1. Aditivos
del Concreto

2. Aditivos Del Concreto
Conferencia inicial del Seminario "Aditivos y Adiciones en
el Concreto- organizado por el Capitulo de Ingenieros
Civiles, Asocem e Indecopi.
DEFINICIÓN
Los aditivos del concreto son productos
capaces de disolverse en agua, que se
adicionan durante el mezclado en porcentajes
no mayores de[ 5% de la masa de cemento,
con el propósito de producir una modificación
en el comportamiento de] concreto en su
estado fresco y/o en condiciones de trabajo.
Esta definición excluye, por ejemplo, a las
fibras metálicas, las puzolanas y otros. En la
actualidad los aditivos permiten la producción
de concretos con características diferentes a
los tradicionales, han dado un creciente
impulso a la construcción y se consideran
como un nuevo ingrediente, conjuntamente
con el cemento, el agua y los agregados.
ANTECEDENTES
Los antecedentes más rem oto$ de los aditivos químicos se encuentran en los concretos
romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo.
La fabricación del cemento portland alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto armado,
llevó a regular el fraguado con el cloruro de calcio, patentado en 1885. Al inicio del siglo se
efectuaron sin éxito comercial estudios sobre diferentes aditivos.
El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se encuentran en el empleo ocasional
del sulfonato naltaleno formaldheido, que fue utilizado en 1930 para actuar como
dispersante en concretos con adiciones negro de humo, destinados a carriles de pavimentos
que por su coloración pudieran llamar la atención de ¡os conductores de vehículos. Si bien en
1932 se registro una patente de los EE.UU. nose aplicó por su elevado costo y exceder los
requerimientos de las construcciones de concreto de esa época.
TIPOS DE ADITIVOS, NORMALIZACIÓN
Los aditivos pueden clasificarse tentativamente según las propiedades que modifican en el
concreto fresco o endurecido.
En estado fresco:
• Incrementar la trabajabilidad sin aumento de agua o reducir el contenido de agua con
similar trabajabilidad.
• Retardar o acelerar el fraguado.
• Modificar el asentamiento.
• Disminuir la exudación
• Reducir la segregación
• Mejorar la actitud al bombeo
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En el concreto endurecido:
• Acelerar la ganancia de resistencia temprana.
• Incrementar la resistencia.
• Mejorar la durabilidad frente a exposición severa,
• Disminuir la permeabilidad.
• Producir expansión o controlar la contracción.
• Incrementar la adherencia con las barras de acero de refuerzo.
• Impedir la corrosión de las barras de refuerzo.
• Controlar la reacción alcali-agregado
En la actualidad los aditivos responden a las siguientes normas:
Reductores de agua y reguladores
de fragua: ASTM C 494
NTP 334.088
Incorporadores ASTM C 260
de aire (1) NTP 334.089
Cloruro ASTM D 98
de calcio: (1)
Fluidificantes: ASTM C 1017
(1) No se tratan en el presente trabajo.
Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven de
antecédentes, 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 e¡ mercado, a lo que nos referiremos
al termino del presente trabajo.
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 ofrecian. 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.
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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 ACI-CANMET. "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 comportarniento 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.
Los ácidos hidroxicarboxílicos tienen en su molécul a grupos hidroxilos y carboxilos. Estos
productos tienen díferentes empleos industriales, en productos de farmacia.
Los aditivos reductores de agua y acelérenles generalmente han consistido en lignosulfonatos
con reducidas adiciones de cloruro de calcio o forniato de calcio.
Estos cinco tipos de aditivos son empleados cuando permiten cumplir los requerimientos
especificados a menor costo. También cuando es necesario suplir las deficiencias de los
materiales disponibles,
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Generalmente se evalúa previamente la posibilidad de obtener el comportarniento requerido
modificando el diseño de mezclas, evaluando la opción más favorable económicamente.
El gráfico siguiente expresa las diferentes alternativas para modificar la resistencia y
trabajabilidad del concreto con aditivos o con modificaciones de diseño de mezclas.
Aditivos de Segunda Generación
En la década del 60, especialmente por el desarrollo del concreto premezclado, se llevaron a
cabo investigaciones para una nueva generación de aditivos con elevados niveles de reducción
de agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados superplastificantes o aditivos
reductores de agua de alto rango.
En Alemania se estudió la aplicación de superplastificantes en base a las sales de
formaldehído-melam Ina sulfonato, productos que inicialmente se encontraban en el mercado
para otros usos industriales, que luego tuvieron gran desarrollo en la industria del premezclado.
Paralelamente en Japón se investigaron productos a base de sales de formaldehído naftaleno
sulfánicos, que fueron empleados intensamente en Estados Unidos, especialmente en
concretos de alta resistencia.
Los aditivos llamados de segunda generación fueron normalizados por ASTM en 1970,
incluyéndolos como tipos E y G en la norma de aditivos químicos; con propiedades de actuar
como reductores de agua y como retardadores de fraguado.
A diferencia de los reductores de primera generación, que permiten una reducción del
contenido de agua al 95%, ¡os reductores de alto rango llegan al 88% como mínimo.
Cabe señalar que las normas ASTM tienen un carácter do performance mientras que las
normas de la Comunidad Europea tienen además especificaciones prescriptivas, como son la
homogeneidad, el color, la densidad relativa, el contenido de¡ extracto seco, el valor de¡ PH.
En la actualidad una tercera generación de aditivos se introduce rápidamente, solucionando el
problema de la pérdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al concreto premezclado,
en especial en regiones cálidas
A nuestro juicio- los siguientes criterios en la selección y uso de aditivos químicos son
pertinentes:
Establecer cual es la característica principal de¡ concreto que es modificada por el aditivo,
cuales son las características secundarias que son modificadas en menor medida y cuales son
los parámetros a controlar, por eventuales desarreglos que pudieran presentarse.
Conocer el tipo de constituyente básico de¡ aditivo para aprovechar la experiencia y las
investigaciones existentes.
De ser necesario recurrir al análisis de infrarrojo (que prescribe la norma para el control de
homogeneidad) que permite identificar el producto.
En los casos de aditivos reductores de agua, con función de acelerar o retardar el fraguado.
(especialmente en los del tipo de alto rango) convieron evaluar la compatibilidad del aditivo con
el cemento utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta que los cementos varían la composicion
de sus constituyentes mineralógicos, aluminato y el silicato tricálcicos y los álcalis solubles.
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ADITIVOS PARA CONCRETOS LUIDIFICANTES
Este tipo de aditivo que se encuentra normalizado, pese que a muchas veces se confunde con
los aditivos reductores de agua de alto rango. La norma los diferencia al prescribir que deben
producir un incremento de 9 cm en el asentamiento, medido en el cono. Se normalizan dos
tipos, uno de ellos con propiedades retardantes.
Estos aditivos permiten que el concreto acceda en elementos con alta cuantía de acero de
refuerzo y facilitan el vaciado de grandes superficies con economía,
Los aditivos en el mercado son
compuestos en base a los siguientes materiales:
• Formaldehído-melarnina sulfórico
• Formaldehído naftaleno sulfónico
• Lignosulfonatos modificados
• Una combinación de uno de los tipos enunciados con aditivos químicos de tipo A
(reductor de agua); de tipo B (reductor y retardador) o de tipo E (reductor acelerador.)
• También se utiliza altas dosificaciones del reductor tipo A y reductor acelerador de tipo
E.
ADITIVOS PARA CONCRETOS AUTO COMPACTANTES
Estos aditivos constituyen un nuevo tipo de aditivo reductor de alto rango que modifica la
plasticidad del concreto dotándolo de acentuada fluidez sin producir segregación. Su empleo es
requerido por la industria de la prefabricación para reducir el tiempo de la puesta en molde y
curado, además de eliminar en su totalidad los procedimientos de consolidación. los
procedimientos de normalización se encuentran en el comité de ASTM C 09 de] ASTM,
ADITIVOS PARA MEJORAR LA
BOMBEABILIDAD
Desde hace muchos años se obtiene en el mercado productos. incrementan la productividad
del concreto bombeado, mejorando la cohesividad, disminuyendo la exuda ción y limitando ¡a
segregación del agua. Estos aditivos mejoran las mez clas deficientes en finos o de graduación
incompleta de los agregados.
Reducen los problemas del taponamiento y permiten mantener la presión de suministro
continuo.
Estos aditivos se encuentran en proceso de normalización en el ASTM, procurando definir
métodos de ensayos apropiados.
ADITIVOS PARA CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE)
Los aditivos convencionales normalizados también son empleados para mejorar las
condiciones de aplicación del concreto lanzado.
El cloruro de calcio como acelerador en cantidades no mayores M 2% y cuando se incorporan
fibras metálicas, aditivos libres de cloruros. En las mezclas húmedas se emplean los reductores
de agua y cuando es requerido incorporadores de aire,
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7. Aditivos Del Concreto
Sin embargo, se pueden encontrar en el
mercado aditivos que mejoran el
rendimiento y la performance de los
concretos lanzados, que actúan sobre las
siguientes características:
Regular el fraguado inicial y final,
generalmente entre 2 y 13 minutos.
Incrementar el espesor de la capa
proyectada y reducir el material de
desperdicio.
Incrementar la ganancia de resistencia y
la resistencia final.
Entre los componentes químicos se
encuentra el aluminato de sodio, el hidroxido de sodio y potacio, la trietalolamina y el fluoruro
de sodio: además se utilizan adiciones minerales como la microsilice, las puzolanas y
excepcionalmente la betonita.
Aditivos para reducir la reacción álcaliagregados. Recientemente se ha desarrollado diversos
tipos de aditivos que incorporados al concreto permiten reducir la expansión causada por la
reacción álcal ¡-agregado. Los aditivos químicos fueron aplicados inicialmente en la década de
los 60 habiendo adquirido recientemente nueva presencia. Se emplean principalmente sales de
litio en porcentajes vecinos al 1 % y sales de bario, entre 2 y 7%, en relación a la masa de
cemento.
La expansión de esta técnica esta limitada por el costo de los aditivos y la prevención que
existe por la modificación de la resistencia. Su empleo es restringido debido a que la
información sobre experiencias es poca y su costo resulta elevado, con relación a otras
alternativas para minimizar el riesgo. En efecto, es posible usar cementos apropiados,
combinar los agregados dañinos con otros sanos. etc. La inclusión de este aditivo en el
presente trabajo es con carácter referencia[, pues no existe ningún requerimiento en nuestro
medio.
ADITIVOS E INHIBIDORES DE CORROSION
Existen varios tipos de
inhibidores de la corrosión del
refuerzo de acero, sea por
causa de la penetración de
cloruros o por la acción de
C02 del ambiente. Pese a ser
conocido durante décadas el
nitrito de calcio recién en 1960
fue identificado y patentado.
Se ha comprobado que en
porcentajes de 31% de masa
de cemento reduce la
expansión y no produce
efectos adversos en el
concreto. Otros tipos de
inhibidores, con diferente
forma de acción tienen diminuta presencia en el mercado, corno es el caso del lignosulfonato
de calcio. Sin embargo, en la tecnología del concreto existen alternativas mas desarrolladas
como son las barras de acero revestidas, la protección catódica o las barreras protectoras.
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8. Aditivos Del Concreto
ADITIVOS DEL MILENIO
Anteriormente el empleo de aditivos era discrecional, se prescribían por razones de economía y
constituían una alternativa al diseño de la mezcla de concreto. En la actualidad los aditivos han
pasado a ser un ingrediente más, conjuntamente con las adiciones minerales de los nuevos
concretos, que son cualitativamente diferentes a los corcretos que han ocupado la mayor parte
de[ siglo pasado. Los aditivos químicos no solamente permite reducir la relación a/c a
porcentajes de 0.32, producir concretos trabajables sino que dan como resultados materiales
de resistencia superior a mil kilos por cm2 y superior durabilidad ante diferentes condiciones
climáticas.
(') Presidente del Comité de
Normalización de Cementos.
Director Ejecutivo de Asocem.
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