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• Miguel Alberto Olivares Lizana

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I.

ADITIVOS

1.1.DEFINICION Un aditivo es definido, tanto por el Comité 116R del American Concrete Institute, como por la Norma ASTM C 125, como: “Un material que, no siendo agua, agregado, cemento hidráulico, o fibra de refuerzo, es empleado como un ingrediente del mortero o concreto, y es añadido a la tanda inmediatamente antes o durante su mezclado”. 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. 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. Existen ciertas condiciones o tipos de obras que los hacen indispensables. Tanto por el Comité 116R del ACI como por la Norma ASTM C 125 definen al aditivo como: “Un material distinto del agua, de los agregados y cemento hidráulico que se usa como componente del concreto o mortero. Las dosis en las que se utilizan los aditivos, están en relación a un pequeño porcentaje del peso de cemento, con las excepciones en las cuales se prefiere dosificar el aditivo en una proporción respecto al agua de amasado”.

1.2.CLASES 1.2.1. ACELERANTES Los cuales tienen por finalidad incrementar significativamente al desarrollo inicial de resistencia en compresión v/o acortar el tiempo de fraguado. Deberán cumplir con los requisitos de las Normas ASTM C 494 o C 1017, o de las Normas NTP 339.086 o 339.087.

1.2.2. INCORPORADORES DE AIRE Los cuales 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. Estos aditivos deberán cumplir con los requisitos de la Norma NTP 339.086 ó de la Norma ASTM C 260.Retienen intencionalmente burbujas microscópicas de aire esta inclusión mejorara la durabilidad de los concretos que están expuestos a los ciclos de congelación y deshielo , mejorando también la trabajabilidad del concreto en estado fresco , reduciendo la segregación y exudación ; las burbujas incorporadas son diminutas y se encuentran distribuidas uniformemente en toda la mezcla, generalmente estos aditivos se agregan directamente a la mezcla conjuntamente con el agua de mezclado.

1.2.3. RETARDADORES El retardo del concreto significa el prolongar por algunas horas el tiempo entre la elaboración del concreto y el momento en que se presenta el fraguado inicial, mediante la adición de sustancias que causan tal efecto. Los aditivos retardadores actúan por adsorción en las partículas de cemento, formando una capa que inhibe transitoriamente la hidratación normal de los compuestos del cemento, en especial, aquellos responsables de la resistencia temprana (ejemplo: aluminato tricálcico C3A). Las temperaturas altas en concreto fresco (30° a 32° C y mayores), son frecuentemente la causa de una gran velocidad en el endurecimiento, lo que provoca que el colado y acabado sea difícil.

Uno de los métodos más prácticos para contrarrestar este efecto consiste en hacer descender la temperatura del concreto enfriando el agua de mezclado o los agregados. Es importante recalcar que los aditivos retardadores no decrementan la temperatura inicial del concreto. Los aditivos retardantes se utilizan para disminuir la velocidad de fraguado del concreto; además son usados para compensar el efecto acelerante que el clima cálido puede producir al fraguado del concreto o para retrasar el fraguado inicial en colados difíciles y en algunos casos, para retrasar el fraguado en algunos acabados como puede ser el de “agregado expuesto”. Retardar el fraguado del concreto, es un problema primordial de aquellos sitios con temperaturas mayores de 20 °C y en las ciudades con tiempos de transporte muy prolongados. Se busca al retardar, básicamente, extender el tiempo de manejabilidad del concreto, bien sea por que las temperaturas del sitio de colado sean altas y promueve el endurecimiento acelerado o por que el tiempo de transporte es prolongado y se requiere entregar al cliente después de una hora o más de transporte, un concreto con una manejabilidad tal que la colocación y compactación del concreto no se dificulten. Estos aditivos generalmente se comercializan combinados con reductores de agua, es decir, como aditivos de doble función, siendo la reducción de agua la función primaria y el retardo la secundaria. De esta manera se aprovecha el efecto plastificante y el retardo, combinación que permite controlar la pérdida acelerada de manejabilidad. Puede decirse que prácticamente no existe una planta fabricante de concreto que no use a diario, en la mayoría de sus productos, un aditivo reductor de agua-retardador, esto le garantiza por una parte el alcanzar y sobrepasar la resistencia de diseño y, por otro lado, satisfacer los requerimientos de manejabilidad del cliente de la obra a pesar de los factores que afecten dicha característica del concreto en estado fresco.

1.2.4. REDUCTORES DE AGUA Y REGULADORES DE FRAGUA Son empleados con la finalidad de reducir los requisitos de agua de la mezcla requerida para producir un concreto con cierto asentamiento, también permiten reducir la relación agua cemento o para aumentar el asentamiento, los reductores de agua típico reducen el contenido de agua de 5% a 10%; los reductores de agua conocidos como de alto rango reducen el contenido de agua de 12% a 30% (Superplastificantes); también permite modificar las condiciones de fraguado de la misma, o ambas. Dichos productos, son sustancias que provocan la dispersión de las partículas de cemento, agrupadas en flóculos comúnmente en una mezcla sin aditivo, consiguiéndose con un menor contenido de agua la manejabilidad esperada. Es en este sentido que se denominan reductores de agua. Esta reducción de agua conlleva a la obtención de resistencias más altas en concretos utilizando aditivos que sin el uso de éstos. También puede aprovecharse su efecto dispersante para lograr asentamientos mayores, es decir, incrementar la plasticidad de la mezcla sin agregar más agua. Es en este momento, en que el aditivo toma el nombre de plastificante y lo que se obtiene es un incremento en la manejabilidad de la mezcla sin disminuir la resistencia a la compresión. El aumento en la trabajabilidad se debe a que alteran las fuerzas FISICOQUIMICAS que actúan en las partículas de cemento, dándoles cargas negativas, lo que hace que se rechacen entre ellas lubricando la mezcla, los reductores de agua típicos disminuyen aproximadamente entre el 5% al 12% la cantidad de agua de mezclado28, dependiendo de la mezcla, dosificación de aditivo, otros materiales y proporciones.

La efectividad de los reductores de agua en el concreto es función de su composición química, de la temperatura del concreto, de la composición y finura del cemento, del contenido de cemento y de la presencia de otros aditivos.

1.2.5. SUPER PLASTIFICANTES También conocidos como aditivos reductores de agua de alto rango se encuentran especificados en ASTM c494 y ASTM C 1017, los cuales tienen por finalidad reducir en forma importante el contenido de agua del concreto manteniendo una consistencia dada y sin producir efectos indeseables sobre el fraguado. Se agregan a los concretos con relación agua/cemento bajo a normal para producir concretos fluidos de alto asentamiento. Estos concretos son muy fluidos y trabajables pueden ser colocados con poca o ninguna vibración o compactación Igualmente se emplean para incrementar el asentamiento sin necesidad de aumentar el contenido de agua de la mezcla. Entre las principales aplicaciones de estos aditivos tenemos:

1.2.6. IMPERMEABILIZANTES Los cuales tienen por finalidad contribuir a controlar las filtraciones a través de las grietas, reduciendo la penetración del agua, en un concreto no saturado, desde el lado húmedo al lado seco. Los agentes impermeabilizantes reducen la velocidad a la cual se trasmite agua a presión a través del concreto. Uno de los mejores métodos para incrementar la impermeabilidad consiste en aumentar la cantidad de cemento y reducir la relación agua/cemento a menos de 0.5. Algunas adiciones minerales como el humo de sílice, reducen la permeabilidad por medio del proceso de hidratación y de reacción puzolánica.

1.2.7. CURADORES QUIMICOS Pese a que no encajan dentro de la definición clásica de aditivos, pues no reaccionan con el cemento, constituyen productos que se añaden en la superficie del concreto vaciado para evitar la pérdida del agua y asegurar que exista la humedad necesaria para el proceso de hidratación. El principio de acción consiste en crear una membrana impermeable sobre el concreto que contrarreste la pérdida de agua por evaporación. Existen básicamente dos tipos de curadores químicos: 

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Emulsiones de cera: que al liberar el solvente acuoso dejan una película protectora sobre la superficie. Normalmente son pigmentadas con color blanco para reflejar los rayos solares y reducir la concentración local de temperatura. En otras ocasiones el pigmento es de otro color sólo para poder controlar el progreso de la aplicación. Al cabo de un cierto número de días el pigmento normalmente desaparece. Este tipo de curadores tiene la particularidad que en climas muy cálidos la película de cera permanece en estado semisólido, debido a las temperaturas superficiales del concreto y la acción solar, dependiendo su eficacia de la calidad del producto en particular. Otra particularidad es que normalmente son difíciles de limpiar, por ejemplo, en la zona de las juntas de contracción o expansión, donde se necesita tener una superficie limpia para la colocación de sellos elásticos, siendo necesario algunas veces recurrir al arenado para eliminar la capa de curador. Soluciones de resinas sintéticas en solventes volátiles: que crean el mismo efecto de una capa de laca o pintura sobre el concreto, sellándolo. A diferencia de los anteriores, a mayor temperatura, el solvente se volatiliza más rápido y la película protectora se vuelve más rígida, dependiendo su eficacia del contenido de sólidos en la solución. Se fabrican también con o sin pigmento y normalmente se pueden limpiar con escobilla metálica o con gasolina.

1.2.8. ADITIVOS MINERALES Ya sean cementantes o puzolánicos, los cuales tienen por finalidad mejorar el comportamiento al estado fresco de mezclas deficientes en partículas muy finas y, en algunos casos, incrementar la resistencia final del concreto. Las puzolanas y las cenizas deberán cumplir con los requisitos de la Norma ASTM C 618. Las escorias de alto homo finamente molidas y las microsílices deberán cumplir con los requisitos de la Norma ASTM C 989. A los aditivos de este grupo en la actualidad se les considera como adiciones.

1.2.9. GENERADORES DE GAS Tienen por finalidad controlar los procesos de exudación y asentamiento mediante la liberación de burbujas de gas en la mezcla fresca.

1.2.10. ADITIVOS PARA INYECCIONES Tienen por finalidad retardar el tiempo de fraguado en cimentaciones especiales en las que las distancias de bombeo son muy grandes.

1.2.11. PRODUCTORES DE EXPANSION Tienen por finalidad minimizar los efectos adversos de la contracción por secado del concreto.

1.2.12. LIGANTES Tienen por única finalidad incrementar las propiedades ligantes de mezclas mediante la emulsión de un polímero orgánico. Es decir, consisten en emulsiones de agua de materiales orgánicos entre los que se incluyen al cloruro de vinilo, el acetato de polivinilo, a los acrílicos, a los copolímeros de butadieno estireno, y a otros polímeros. Se puede agregar al concreto para incrementar su adherencia por ejemplo entre un concreto nuevo y uno viejo, la resistencia a la flexión se ve mejorada, generalmente se suele utilizar en proporciones de 5 a 20 % del peso del cemento.

1.2.13. AYUDAS PARA BOMBEO Tienen por finalidad mejorar la facilidad de bombeo del concreto por incremento de la viscosidad del agua de la mezcla.

1.2.14. COLORANTES Tienen por finalidad producir en el concreto el color deseado sin afectar las propiedades de la mezcla. Los pigmentos para estos aditivos se encuentran especificados en ASTM C 979 y normalmente el peso de estos pigmentos no debe exceder del 10% del peso del cemento. Antes de utilizarse alguno de estos aditivos deberá probarse su firmeza de color contra la luz solar y con autoclave, su estabilidad química con el cemento y los efectos que pudiera ocasionar en las propiedades del concreto.

1.2.15. FLOCULANTES Tienen por finalidad incrementar la velocidad de exudación y disminuir el volumen de ésta, al mismo tiempo que reducen el flujo e incrementan la cohesividad y rigidización inicial de la mezcla.

1.2.16. FUGICIDAS, INSECTICIDAS Y GERMICIDAS Finalidad inhibir o controlar el crecimiento de bacterias y hongos en pisos y paredes en el interior o en la superficie del concreto endurecido. Los más usados son los fenoles polihalogenadosa, las emulsiones de dieldrin, y los compuestos de cobre .En dosis elevadas pueden afectar la resistencia del concreto negativamente.

1.2.17. REDUCTORES DE PERMEABILIDAD Los cuales tienen por finalidad reducir la velocidad con la cual el agua puede circular a través de un elemento de concreto saturado, bajo una gradiente hidráulica mantenida externamente.

1.2.18. CONTROLADORES DE LA RELACION ALCALE-AGREGADO Los cuales tienen por finalidad reducir, evitar o controlar la reacción entre los álcalis del cemento y elementos que puedan estar presentes en los agregados reactivos.

1.2.19. INHIBIDORES DE CORROSION Los cuales tienen por finalidad inhibir, retardar o reducir la corrosión del acero de refuerzo y elementos metálicos embebidos en el concreto. La naturaleza alcalina del concreto PH mayor a 12.5 forma una película protectora alrededor del acero sin embargo la presencia de cloruros provenientes del agua , agregados, aditivos pueden destruir esta película iniciándose el proceso de corrosión por la formación de herrumbre u oxido de fierro que es un proceso expansivo pudiendo llegar a expandirse hasta cuatro veces su volumen original produciendo descascaramiento en el concreto y pudiendo quedar reducida la sección del acero la velocidad de corrosión puede quedar influida por la humedad , la resistividad eléctrica del concreto. Estos aditivos inhibidores retienen el proceso de corrosión químicamente el más comúnmente utilizado es el nitrito de calcio que bloque la corrosión de los iones cloruro estabilizando la película. Otros métodos para reducir la corrosión incluyen el uso de aceros de refuerzo recubiertos con epóxidos, tratamientos de superficie, sobre capas de concreto y protección catódica.