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Aditivos de cemento - Antecedentes, Clasificación, Razones de empleo de un aditivo, Modos de uso, Normalización



1. Antecedentes
Los antecedentes mas remotos 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 naftaleno formaldehido, 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. no se aplicó por su elevado costo y exceder los requerimientos de las construcciones de concreto de esa época.




2. Clasificación
Debido a que sus efectos son muy variados, una clasificación así es muy extensa, ademas debido a que un solo aditivo modifica varias características del concreto, ademas de no cumplir todas las que especifica.
A. Según la norma técnica ASTM-C494 es
i. TIPO A: Reductor de agua
ii. TIPO B: Retardante
iii. TIPO C: Acelerante
iv. TIPO D: Reductor de agua retardante
v. TIPO E: Reductor de agua acelerante
vi. TIPO F: Súper reductor de agua
vii. TIPO G: Súper reductor de agua retardante

B. Según el comité 212 del ACI
Los clasifica según los tipos de materiales constituyentes o a losefectos característicos en su uso
i. Aditivos acelerantes.
ii. Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado.
iii. Aditivos para inyecciones.
iv. Aditivos incorporadores de aire.
v. Aditivos extractores de aire.
vi. Aditivos formadores de gas.
vii. Aditivos productores de expansión o expansivos.
viii. Aditivos minerales finamente molidos.
ix. Aditivos impermeables y reductores de permeabilidad.
x. Aditivos pegantes (también llamados epóxicos).
xi. Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la reacción entre los agregados y los alcalices del cemento. Aditivos inhibidores de corrosión.


xii. Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas.
xiii. Aditivos floculadores.
xiv. Aditivos colorantes.

3. Razones de empleo de un aditivo
Algunas de las razones para el empleo de un aditivo son
A. En el concreto fresco
i. Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua.
ii. Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad.
iii. Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla.
iv. Crear una ligera expansión.
v. Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación.
vi. Reducir la segregación.
vii. Facilitar el bombeo.
viii. Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento.

B. En el concreto endurecido
i. Disminuir el calor de hidratación.
ii. Desarrollo inicial de resistencia.
iii. Incrementar las resistencias mecanicas del concreto.
iv. Incrementar la durabilidad del concreto.
v. Disminuir el flujo capilar del agua.
vi. Disminuir la permeabilidad de los líquidos.vii. Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo.
viii. Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.

4. Modos de uso
Los aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre el 0.1 % y 0.5 % del peso del cemento.
La utilización de aditivos no debería, con toda objetividad ser subestimada o menospreciada.
El efecto deseado y su uso lo describen los propios fabricantes pero algunos son desconocidos incluso por ellos, por lo que es importante que antes de su uso se realicen pruebas a fin de constatar las propiedades del material.
El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla de concreto.



5. Normalización
Tanto las normas peruanas como las norteamericanas del ASTM que les sirven de antecedentes, 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 el mercado.
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 queofrecían. 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.
La rapida introducción de los aditivos en el mercado de la construcción motivó la atención de investigadores, registrandose 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. Ademas, 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 comportamiento 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:
i. Reductores de agua (tipo A)
ii. Retardadores de fraguado (tipo B) Aceleradores de fraguado y resistencia temprana (tipo C
iii. Reductores de agua y retardadores (tipo D
iv. Reductores de agua y aceleradores (tipo E
En Perú los aditivos químicos se introducen a fines de la década del 50', en unmercado 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, basicamente los siguientes
i. Los acidos lignosulfonatos y sus sales.
ii. Los acidos hidroxicarboxílicos y sus sales. Las modificaciones y derivados de los elementos precitados
iii.
Los lignosulfonatos son materiales complejos obtenidos del proceso de producción de pulpa de papel de la madera.
iv. Los acidos hidroxicarboxílicos tienen en su molécula grupos hidroxilos y carboxilos. Estos productos tienen diferentes empleos industriales, en productos de farmacia.
v. Los aditivos reductores de agua y acelérenles generalmente han consistido en lignosulfonatos con reducidas adiciones de cloruro de calcio o formato 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.
Generalmente se evalúa previamente la posibilidad de obtener el comportamiento requerido modificando el diseño de mezclas, evaluando la opción mas favorable económicamente.
El grafico siguiente expresa las diferentes alternativas para modificar la resistencia y trabajabilidad del concreto con aditivos o con modificaciones de diseño de mezclas.





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