Modificación del concreto a partir de aditivos

Cosmos . Construccion, Química y petroquímica, Seguridad y mantenimiento 530 Sin comentarios

Los aditivos para el concreto son productos químicos que se agregan en la etapa de mezclado para modificar algunas propiedades propias de la mezcla.

El concreto es un material de suma importancia en la construcción, razón por la cual requiere de un excelente control de calidad desde la planta de fabricación hasta el momento en que se utiliza en una obra.

La fabricación del concreto implica el diseño, elaboración, colocación, curado y protección, proceso que determina la resistencia y características propias del material.

Cada construcción tiene necesidades específicas que cumplir; para ello a veces es necesario modificar las características originales del concreto, para tal fin se emplean aditivos.

La selección de aditivos debe realizarse evaluando las características finales que se desean, por ejemplo, las condiciones de diseño de la obra, la zona geográfica donde se realizará el trabajo y las condiciones económicas, por ejemplo.

Algunas razones comunes para utilizar aditivos en el concreto son: ampliar la trabajabilidad –propiedad que hace al concreto fresco fácil de manejar y contraer sin un riesgo apreciable de segregación–; reducir el contenido de agua; ajustar el tiempo de fraguado; reducir la segregación o sangrado; optimizar la bombeabilidad; aumentar la resistencia; reducir la permeabilidad e incluso disminuir el costo total de los materiales usados en la obra.

Los aditivos normalmente se clasifican según su efecto, en esta ocasión hablaremos de plastificantes, superplastificantes, inclusores de aire, aceleradores y retardadores.

Plastificantes
En general, con el fin de producir concretos más resistentes se reduce la cantidad de agua añadida, produciendo mezclas de difícil manejo; para evitar esto se utilizan plastificantes. Los plastificantes son productos químicos que se añaden al concreto para optimizar la manejabilidad.

Los principales tipos de plastificantes son los ácidos lignosulfónicos y sus sales, ácidos carboxílicos hidroxilados y sus sales y modificaciones de ambos.

Entre las ventajas que proporcionan los plastificantes encontramos que incrementan el revenimiento del concreto —que es una medida de la consistencia del concreto fresco—con un contenido de agua dado, aumenta la posibilidad de alcanzar una resistencia dada con un menor contenido de cemento, además, los plastificantes pueden mejorar la bombeabilidad.

Una desventaja presente es que, debido a que varios plastificantes contienen un retardador, estos pueden causar problemas si se aplican en dosis mayores a las recomendadas. Además, algunos plastificantes contienen cloruros que llegan a incrementar el peligro de corrosión del acero de refuerzo.

Superplastificantes
Estos aditivos son químicamente distintos de los plastificantes normales y aunque su acción es casi la misma, es más marcada. Cuando se usan para producir concreto fluido puede esperarse una pérdida rápida de trabajabilidad y por lo tanto, estos deben ser agregados justo antes de la colocación.

Los superplastificantes son compuestos químicos como formaldehído de melamino sulfonatado, formaldehído naftaleno sulfonatado y lignosulfonatos modificados.

Los superplastificantes se usan con mayor ventaja en áreas de refuerzo congestionado, en donde una consistencia autonivelante facilita la colocación. Para concreto de alta resistencia, se disminuye la relación agua-cemento como resultado de reducir el contenido de agua en 15 – 25%.

El diseño de mezclas especiales utilizando superplastificantes debe ser cuidadosamente controlado, ya que su efecto puede desaparecer muy rápido –30 minutos después del mezclado–. En obras que utilizan superplastificantes para producir muy alta trabajabilidad, la contracción y la fluencia serán incrementadas.

Inclusores de aire
Un agente inclusor de aire introduce aire en forma de diminutas burbujas distribuidas de modo uniforme a través de toda la pasta de cemento. Estos productos incluyen sales de resinas de madera, grasas y aceites animales y vegetales e hidrocarburos sulfonatados.

Se usan cuando se requiere una resistencia mejorada del concreto endurecido contra los daños causados por congelación y deshielo; para conseguir una trabajabilidad mejorada, en especial, en mezclas gruesas o pobres, y para reducir el sangrado y la segregación, sobre todo cuando una mezcla tiene un déficit de finos.

La inclusión de aire puede reducir la resistencia del concreto si se agrega una dosis elevada de este aditivo. Generalmente, un 1% de aire produce una pérdida de 5% de resistencia. Otro factor que puede afectar el contenido de aire en la mezcla es el tiempo de mezclado. Es importante seguir las recomendaciones del proveedor o fabricante.

Aceleradores
Estos aditivos aceleran la reacción química del cemento y el agua, de este modo aceleran la tasa de fraguado o la ganancia temprana en la resistencia del concreto. Entre los principales aceleradores se encuentran el cloruro de calcio, formiato de calcio, ceniza de sosa, cloruro de potasio y varios materiales orgánicos.

Los aceleradores se utilizan cuando se requiere de fraguado rápido y altas resistencias tempranas, cuando se necesita reutilizar rápidamente moldes o cimbras o cuando el colado del concreto se lleva a cabo bajo condiciones muy frías.

Retardadores
Los retardadores disminuyen la velocidad de la reacción química del cemento y el agua conduciendo a tiempos más largos de fraguado y ganancia de resistencia inicial más lenta. Los aditivos más comunes de esta clasificación son los ácidos carboxílicos hidroxilados, bórax, lignina, azúcar y algunos fosfatos.

Se usan cuando se cuela concreto en climas calientes, en particular cuando el concreto es bombeado. Otro uso es para evitar juntas frías debido a la duración de la colocación, sobre todo si ésta es larga, evitando así que el concreto se endurezca y un tercer uso es cuando el concreto debe transportarse durante un tiempo prolongado, impidiendo su descomposición.

Si a la mezcla se le agrega más producto del límite recomendado por el proveedor, el retardo puede durar días. Los retardadores con frecuencia aumentan la contracción plástica y el agrietamiento por asentamiento plástico. La adición atrasada de los retardadores también puede provocar retardo más prolongado.

Los proveedores de este tipo de aditivos normalmente proporcionan la información necesaria para el óptimo funcionamiento de sus productos.

Como dato adicional, los aditivos deben ser agregados al concreto durante el mezclado junto con la última porción del agua con el fin de asegurar la dispersión uniforme del aditivo en todo el concreto, a menos que sea necesaria la adición retardada para un propósito específico. Es importante mencionar que el aditivo no debe ser añadido de modo directo al cemento seco o a los agregados.

El concreto es uno de los materiales más usados en la construcción, este importante material puede diseñarse de tal manera que las características se adecúen a la obra.

Las características se pueden modificar con el uso de aditivos de acuerdo con las condiciones específicas que se requieran dependiendo del proyecto en el que se esté trabajando.

Sin duda el análisis y control del concreto es de suma importancia no solo para la industria sino para la sociedad; puesto que en general son las personas quienes se benefician del buen desempeño de una obra civil.

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