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Aditivos químicos y adiciones

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Aditivos Químicos

Están normalizados en IRAM 1663 - Hormigón de Cemento Portland - Aditivos Químicos -, que se define así: "Es el material que, aparte del cemento, los agregados y el agua empleados normalmente en la preparación del hormigón puede incorporarse antes o durante la ejecución del pastón, con el objeto de modificar alguna o varias de sus propiedades en la forma deseada, aportando un volumen desestimable".

La Norma define luego los distintos tipos de aditivos químicos para hormigón que se usan en el país, y son los siguientes:

Aditivos básicos:
• Incorporador de aire.
• Fluidificante.
• Retardador de fraguado.
• Acelerador de fraguado.

Combinaciones de aditivos básicos:
• Fluidificante e incorporador de aire.
• Fluidificantes y retardador de fraguado.
• Fluidificante y acelerador de fraguado.
• Fluidificantes y acelerador de resistencia inicial.
• Superfluidificante.
• Superfluidificante y retardador de fraguado.
• Superfluidificante y acelerador de fraguado.
• Incorporadores de aire p/morteros fluidos
• Aditivos p/morteros de albañilería de larga vida
• Aditivos acelerantes de resistencia
• Aditivos hiperfluidificantes (para hormigones autocompactantes)

La Norma deja en libertad a los productores de aditivos químicos para usar las combinaciones químicas que ellos estimen como las más convenientes por sus características tecnológicas, costos, etc., pero imponiéndoles ciertos Requisitos Físicos y Químicos a cumplir.

A continuación, en una planilla resumen, se han agrupado los requisitos básicos.
Requisitos Físicos del Hormigón con Aditivo:

Requisitos químicos:

• Presencia de Cloruros expresados en los Cl, cantidades máximas:
a) Hormigón simple: 2000 mg/dm3
b) Hormigón armado: 1000 mg/dm3
c) Hormigón pretensado: 150 mg/dm3

• Discrepancias con los valores rotulados para:
- pH ±1
- Residuo por secado en gr/100 gr. Sobre residuo ± 3
- Densidad a 20° Centígrados ± 1°C: gr-cm3 ± 1

Los ensayos para estas determinaciones están indicados en la misma Norma.

Mezcla de aditivos

Puede ser muy arriesgada si no se conoce la compatibilidad existente entre los aditivos a mezclar. En cambio, si se sabe que son compatibles, la mezcla puede ser útil para conseguir determinados efectos.

Adiciones

Son materiales pulverulentos finamente divididos que no tienen propiedades hidráulicas, y se agregan al hormigón para modificar algunas de sus propiedades.

La Argentina no es rica en adiciones ya que las más comunes -las cenizas volantes- que en los países industrializados que queman carbón de piedra constituyen un importante residuo industrial, existen en cantidades limitadas.

Las puzolanas naturales, otra fuente importante de adiciones, no es utilizable en nuestro país, ya que los yacimientos contienen mantos de muy disímil comportamiento hidráulico, lo que obliga a constantes ensayos para vigilar su calidad.

En el país están normalizadas las cenizas volantes (IRAM 1506), el Filler (IRAM 1654), la Puzolana (IRAM 1668) y la Escoria de Alto Horno Granulada Molida (IRAM 1557).

Pero si el productor de Hormigón Elaborado debe entregar material con puzolana puede recurrir al Cemento Puzolánico normalizado según IRAM 1651 (las fábricas de cemento están en condiciones de operar con puzolanas naturales por tener la infraestructura para ejecutar los ensayos necesarios).

Diferencias básicas entre los aditivos químicos y las adiciones en su uso práctico

- Los aditivos modernos vienen en estado líquido y su manipuleo mecánico se hace con facilidad. En cambio, las adiciones son pulverulentas y resultan difíciles de manejar (algunas vienen en pasta porque son tan volátiles que es imposible manejarlas). Se requiere habilitar en las plantas de elaboración una instalación como si se tratara de un cemento más.

Efectos sobre el volumen de hormigón:

• El volumen de aditivo químico que se agrega al hormigón es despreciable. Con algunos aditivos incorporadores de aire hay que tener en cuenta el volumen de éste al dosificar.
• El volumen de adiciones que se incorpora es significativo, por lo que siempre debe tenerse en cuenta al preparar la dosificación.
• Acción química sobre el hormigón que se traduce en modificaciones de algunas de sus características:
La de los aditivos químicos es siempre activa, y su efecto se hace sentir prácticamente de inmediato.
La de las adiciones puede ser activa o no. En caso de ser activa es generalmente lenta, y recién puede apreciarse su efecto a edades de 60, 90 y más días. Por ello debe prolongarse el tiempo de curado del hormigón.

Aditivos superfluidificantes (Ver Norma IRAM 1663)

Entre los distintos tipos de aditivos que se comercializan en nuestro país están los superfluidificantes, también denominados superplastificantes o reductores de agua de alto rango. Su utilización es la que posibilitó, a partir de mediados de los años ´70, una mejora sustancial en las propiedades del hormigón, en especial de sus resistencias mecánicas.

Según esta normativa, se definen como aditivos superfluidificantes a aquéllos que permiten realizar una reducción en el agua de amasado del hormigón mayor al 12%.

Su característica principal es que pueden agregarse en dosis importantes en el hormigón (hasta un 3% respecto del peso del cemento) sin que esto origine la aparición de efectos secundarios perjudiciales tales como demoras en el fragüe o una excesiva incorporación de aire.

Actúan formando una película lubricante sobre las partículas de cemento, debido a la absorción del superfluidificante sobre la superficie de las mismas; asimismo, se generan cargas eléctricas negativas sobre la superficie de dichas partículas, lo que provoca la dispersión, venciendo la tendencia de las moléculas de agruparse formando grumos. De esta forma, al dispersarse el cemento, una mayor cantidad de él puede entrar en contacto con el agua, mejorando la plasticidad de la mezcla y obteniendo una más eficiente hidratación.

Clasificación.

En cuanto a su clasificación, según la acción que desarrollan en el hormigón, tenemos en nuestro país 3 tipos de ellos: superfluidificante, superfluidificante retardador de fragüe y superfluidificante acelerador de fragüe.

Según su base química, las tres clases principales son:

- Melamínico-sulfonados.
- Naftalénico-sulfonados.
- Lignosulfonatos modificados.

Recientemente han surgido nuevos superfluidificantes, llamados de "última generación", que tienen un desempeño superior con respecto a los tradicionales; podemos mencionar por ejemplo el de base vinílico-sulfonado.

Forma de empleo y aplicaciones

En cuanto a su forma de agregarlos en el hormigón, pueden incorporarse al mismo tiempo en el agua de amasado como a la mezcla fresca, siendo esta última la más eficiente para lograr un mejor efecto fluidificante. Es conveniente proceder a un mezclado de al menos 8 minutos para obtener una mezcla homogénea.

Debido a la necesidad de utilizar hormigones fluidos con asentamientos mayores a 12/14 cm. es conveniente adicionar el superfluidificante antes de comenzar la colocación del hormigón en los moldes. En el caso de tratarse de Hormigón Elaborado, que lleva implícito un tiempo de transporte, debe agregarse al hormigón inmediatamente antes de iniciar su descarga de la motohormigonera. Para que la aplicación del aditivo resulte efectiva, es necesario llevar el hormigón hasta la boca de descarga del mixer, colocar el aditivo y llevar nuevamente el hormigón hacia el interior del mixer, para efectuar allí el mezclado. Esta operación tiene por objeto asegurar que la totalidad del aditivo entre en contacto con el hormigón. A diferencia de los plastificantes, los superfluidificantes pueden redosificarse; se recomienda repetir hasta un 50% de la dosis inicial en una ocasión, no siendo conveniente redosificar en reiteradas ocasiones.

Recomendaciones prácticas

En el caso de realizar hormigones fluidos, es necesario tomar algunas medidas adicionales en la dosificación de los mismos, a fin de evitar su segregación o exudación:

• El hormigón debe contener una mayor cantidad de partículas finas (menores a 0,3 mm.).

• Agregar un 4 a 5% más de arena respecto a un hormigón superfluidificante.
• Hacer, en lo posible, hormigones con contenido de cemento mayores a 30 kg/m3.
• Tratar de limitar el tamaño máximo del agregado grueso a 25 mm.

De cualquier forma, debemos considerar que existe una dosis de superfluidificante límite, y que por encima de ella, la independencia del contenido de partículas finas, el hormigón segrega.

Si bien estos hormigones son, por su fluidez de tendencia autonivelante, igualmente es necesario proceder a su compactación o vibrado en caso de tabiques o elementos densamente armados.

Tener presente que si bien los superfluidificantes aportan considerables beneficios al hormigón, su empleo en el mismo no corrige los errores que pudieran surgir de una incorrecta dosificación o deficiencia de los materiales. Por consiguiente, es preciso adoptar todas las prescripciones de carácter tecnológico y las reglas del buen arte que se recomiendan para cualquier otro tipo de hormigón.