necesaria una reducción de agua de alto rango
(12% a 40%)
TIEMPOS DE FRAGUADO:
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN:
Mezcla Mpa psi Mpa psi
Concreto Normal 12 1700 28 4040
Superplastificante Convencional 24 3460 44 6380
GLENIUM 3030 NS 28 4040 52 7580
1 Día 7 Días
Tiempo de fraguado inicial Diferencia
Mezcla H:min H:min
Concreto Normal 4:24
Superplastificante Convencional 6:00 1,36
GLENIUM 3030 NS 5:00 0,36
+ +
SU USO SE RECOMIENDA PARA
:
Concretos bombeados.
Concretos de alta resistencia.
Concretos Autocompactados
Vaciados de elementos esbeltos con alta
densidad de armaduras.
Elementos prefabricados, con resistencias altas en tiempos cortos.
Vaciados de edificaciones de placas de concreto reforzadas con mallas
electrosoldadas.
COMPARATIVO CONCRETO AUTOCOMPACTADO
CON TRADICIONAL
OTRAS VENTAJAS CON EL USO DE ADITIVOS
REDUCTORES DE AGUA
Mejor adherencia al acero Reduce retracción
BAJA PERMEABILIDAD
Tienen como objetivo incrementar el tiempo de vida normal del
concreto en estado fresco hasta el inicio del endurecimiento o
fragua.
Su dosis varía entre un 0.3% a 1.5% del peso del cemento
Su uso se recomienda para :
Concretos elaborados en climas cálidos.
Concreto premezclado.
Vaciados masivos.
Transporte de concreto a largas distancias.
Evitar las juntas frías.
ADITIVOS RETARDADOR DE FRAGUA
Cuando los componentes del cemento
(silicato y aluminato tricálcico) se
combinan con el agua, se da inicio a la
hidratación. Los hidratos y la cal
formados se unen entre sí formando una
masa dura por floculación y
endurecimiento.
Los iones Calcio, se fijan sobre la
superficie de las partículas de cemento,
formando una barrera protectora que
detiene o controla la velocidad de
hidratación.
Con el tiempo se disipa la barrera
protectora, permitiendo que continue el
proceso de hidratación normal del
cemento.
MECANISMO DE ACCION
ADITIVOS PLASTIFICANTE RETARDADOR
ADITIVO PROPIEDADES USO DOSIS
DARATARD 3
EXADIPLAST 3
Retarda el fraguado, aumentando el tiempo de colocación.
Aumenta resistencia mecánica.
Aumento de la impermeabilidad.
Mejora la trabajabilidad y acabado.
Evita la segregación de la mezcla y reduce la exudación.
Concreto en tiempo caluroso
Co. masivos
Para evitar juntas de hormigonado en faenas continuas.
Transporte y coloca-ción a largas distancias
En hormigón premezclado.
Hormigón bombeado
Hormigón
350 a 500 cm3 por cada 100 kg de cemento.
150 cm3 a 215 cm3 por cada saco de cemento.
PLASTIMENT H.E.R
Hormigón
0,3 a 0,5 % referido al peso del cemento
ADITIVOS PLASTIFICANTES ACELERANTES
Propiedades Uso Dosis
GRACERAPID CL
EXADICONTROL
Acelera el proceso de endurecimiento.
Mejora trabajabilidad y acabado.
Mejora la homogeneidad y reducción de segregación.
Reduce el tiempo de protección del concreto a bajas temperaturas.
Reduce el tiempo de desmolde.
Co. para rápida puesta en marcha.
Co.prefabricado.
Co. bajo agua.
Co. en tiempo frío.
Concreto
1 a 4 litros por cada 100 kg de cemento.
425 cm3 a 1750 cm3 por cada saco de cemento.
Morteros
1 a 2 litros por cada 100 kg de cemento.
425 cm3 a 850 cm3 por cada saco de cemento.
SIKA RAPID 1
Concreto
0,5 a 3 % referido al peso del cemento. Normalmente se usa 1,5 %.
Es un aditivo usado para acelerar el tiempo de fraguado e incrementar
las resistencias iniciales del concreto. Debe ser libre de cloruros y
álcali.
Mayor resistencia inicial a compresión y flexión.
VENTAJAS:
Se reducen costos de colocación de concreto en la obra
Se reduce o elimina el tiempo de calentamiento y protección en clima
frio.
Se logran acabados de losas en menor tiempo reduciendo costos de
mano de obra.
Desmoldado y reutilización de encofrados en menor tiempo.
ADITIVOS ACELERANTE
335
150 - 160
Concreto sin aire incluido
Cemento Tipo I, kg/m3
Asentamiento, mm
Contenido de aire, %
CARACTERÍSTICAS DE DESEMPEÑO
Datos de la mezcla POZZOLITH NC 534
Tiempo de fraguado vs. dosificación:
Tiempo de fraguado :
Resistencia a Compresión:
* Dosificación por cada 100 kg de cemento.
18 - 21 ºC
4 - 10 ºC Temperatura ambiente
Temperatura concreto
Mezcla Fraguado Inicial Diferencia
4 ºC Hr:Min Hr. Min
Normal 09:36 -
Pozzolith NC 534
845 ml/100 kg 06:30 03:06
1690 ml/100 kg 04:53 4.43
Mezcla Fraguado Inicial Diferencia
10 ºC Hr:Min Hr. Min
Normal 06:50 -
Pozzolith NC 534
845 ml/100 kg 05:07 01:43
1690 ml/100 kg 03:48 3.02
- -
- -
1 Día 3 Días 7 Días
4 ºC 10 ºC 21 ºC
Normal 1,8 Mpa 12,6 Mpa 26,7 Mpa
100% 100% 100%
Pozzolith NC 534
845 ml/100kg 4,9 Mpa 14,8 Mpa 33,2 Mpa
277% 117% 111%
1690ml/100kg 2,8 Mpa 15,3 Mpa 35,7 Mpa
154% 121% 119%
Tienen como objetivo reducir el tiempo normal de endurecimiento de
la pasta de cemento y/o acelerar el tiempo normal de desarrollo de
resistencias.
Su uso se recomienda para :
Vaciados en climas fríos.
Concretos lanzados (shotcrete)
Reducción en los tiempos de
desencofrado.
Reparaciones
COMPARATIVO DESARROLLO DE RESISTENCIA
Resistencia mecánica del hormigón efecto de los retardadores y de los acelerantes.
Tienen por objetivo mejorar el comportamiento del concreto frente a
los procesos de congelación y deshielo que se producen en sus
poros capilares cuando él está saturado y sometido a temperaturas
bajo 0 °C.
Debe considerarse en el diseño que su uso origina una menor
resistencia final
Su uso se recomienda para :
Vaciados en climas fríos.
Vaciados de pavimentos.
Su uso favorece la trabajabilidad.
ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE
ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE
(ASTMC 260)
• Controlan fenómeno de hielo y deshielo.
• Estructura adicional de vacíos de tamaño y ubicación
especial.
• 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 graso,
ácidos de aceites vegetales, detergentes sintéticos.
Incorpora microburbujas al concreto que absorben la expansión del
agua congelada y preveen daños en el concreto
MECANISMO DE ACCION
Buena repartición de
Microburbujas Repartición de Microburbujas
Ineficaz para resistir ciclos de
congelamiento
EFECTOS DE CUATRO TIPOS PRINCIPALES DE ADITIVOS
Efectos sobre Fluidificantes Acelerantes Retardadores Incorporadores
de Fragua de Fragua de aire
Trabajabilidad
Segregación / bleeding
Fraguado - Aceleración
Retardo
Comportamiento frente
al bombeo
Resistencia inicial
Resistencia final
Permeabilidad
Resistencia al hielo en
presencia de sales antihielo
Hormigonado a bajas
temperaturas
Hormigonado a temperaturas
elevadas
++ +
+
+ + +
+
+
-
++
++ - -
-
+
-
+ -
++
-
+
-
-
+
+ +
- -
+
++
++ Efecto Deseado + Efecto Positivo - Riesgo de efectos no deseados.
CASO PRACTICO.
Uso de concreto premezclado 210 para ser usado en la vía
pública y pueda transitar el transporte público.
Uso: Concreto premezclado.
Requerimiento: Tiempo mínimo de fragua con aditivo.
¿Qué tipo de aditivo se podrá usar?
Tiempo mínimo de fragua está en función al aditivo y a la
distancia de la planta a la obra.
El Co. premezclado garantiza en estado fresco para Co. >
210 Kg/cm2, usando aditivo: RETARDADOR de FRAGUA y
PLASTIFICANTE.
Para el caso: Aditivos especiales, permiten una fragua +
rápida, que es un acelerante de fragua. Generalmente se dosifican en obra en proporciones controladas.
OTROS TIPOS DE ADITIVOS A EMPLEAR EN NUEVAS
CONSTRUCCIONES
Reductores de retracción
Control de consistencia
Modificadores de Viscosidad
Vaciados bajo el agua
Curado Interno
ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES
Aditivo Propiedades Uso Dosis
GRACEONE
EXADIUNO
Mejora la:
Impermeabilidad
Impermeabilizar:
Fundaciones
Subterráneos
Estanques
O. Hidráulicas
Morteros de
pega y estucos.
Concreto
600 cm3/saco para dosificación > 300
kg/cem/m3 y 800 cm3 /saco para
dosificaciones menores.
Morteros:
1:10 a 1:15 en proporción agua de
amasado.
SIKA 1
Concreto
2% referido al peso del cemento (850
grs/saco)
En caso de Co. con dosis de cemento
superior a 300 kg/m3 puede disminuir a
1,5%.
Morteros
1:12 y 1:15
CONSIDERACIONES IMPORTANTES
La efectividad de los aditivos depende de :
Tipo, marca y cantidad de cemento.
Contenido de agua.
Forma de agregados, gradación y proporción.
Tiempo de mezclado.
Temperatura del concreto.
Diseño de concreto empleado.
ADICIONES ESPECIALES
Son materias minerales
que se incorporan al
cemento o al concreto.
Generalmente en molienda
conjunta como ciertas rocas
naturales.
Mejoran las propiedades
hidráulicas del cemento
y otras cualidades por una
adecuada granulometría
FABRICACION DE CEMENTOS
ADICIONES MINERALES
.
VENTAJAS
• Mejores propiedades:
- Mayor durabilidad.
- Menor calor de hidratación.
- Mayores resistencias.
Ahorro de energía no renovable
Protección del medio ambiente
- Reducción de la emisión de CO2, SO2, NOx.
- Uso de subproductos industriales.
ADICIONES MINERALES
CLASIFICACIÓN:
1. Puzolanas
Naturales:
- Cenizas volcánicas
- Tufos o tobas volcánicas (zeolitas)
- Tierras de diatomeas (diatomitas)
Artificiales:
- Cenizas volantes
- Arcillas activadas térmicamente
- Microsílice (silice fume)
- Cenizas de cáscara de arroz
2. Escoria de Alto Horno
3. Filler
TIPOS DE ADICIONES
FILLER.
Se incorporan al concreto
o al cemento.
Solo Cementos Pacasmayo
utiliza esta adición mineral
en su cemento ICo.
ESCORIAS.
Escorias de horno alto.
PUZOLANA
• Material silíceo o sílico-aluminoso, que por si mismo
puede tener poca o ninguna actividad hidráulica
pero que, finamente dividido y en presencia de agua,
reacciona químicamente con el hidróxido de calcio
para formar compuestos con propiedades
cementantes.
• La puzolana que se utiliza en > volumen para el Co.
en nuestro país es la MICROSILICE
• La puzolana + utilizada a nivel mundial: “FLY ASH”
TIPOS:
PUZOLANAS NATURALES:
• Cenizas volcánicas:
Se forman por erupciones de carácter explosivo, en pequeñas
partículas que son templadas a temperatura ambiente, originando
la formación del estado vítreo.
• Tufos o tobas volcánicas (zeolitas):
Producto de la acción hidrotermal sobre las cenizas volcánicas y de
su posterior cementación.
• Tierras de diatomeas (diatomitas):
Puzolanas de origen orgánico. Depósitos de caparazones silíceos
de microscópicas algas acuáticas unicelulares (diatomeas).
PUZOLANAS ARTIFICIALES:
Sub-productos industriales y materiales tratados térmicamente.
• Cenizas volantes (fly ash):
Subproducto de centrales termoeléctricas que
utilizan carbón pulverizado como combustible.
Polvo fino constituido esencialmente de partículas
esféricas.
La Norma ASTM C 618 define 2 clases de cenizas volantes:
Clase F: Producidas por la calcinación de carbón bituminoso.
Cenizas que poseen propiedades puzolánicas.
Clase C: Producidas por la calcinación de carbón sub-bituminoso
o lignito. Esta clase de cenizas, además de tener propiedades
puzolánicas, también tienen propiedades cementicias.
• Arcillas activadas térmicamente:
Las arcillas naturales no presentan actividad pusilánima a
menos que su estructura cristalina sea destruida mediante
un tratamiento térmico a temperaturas del orden de 600 a
900 °C.
Ej. Residuos de la quema de ladrillos de arcilla .
• Microsílice (silica fume):
Subproducto de la reducción del cuarzo de alta pureza con
carbón en hornos de arco eléctrico para la producción de
silicio o aleaciones de ferrosilicio. El material que es
extremadamente fino es colectado por filtración de los
gases de escape del horno, en filtros de mangas.
•
CENIZAS DE CÁSCARA DE ARROZ:
Producida por la calcinación controlada de la cáscara de arroz.
Consiste básicamente de:
- Sílice amorfa (>90 %)
- Estructura celular de gran área superficial (50 a 60 m2/g)
- Posee gran actividad puzolánica.
Cenizas de residuos agrícolas:
Ceniza del bagazo y la paja de la caña de
azúcar.
Cuando son quemados convenientemente,
se obtiene un residuo mineral rico en sílice
y alúmina, cuya estructura depende de la
temperatura de combustión.
NORMATIVIDAD
PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CEMENTO
NORMAS DE REQUISITOS
NTP 334.090:2001 CEMENTOS: Cementos Portland Adicionados.
Requisitos
ASTM C 595 - 00 Standard Specification for Blended
Hydraulic Cements
ALMACENAMIENTO DE LOS ADITIVOS
Los aditivos se almacenarán siguiendo las recomendaciones del
fabricante a fin de evitar la contaminación, evaporación y deterioro
de estos, para esto se tendrá en cuenta los siguientes aspectos:
a. Los aditivos líquidos serán protegidos del congelamiento o
cambios de temperatura que puedan afectar sus características.
b. No deberán ser almacenados por un periodo > a 6 meses
desde la fecha del último ensayo de aceptación, debiéndose
evaluar su calidad entes del empleo.
c. No se utilizarán aditivos deteriorados, contaminados o
aquello s cuya fecha de vencimiento se haya cumplido.
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