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.