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Aditivos Retardadores.


Los aditivos retardadores (retardantes) se usan para retrasar la tasa de fraguado del concreto. Pero hay otras maneras de hacerlo. Uno de los métodos más prácticos es la reducción de la temperatura del concreto a través del enfriamiento del agua de la mezcla y/o de los agregados.

Esto porque las temperaturas elevadas del concreto fresco (30°C [86°F]) normalmente son la causa del aumento de la tasa de endurecimiento, que torna la colocación y el acabado del concreto más difíciles. Los retardadores no disminuyen la temperatura inicial del concreto, en cambio aumentan la tasa de sangrado (exudación) y la capacidad de sangrado del concreto.

Los aditivos retardadores son muy útiles para extender el tiempo de fraguado del concreto, pero también se usan para disminuir la pérdida de revenimiento y extender la trabajabilidad, especialmente antes de la colocación del concreto en ambientes con altas temperaturas.

El error de este enfoque se enseña en la Figura 6-15, donde la adición del retardador resultó en un aumento de la tasa de pérdida de revenimiento comparativamente con los concretos de control (Whiting y Dziedzic 1992).

Los retardadores algunas veces se usan para: (1) compensar el efecto acelerador de la temperatura sobre el fraguado del concreto; (2) retardar el fraguado inicial del concreto o de la lechada cuando ocurren condiciones de colocación difíciles o poco usuales, tales como el colado del concreto en pilares o cimentaciones de gran tamaño, la cementación de pozos de petróleo o el bombeamiento de concreto o lechadas a grandes distancias o, (3) retrasar el fraguado para la ejecución de técnicas de acabado especiales, tales como superficies con agregados expuestos.
 
Fig. 6-15. Pérdida del revenimiento, en varias temperaturas, de concretos convencionales  preparados con y sin aditivos retardadores de fraguado (Whiting y Dziezic 1992).


La reducción del agua obtenida con el aditivo retardador tipo B ASTM C 494 (AASHTO M 194) es normalmente menor que aquélla obtenida con el reductor de agua tipo A. Los aditivos tipo D se crearon para fornecer ambos, reducción y retraso.

En general, alguna reducción en la resistencia a edades tempranas (de uno a tres días) puede acompañar el uso de los retardadores. Los efectos de estos materiales sobre otras propiedades del concreto, tales como retracción, pueden ser impredecibles. Por lo tanto, se deben hacer ensayos de aceptación de los retardadores con los materiales de la obra bajo las condiciones de la obra. La clasificación y los componentes de los retardadores se presentan en la Tabla 6-1.

SuperPlastificantes para Concretos Fluidos.


Los aditivos superplastificantes (superfluidificantes, superfluidizantes) son aditivos reductores de agua de alto rango que obedecen las normas en la Tabla 6-1. En algunos países, tales como EE.UU., México y Ecuador, se puede usar el término plastificante como sinónimo del término superplastificante. Pero, en países tales como Argentina y Chile, el término superplastificante se refiere a los reductores de agua de alto rango, mientras que el término plastificante (fluidificante) se refiere a los reductores de agua convencionales y por lo tanto, en estos casos, los términos super- plastificante y plastificante no se pueden usar como sinónimos. En este texto, se empleará el término superplastificante sólo para designar los reductotes de agua de alto rango.

Estos aditivos se adicionan al concreto de revenimiento y relación agua-cemento de bajo a normal para producir un concreto fluido, con alto asentamiento (Fig. 6-9). El concreto fluido o plástico es un concreto con consistencia bien fluida, pero trabajable, y que se puede colocar con poca o ninguna vibración o compactación mientras que se lo mantiene prácticamente libre de sangrado (exudación) o segregación excesivas. Algunas aplicaciones para el concreto fluido son: (1) colado de concreto en secciones muy delgadas (Fig. 6-10), (2) áreas con poco espaciamiento del acero de refuerzo, (3) colado bajo el agua, (4) concreto bombeado, para reducir la presión de bombeamiento, (5) áreas donde no se pueden usar los métodos convencionales de consolidación y (6) para la reducción de los costos de manejo. La adición de los superplastificantes en concretos con revenimiento de 75 mm (3pulg.) permite que se produzca un concreto con asentamiento de 230 mm (9 pulg.). El concreto fluido se define por la ASTM C 1017 como un concreto que tiene un revenimiento mayor que 190 mm (71⁄2 pulg.), pero todavía mantiene sus propiedades cohesivas.


Las normas ASTM C 1017, IRAM 1663, Nch2182of1995, NMX C 255 y NTP334.088, entre otras, fornecen dos tipos de aditivos superplastificantes, (1) superplastificante y (2) superplastificantes y retardadores. Los aditivos superplastificantes normalmente son más eficientes para producir concretos fluidos que los aditivos reductores de agua regulares y de medio rango. El efecto de ciertos superplastificantes en el aumento de la trabajabilidad o en la producción de concretos fluidos es corto, de 30 a 60 minutos, siendo que a este periodo se sigue una pérdida rápida

Fig. 6-9. El concreto fluido con alto revenimiento (superior) se coloca fácilmente (medio), incluso en áreas con alta congestión de armadura (inferior). (47343, 69900, 47344)


Fig. 6-10. El concreto fluido con plastificantes se coloca fácilmente en secciones delgadas, tales como este revestimiento unido que no es más espeso que 11⁄2 diámetro de una moneda de cuarto de dólar (aproximadamente 4 cm).

de trabajabilidad o pérdida de revenimiento (Fig. 6-11). Las altas temperaturas también pueden agravar la pérdida de asentamiento. Debido a su propensión de pérdida de revenimiento, estos aditivos algunas veces se los añade al concreto en la mezcladora (hormigonera) en la obra. Estos aditivos están disponibles en la forma de líquido y de polvo. Los aditivos para la extensión de la vida de los superplastificantes, adicionados en las plantas mezcladoras, ayudan a reducir los problemas de pérdida de asentamiento.


El tiempo de fraguado se puede acelerar o retardar dependiendo de la composición química de los aditivos, su dosaje y su interacción con otros aditivos y materiales cementantes presentes en la mezcla de concreto. Algunos superplastificantes pueden retardar el fraguado de una a casi cuatro horas (Fig. 6-12). El desarrollo de la resistencia de los concretos fluidos se compara con aquél de los concretos normales (Fig. 6-13).

A pesar de que los concretos con superplastificantes son esencialmente libres de sangrado (exudación) excesivo, pruebas demostraron que algunos concretos con superplastificantes exudan más que los de control con la misma relación agua-cemento (Fig. 6-14). Sin embargo, los concretos con superplastificantes exudan mucho menos que los de control con el mismo revenimiento (revenimiento alto) y mayor contenido de agua. Los concretos con asentamiento alto, baja relación agua-cemento y superplastificante presentan mucho menos retracción (contracción) por secado que concretos convencionales con revenimiento alto y alto contenido de agua, pero este concreto con superplastificante tiene mayor retracción por secado que los convencionales con bajo asentamiento y bajo contenido de agua (Whiting 1979, Gebler 1982 y Whiting y Dziedzic 1992).

La eficiencia de los superplastificantes aumenta con el aumento de la cantidad de cemento y de finos en el concreto y también se influencia por su revenimiento inicial.

Fig. 6-11. Pérdida del revenimiento a 32°C (90°F) en concretos fluidos (TN, TM, TB y TX) comparados con mezclas de control (TC) (Whiting y Dziezic 1992).

Fig. 6-12. Fraguado retardado en concretos fluidos con plastificantes (N, M, B y X) con relación a mezclas de control (Whiting y Dziedzic 1992).

Fig. 6-13. Desarrollo de la resistencia a compresión en concretos fluidos. C es la mezcla de control. Las mezclas FN, FM y FX contienen plastificantes (Whiting y Dziezic 1992).

Fig. 6-14. Sangrado de concretos fluidos con plastificantes (N, M, B y X) comparados con mezclas de control (C) (Whiting y Dziezic 1992).



Los concretos fluidos con superplastificante pueden tener mayor cantidad de vacíos de aire atrapado y mayor factor de espaciamiento de vacíos que un concreto convencional. La pérdida de aire también puede ser significativa.


Estudios en algunos concretos fluidos, expuestos a un ambiente de humedad permanente sin ningún período de secado, indicaron una resistencia a la congelación-deshielo y al descararamiento baja (Whiting y Dziedzic 1992). Sin embargo, el desempeño de los concretos fluidos con baja relación agua-cemento se ha mostrado bueno en la mayoría de los ambientes sujetos a congelación.

Reductores de Agua de Alto Rango.


Los aditivos reductores de agua de alto rango (aditivos de alta actividad, aditivos de alto efecto) se pueden usar para conferir al concreto las mismas propiedades obtenidas por los adictivos reductores de agua normales, pero con mayor eficiencia. En la ASTM C 494 (AASHTO M 194), corresponden a los tipos F (reductor de agua) y G (reductor de agua y retardador de fraguado). Estos aditivos pueden reducir grandemente la demanda de agua y el contenido de cemento y pueden producir concretos con baja relación agua-cemento, alta resistencia y trabajabilidad normal o alta. Esta reducción de la demanda de agua está entre 12% y 30%, lo que permite producir concretos con: (1) resistencia a compresión última mayor que 715 kg/cm2 o 70 MPa (10,000 lb/pulg2), (2) desarrollo mayor de las resistencias tempranas, (3) menor penetración de los iones cloruro y (4) otras propiedades beneficiosas asociadas a baja relación agua- cemento del concreto (Fig. 6-6). Los aditivos reductores de agua de alto rango normalmente son más eficientes en la mejoría de la trabajabilidad del concreto que los aditivos reductores de agua regulares. La gran reducción del contenido de agua puede disminuir considerablemente el sangrado (exudación), resultando en dificultades

Fig. 6-6. El concreto con baja relación agua-cemento y baja permeabilidad a los cloruros, ideal para el tablero de puentes, se produce fácilmente con reductores de agua de alto rango.

Fig. 6-7. Pérdida del revenimiento a 23°C (73°F) de mezclas conteniendo reductores de agua de alto rango (N, M, B y X) comparadas con la mezcla de control (C) (Whiting y
Dziedzic 1992).

Fig. 6-8. Desarrollo de resistencia a compresión de: mezcla de control (C) y concretos con reductores de agua de alto rango (N, M y X) (Whiting y Dziedzic 1992).


Los concretos con reductores de agua de alto rango pueden tener vacíos mayores de aire incorporado y mayor factor de separación entre los vacíos si comparados con los concretos normales con aire incluido. Esto generalmente podría indicar una resistencia a congelación-deshielo menor. Sin embargo, ensayos de laboratorio han mostrado que concretos con revenimiento (asentamiento) moderado, conteniendo reductores de agua de alto rango, tienen buena durabilidad a congelación-deshielo, incluso con factor de espaciamiento de aire un poco mayor, probablemente por la menor relación agua-cemento en estos concretos.

Cuando los productos químicos usados como reductores de agua de alto rango se usan para producir un concreto fluido (plástico), normalmente se llaman plastificantes (fluidificantes) o superplastificantes (superfluidificantes, superfluidizantes) (véase la discusión abajo).

Reductores de Agua de Medio Rango.

Los reductores de agua de medio rango se emplearon por primera vez en 1984. Estos aditivos fornecen una reducción significativa de la cantidad de agua (entre 6 y 12%) para concretos con revenimiento (asentamiento) de 125 a 200 mm (5 a 8 pulg.), sin el retraso asociado a altas dosificaciones de reductores de agua convencionales (normales).

Los reductores de agua normales se indican para concretos con asentamiento de 100 a 125 mm (4 a 5 pulg.). Se puede usar el reductor de agua de medio rango para reducir la viscosidad y facilitar el acabado, mejorar la bombeabilidad y facilitar la colocación de concretos conteniendo humo de sílice y otros materiales cementantes suplementarios.

Algunos de estos aditivos pueden incorporar aire y se los puede usar en concretos con bajo asentamiento (Nmai, Schlagbaum y Violetta 1998).

Aditivos Reductores de Agua.

Los aditivos reductores de agua se usan para disminuir la cantidad de agua de mezcla necesaria para la producción de un concreto con un revenimiento (asentamiento) específico, para reducir la relación agua-cemento, para disminuir el contenido de cemento y para aumentar el revenimiento.

Los reductores de agua típicos disminuyen el contenido de agua aproximadamente del 5% al 10%. La adición al concreto del aditivo reductor de agua sin la reducción del contenido de agua puede producir una mezcla con mayor revenimiento. Sin embargo, la tasa de pérdida de revenimiento no se disminuye y en algunos casos se aumenta (Fig. 6-4). La pérdida rápida de revenimiento resulta en reducción de la trabajabilidad y en menos tiempo para la colocación del concreto.

Con los aditivos reductores de agua normalmente se obtiene un aumento de la resistencia porque se disminuye la relación agua-cemento. En concretos con los mismos contenidos de cemento y de aire y revenimiento, la resistencia a los 28 días de un concreto conteniendo un reductor de agua (y reducción de la cantidad de agua) puede ser del 10% al 25% mayor que la resistencia de un concreto sin aditivo. Apesar de la reducción del contenido de agua, los aditivos reductores de agua pueden aumentar la retracción por secado (contracción por desecación).

Fig. 6-3. Descascaramiento del concreto resultante de una carencia de aire incorporado, uso de descongelantes y prácticas inadecuadas de acabado y curado.


Fig. 6-4.  Pérdida de revenimiento a 23°C (73°F) en concretos conteniendo reductores de agua convencionales (ASTM C 494 y AASHTO M 194 Tipo D) comparados con mezclas de control (Whiting y Dziedzic 1992).

Normalmente, el efecto del aditivo reductor de agua sobre la retracción por secado es pequeño si comparado a otros factores más significantes que causan la fisuración (agrietamiento) por retracción en concreto. El uso de reductores de agua para la disminución del contenido de cemento y de agua, manteniéndose la misma relación agua-cemento, puede resultar en una resistencia a compresión igual o menor y puede aumentar la pérdida de revenimiento (asentamiento) en dos o más veces (Whiting y Dziedzic 1992).


Los reductores de agua disminuyen, aumentan o no tienen ningún efecto sobre el sangrado (exudación), dependiendo de su composición química. La disminución del sangrado puede dificultar las operaciones de acabado de superficies planas cuando las condiciones de secado son rápidas. Los aditivos reductores de agua se pueden modificar para ofrecer varios grados de retraso, mientras que otros no afectan considerablemente el tiempo de fraguado.

Por ejemplo, el aditivo tipo Ade la ASTM C 494 (AASHTO M 194) puede tener un pequeño efecto sobre el tiempo de fraguado, el tipo E lo acelera y el tipo D normalmente lo retarda de 1 a 3 horas (Fig. 6-5). Algunos aditivos reductores de agua también pueden incorporar aire. Los aditivos a base de lignina pueden aumentar el contenido de aire en 1% a 2%. Los concretos con reductores de agua habitualmente tienen buena retención de aire (Tabla 6-2).

La eficiencia de los reductores de agua es función de su composición química, de la temperatura del concreto, de la finura y composición del cemento, del contenido de cemento y de la presencia de otros aditivos. La clasificación y los componentes de los reductores de agua se presentan en la Tabla 6-1. Para más información sobre los efectos de los reductores de agua sobre las propiedades del concreto, consulte Whiting y Dziedzic (1992).


Fig. 6-5. Retraso del fraguado en mezclas con aditivo reductor de agua con relación a la mezcla de control. Los concretos L y H contienen reductores de agua convencionales y los concretos N, M, B y X contienen reductores de agua de alto rango.


Tabla 6-2. Pérdida de Aire en Mezclas de Concreto con Reducido Contenido de Cemento

Aditivos Inclusores de Aire.


Los aditivos inclusores de aire (incorporadores de aire) se usan para introducir y estabilizar, de propósito, burbujas microscópicas de aire en el concreto. El inclusor de aire mejora considerablemente la durabilidad de concretos expuestos a ciclos de congelación-deshielo (hielo-deshielo) (Fig. 6-2). El aire incorporado mejora la resistencia del concreto al descascaramiento de la superficie causado por el uso de productos descongelantes (anticongelantes) (Fig. 6-3). Además, también se mejora la trabajabilidad del concreto fresco y se reducen o eliminan tanto la segregación como el sangrado (exudación).

El concreto con aire incluido contiene diminutas burbujas de aire distribuidas uniformemente por toda la pasta de cemento. Se puede producir el aire incorporado en el concreto a través del uso de cemento con inclusor de aire, de aditivos inclusores de aire o de la combinación de ambos métodos. Un cemento con inclusor de aire es un cemento portland con adiciones de inclusor de aire, las cuales se muelen conjuntamente con el clínker durante la fabricación del cemento. Por otro lado, el aditivo incorporador de aire se lo adiciona directamente a los materiales del concreto antes o durante el mezclado.

Los ingredientes básicos usados en los aditivos incorporadores de aire se listan en la Tabla 6-1, bien como sus especificaciones y los métodos de ensayo. Además de aquellas normas hay también la ASTM C 233 (AASHTO M 154 y T 157) y la COVENIN 0355.

Los inclusores de aire usados en la producción del cemento con inclusor de aire deben obedecer la ASTM C 226. Los requisitos de los cementos con inclusor de aire se presentan en la ASTM C 150 y AASHTO M 85. Para más información, Concretos con Aire Incluido, Klieger (1996) y Whiting y Nagi (1998).

Fig. 6-2. Daños causados por la congelación (frag-
mentación) en la juntas de un pavimento (superior),
fisuración por congelación inducida cerca de las juntas
(inferior) y ampliación de la vista de las fisuras (foto menor,
en la parte interna).

Tabla 6-1. Aditivos de Concreto Según su Clasificación



Aditivos para Concreto.

Los aditivos son aquellos ingredientes del concreto que, además del cemento portland, del agua y de los agregados, se adicionan a la mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado (Fig. 6-1). Los aditivos se pueden clasificar según sus funciones,como sigue:

1.Aditivos incorporadores de aire (inclusores de aire)
2.Aditivos reductores de agua
3.Plastificantes (fluidificantes)
4.Aditivos aceleradores (acelerantes)
5.Aditivos retardadores (retardantes)
6.Aditivos de control de la hidratación
7.Inhibidores de corrosión
8.Reductores de retracción
9.Inhibidores de reacción álcali-agregado
10.Aditivos colorantes
11.Aditivos diversos, tales como aditivos para mejorar la trabajabilidad (manejabilidad), para mejorar la adherencia, a prueba de humedad, impermeabilizantes, para lechadas, formadores de gas, anti-deslave, espumante y auxiliares de bombeo.

La Tabla 6-1 fornece una clasificación mucho más amplia de los aditivos.

El concreto debe ser trabajable, fácilmente acabado, fuerte, durable, estanque y resistente al desgaste. Estas calidades se las puede obtener fácil y económicamente con la selección de los materiales adecuados, preferiblemente al uso de aditivos (a excepción de los inclusores de aire cuando necesarios).

Las razones principales para el uso de aditivos son:

1.Reducción del costo de la construcción de concreto;
2.Obtención de ciertas propiedades en el concreto de
manera más efectiva que otras;
3.Manutención de la calidad del concreto durante las etapas de mezclado, transporte, colado (colocación) y curado en condiciones de clima adverso;
4.Superación de ciertas emergencias durante las operaciones de mezclado, transporte, colocación y curado; A pesar de estas consideraciones, se debe observar que ningún aditivo de cualquier tipo o en cualquier cantidad se lo puede considerar como un sustituto de las buenas prácticas de construcción.

La eficiencia de un aditivo depende de factores tales como: tipo, marca y cantidad del material cementante; contenido de agua; forma, granulometría y proporción de los agregados; tiempo de mezclado y temperatura del concreto.

Los aditivos para uso en concreto deben obedecer las especificaciones, como presentado en la Tabla 6-1. Las mezclas que se van a ensayar, se las deben producir con los aditivos y materiales usados en la obra en la temperatura y humedad previstas para la obra. De esta manera, se puede observar la compatibilidad de los aditivos y de los materiales de la obra, bien como los efectos de los aditivos sobre las propiedades del concreto endurecido. Se debe usar la cantidad de aditivo recomendada por el fabricante o la cantidad óptima determinada por los ensayos de laboratorio.

Fig. 6-1. Aditivos líquidos, de la izquierda hacia la derecha: aditivo anti-
deslave, reductor de retracción, reductor de agua, agente espumante,
inhibidor de corrosión y incorporador de agua.

Agregados de Concreto Reciclado.


En los últimos años, el concepto del uso de concreto viejo de pavimentos, edificios y otras estructuras como fuente de agregados se ha indicado en muchos proyectos, resultando en ahorro de material y energía (ECCO 1999). El procedimiento involucra: (1) demoler y remover el concreto viejo, (2) trituración en los trituradores primarios y secundarios (Fig. 5-25), (3) remoción del acero de refuerzo y otros artículos embebidos, (4) graduado y lavado y (5) finalmente amontonamiento de los agregados fino y grueso resultantes (Fig. 5-26). 

Se debe evitar que el producto final se contamine con polvo, yeso, madera y otros materiales extraños.




Fig. 5-25. El concreto con cantidades elevadas de refuerzo
se trituran con un triturador de vigas.

Fig. 5-26. Pila de agregado de concreto reciclado.


El concreto reciclado es simplemente el concreto viejo que se trituró para producir agregado. El agregado de concreto reciclado se usa principalmente en la reconstrucción de pavimentos. Se lo ha usado satisfactoriamente como un agregado en subbases granulares, subbases de concreto magro, suelo-cemento y en el concreto nuevo como la única fuente o como reemplazo parcial del agregado nuevo.

El agregado de concreto reciclado generalmente tiene una mayor absorción y una gravedad específica menor que el agregado convencional. Esto resulta de la alta absorción del mortero poroso y de la pasta de cemento endurecido en el agregado de concreto reciclado. Los valores de absorción típicamente varían del 3% al 10%, dependiendo del concreto que se recicla. Esta absorción se encuentra entre los valores de agregados naturales y ligeros. Los valores aumentan a medida que el tamaño del agregado grueso disminuye (Fig. 5-27). La alta absorción del agregado reciclado aumenta la demanda de agua para que se obtenga la misma trabajabilidad y revenimiento (asentamiento) si comparado con un concreto con agregado convencional.


El agregado reciclado seco absorbe agua durante y después del mezclado. Para evitar esto, el agregado reciclado se debe pre-humedecer o las pilas se deben mantener húmedas.


La forma de las partículas de los agregados de concreto reciclado es similar a las rocas trituradas, como se enseña en la Figura 5-28. La densidad relativa disminuye progresivamente a medida que el tamaño de las partículas disminuye.


El contenido de sulfatos de los agregados de concreto reciclado se debe determinar para que se evalúe la posibilidad de la reactividad deletérea de los sulfatos. El contenido de sulfatos se debe determinar donde sea necesario.


El concreto nuevo producido con agregado de concreto reciclado generalmente tiene una buena trabajabilidad. La carbonatación, permeabilidad y resistencia a congelación-deshielo se han mostrado similares o hasta mejores que el concreto con agregado convencional. El concreto producido con agregado grueso reciclado y agregado fino convencional puede lograr una resistencia a compresión adecuada. El uso de agregado fino reciclado puede resultar en una pequeña disminución de la resistencia a compresión. Sin embargo, la contracción por secado y la fluencia del concreto con el agregado reciclado es hasta 100% mayor que el concreto con agregado convencional. 

Fig. 5-27. Comparación de la absorción de agua de tres
tamaños diferentes de partículas de agregado reciclado y un
tamaño de agregado grueso ligero natural. (Kerkhoff y Siebel
2001).

Esto se debe a la gran cantidad de pasta de cemento y mortero viejos, especialmente en el agregado fino. Por lo tanto, valores considerablemente menores de contracción por secado se pueden lograr con el uso de agregado grueso reciclado y arena natural (Kerkhoff y Siebel 2001). De la misma manera que cualquier fuente nueva de agregado, el agregado de concreto reciclado se debe ensayar con relación a durabilidad, granulometría y otras propiedades.

El concreto reciclado que se usa como agregado grueso en el concreto nuevo posee algún potencial de reacción álcali-sílice si el concreto viejo contiene agregado reactivo. 

Fig. 5-28. Agregado de concreto reciclado.

El contenido de álcali del cemento empleado en el concreto viejo tiene poco efecto en la expansión debido a la reacción álcali-sílice. Para agregados altamente reactivos producidos del concreto reciclado, se deben usar las medidas especiales para prevención de la RAS, discutidas en “Reacción Álcali-Sílice”. Aunque la RAS expansiva no se haya desarrollado en el concreto original, no se puede asumir que no se vaya a desarrollar en el concreto nuevo, caso no se tomen medidas preventivas. El examen petrográfico y los ensayos de expansión se recomiendan para esta evaluación (Stark 1996).

Se deben producir mezclas de pruebas para la comprobación de la calidad del concreto y para determinar las proporciones adecuadas de la mezcla. Uno de los problemas potenciales del uso de concreto reciclado es la variabilidad en las propiedades del concreto viejo, que, a su vez, puede afectar las propiedades del concreto nuevo.

Se lo puede evitar parcialmente con el control frecuente de las propiedades del concreto viejo que se esté reciclando. Se pueden hacer necesarios ajustes de las proporciones de la mezcla.  

Agregado Dragado del Mar.


Los materiales dragados del mar, de los estuarios de las mareas y la arena y grava del litoral se pueden usar con prudencia en algunas aplicaciones de concreto cuando otras fuentes de agregados no estén disponibles. Los agregados obtenidos del mar tienen dos problemas: (1) las conchas marinas y (2) la sal.

Las conchas marinas pueden estar presentes en la fuente de agregado. Estas conchas son un material duro que puede producir un concreto de buena calidad, pero, sin embargo, la demanda de cemento puede aumentar.

También, debido a su angularidad, se requiere pasta adicional de cemento para que se obtenga la trabajabilidad deseable. Los agregados conteniendo conchas completas (no trituradas) se deben evitar pues su presencia puede resultar en vacíos en el concreto y disminución de la resistencia a compresión.

Los agregados dragados del mar frecuentemente contienen sal. Las sales principales son el cloruro de sodio y el sulfato de magnesio y la cantidad de sal en los agrega- dos es frecuentemente mayor que 1% de la masa del agua de mezcla. El mayor contenido de sal ocurre en las arenas que se encuentran justo encima del nivel de la marea alta.

El uso de estos agregados junto con el agua de mezcla potable normalmente contribuye con menos sal a la mezcla que el uso de agua del mar (como agua de mezcla) con agregados libres de sal.

Los agregados marinos pueden ser una fuente apreciable de cloruros. La presencia de estos cloruros puede afectar el concreto: (1) alterando el tiempo de fraguado, (2)aumentando la retracción por secado, (3) aumentando significantemente el riesgo de corrosión del acero de refuerzo (armadura) y (4) causando eflorescencia.

Generalmente, los agregados marinos que contengan grandes cantidades de cloruros no se deben usar en el concreto reforzado (armado).

Los agregados dragados del mar se pueden lavar con agua fresca para reducir el contenido de sal. No hay un límite máximo de contenido de sal de los agregados fino y grueso, pero, sin embargo, los límites de cloruros.

Manipulación y Almacenamiento de Agregados.


Los agregados se deben manosear y almacenar de manera que se minimicen la segregación y la degradación y que se prevenga la contaminación con sustancias deletéreas (Fig. 5-24). Las pilas se deben construir en capas finas de espesor uniforme para minimizar la segregación. El método más económico y aceptable de formación de pilas de agregados es el método de volteo con camión, que descarga el cargamento de manera que no se lo separe. Entonces, se recupera el agregado con un cargador frontal.

El cargador debe remover porciones de los bordes de la pila desde la parte inferior hacia la parte superior, de manera que cada porción contenga una parte de cada capa horizontal.

Cuando no se entregan los agregados en camiones, resultados aceptables y económicos se pueden obtener con la formación de pilas en capas con un cucharón de quijadas (método de tirar y extender). En el caso de agregados no sujetos a degradación, se pueden tender los agregados con un tractor de neumático (llantas) de caucho y recuperar con un cargador frontal. Al tender el material en capas finas, la segregación se minimiza. Sea el manoseo con camión, con cargador, con cucharón de quijadas o estera transportadora, no se deben construir pilas altas en forma de cono,pues resultan en segregación. Sin embargo, si las circunstancias demandan la construcción de pilas cónicas, o si las pilas se han segregado, las variaciones de la granulometría se pueden disminuir cuando se recupera la pila. En estos casos, los agregados se deben cargar con un movimiento continuo alrededor de la pila para que se mezclen los  tamaños, en vez de comenzar en un lado y trabajar en línea recta a través de la pila.

Los agregados triturados segregan menos que los agregados redondeados (grava) y los agregados mayores segregan más que los agregados menores. Para evitar la segregación del agregado grueso, las fracciones de tamaño se pueden amontonar y dosificar separadamente. Sin embargo, los procedimientos de amontonamiento adecuados, deben eliminar esta necesidad. Las especificaciones ofrecen un rango de las cantidades permitidas de material en cada fracción debido a la segregación en las operaciones de amontonamiento y dosificación.

Los agregados que han sido lavados se deben amontonar con anticipación suficiente para que se drenen, hasta una humedad uniforme, antes de su uso. El material fino húmedo tiene una tendencia menor para segregar que el material seco. Cuando el agregado fino seco se descarga en los cubos o esteras transportadoras, el viento puede llevarse los finos. Esto se debe evitar al máximo.

Las mamparas o las divisiones se deben usar para evitar la contaminación de las pilas de agregados. Las divisiones entre las pilas deben ser suficientemente altas para prevenir el mezclado de los materiales. Los depósitos de almacenamiento deben ser circulares o casi cuadrados. Su fondo debe tener una inclinación mayor que 50 grados con la horizontal en todos los lados hasta un escurridero central. Al cargarse el depósito, el material debe caer verticalmente sobre el escurridero dentro del depósito. El vaciado del material dentro del depósito en un ángulo y contra los lados del depósito causará segregación. Las placas de desviación o divisores ayudarán a minimizar la segregación. El depósito se debe mantener lleno si posible, pues reduce la rotura de las partículas de agregados y la tendencia de segregación. Los métodos recomendados de manoseo y almacenamiento de agregados se discuten profundadamente en Matthews (1965 a 1967), NCHRP (1967) y Bureau of Reclamation (1981).

Beneficios de Agregados.


El procesamiento del agregado consiste en: (1) procesamiento básico – trituración, tamizado y lavado – para obtener la granulometría y la limpieza adecuadas y (2) beneficio – mejoramiento de la calidad a través de métodos de procesamiento, tales como separación en un medio pesado, tamizado con agua, clasificación por corriente ascendiente y trituración.

En la separación en medio pesado, los agregados pasan a través de un líquido pesado compuesto de minerales pesados finamente granulados y agua, proporcionado para tener una densidad relativa (gravedad específica) menor que las partículas de agregado deseadas pero mayor que las partículas dañinas. Las partículas más pesadas se hunden en el fondo mientras que las partículas más livianas flotan en la superficie. Este proceso se puede usar cuando las partículas aceptables y las dañinas tienen densidades relativas muy diferentes.

El tamizado separa las partículas con pequeñas diferencias de densidades pulsando una corriente de agua. Las pulsaciones de agua hacia arriba a través de un tamiz (una caja con el fondo perforado) mueven el material más ligero para formar una capa sobre el material más pesado.

Entonces, se remueve la capa de arriba.

La clasificación por corriente ascendiente separa las partículas con grandes diferencias de densidad. Los materiales ligeros, como la madera y el lignito, flotan en una rápida corriente ascendiente de agua.

La trituración también se usa para remover las partículas blandas y desmenuzables de los agregados gruesos.

Este proceso es, algunas veces, el único medio de hacer con que se pueda utilizar este material. Infelizmente, en cualquier proceso, parte del material aceptable algunas veces se pierde y la remoción de las partículas dañinas puede ser difícil y costosa.

Materiales y Métodos de Control de Reacción Álcali-Carbonato.


El agregado susceptible a RAC tiene una composición específica que se identifica fácilmente por los ensayos petrográficos. Si la roca indica susceptibilidad a RAC, se pueden tomar las siguientes precauciones:

•Cantera seleccionada para evitar completamente la reacción del agregado;
•Agregado mezclado de acuerdo con el apéndice de la ASTM C 1105 o
•Limitar el tamaño del agregado al menor posible.

El cemento de bajo contenido de álcalis y las puzolanas no son generalmente muy efectivos en el control de la RAC expansiva.

Métodos de Ensayo para la Identificación de los Daños por Reacción Álcali-Carbonato.


Los tres métodos normalmente usados para la identificación de la reactividad potencial álcali-carbonato de los agregados son:

•Examen petrográfico (ASTM C 295);
•Método del cilindro de roca (ASTM C 586) y
•Ensayo del prisma de concreto (ASTM C 1105).

Mecanismo de la Reacción Álcali-Carbonato.

Mecanismo de la RAC. Las reacciones que se observan en ciertas rocas dolomíticas están asociadas con la reacción álcali-carbonato (RAC). Las rocas reactivas contienen cristales grandes de dolomita dispersos y rodeados por una matriz de granos finos de calcita y arcilla. La calcita es una de las formas minerales del carbonato de calcio y la dolomita es el nombre común para el carbonato de calcio-magnesio. La RAC es relativamente rara porque los agregados susceptibles a esta reacción normalmente no son apropiados para el uso en concreto por otras razones, tales como la resistencia potencial. Las calizas dolomíticas arcillosas contienen calcita y dolomita con cantidades apreciables de arcilla y pueden contener pequeñas cantidades de sílice reactiva. La reactividad a álcalis de las rocas carbonáticas normalmente no depende de la composición mineralógica de la arcilla (Hadley 1961). Los agregados tienen un potencial para la RAC expansiva si están presentes las siguientes características litológicas (Ozol 1994 y Swenson 1967):

•Contenido de arcilla, o residuo insoluble, en el rango del 5% al 25%;
•Relación entre calcita y dolomita de aproximadamente 1:1;
•Aumento en el volumen de la dolomita hasta el punto que la textura entrelazada se vuelva un factor de restricción y
•Cristales dolomíticos discontinuos de pequeño tamaño dispersos en la matriz de arcilla.
Dedolomitización. La dedolomitización, o la ruptura de la dolomita, se asocia normalmente con la RAC expansiva (Hadley 1961). El concreto que contiene dolomita y se expandió también contiene brucita (hidróxido de magnesio, Mg(OH)2), que se forma por la dedolomitización. La dedolomitización prosigue de acuerdo con la siguiente ecuación (Ozol 1994):

CaMgCO3 (dolomita)+ solución de hidróxido de alcalino → MgOH2 (brucita) + CaCO3 (carbonato decalcio) + K2CO3 (carbonato de potasio) + hidróxidoalcalino


La reacción de dedolomitización y la cristalización subsiguiente de la brucita pueden causar una expansión considerable. La expansión causada directa o indirectamente por la dedolomitización frecuentemente es un prerrequisito para otros procesos expansivos (Tang, Deng y Lon 1994).

Materiales y Métodos para Control de la Reacción Álcali-Sílice.


El medio más eficiente de control de la expansión causada por la RAS es el diseño de mezclas especiales, preferentemente con el uso de materiales disponibles en el local. Las siguientes opciones no se listan en orden prioritaria y aunque normalmente no sean necesarias, se las pueden utilizar en combinación de una con la otra.

En América del Norte, las prácticas actuales incluyen el uso de materiales cementantes suplementarios o cementos mezclados (adicionados) que, comprobado a través de ensayos, controlan o limitan el contenido de álcalis en el concreto. Los materiales cementantes suplementarios incluyen ceniza volante, escoria granulada de alto horno humo de sílice y puzolanas naturales. Los cementos mezclados usan escoria, ceniza volante, humo de sílice y puzolanas naturales para controlar la RAS. El cemento con bajo contenido de álcalis (ASTM C 150, NCR 40, NMX-C-414 y NTP334.009), inferior a 0.60% (óxido de sodio equivalente) se puede usar para controlar la RAS. Su empleo ha sido bien sucedido con agregados ligera o medianamente reactivos. Sin embargo, los cementos con bajo contenido de álcalis no están disponibles en todas las regiones. Por lo tanto, se prefiere la utilización de los cementos disponibles en el local en combinación con puzolanas, escorias o cementos adicionados para controlar la RAS. Cuando las puzolanas, escorias o cementos adicionados se usan para controlar la RAS, su eficiencia se debe determinar a través de ensayos tales como ASTM C 1260 (modificado), IRAM 1674, NMX-C-298, NTP334.110, UNIT 1038 o ASTM C 1293, IRAM 1700. Cuando aplicable, se deben ensayar cantidades diferentes de puzolanas o escorias para que se determine la dosis ideal. La expansión normalmente disminuye con el aumento de la dosis de puzolana o escoria (Fig. 5-23). Los aditivos a base de litio también están disponibles para el control de RAS. El ablandamiento con caliza (término popular para el reemplazo de aproximadamente 30% del agregado reactivo por un agregado de grava-arena reactivo por caliza triturada) es eficiente en el control de la deterioración en algunos concretos con agregado de arena-grava. Consulte AASHTO (2001), Farny y Kosmatka (1997) y PCA(1998) para más información sobre los ensayos para la determinación de la eficiencia de las medidas descritas anteriormente.

 

Fig. 5-23. Influencia en la expansión de la barra de mortero
(ASTM C 1260) de diferentes cantidades de ceniza volante
escoria y humo de sílice con relación a la masa de materia
cementante después de 14 días, al usarse agregado
reactivo (Fournier 1997).

Identificación de los Agregados Potencialmente Reactivos.


El comportamiento histórico en campo es el mejor medio de evaluarse la susceptibilidad de un agregado a la RAS. Para una evaluación más definitiva, el concreto existente debe estar en servicio, por lo menos, por 15 años. Se deben hacer las comparaciones entre el concreto existente y las proporciones de mezcla del concreto propuesto, sus ingredientes y el ambiente de servicio. Este proceso debe decir si se hacen necesarios requisitos especiales o si son necesarios ensayos de los agregados o del concreto. Los de métodos de ensayo más nuevos y rápidos se pueden utilizar para la investigación inicial. Cuando aparezcan incertidumbres, se deben usar ensayos más demorados para confirmar los resultados.

Control de la Reacción Álcali-Sílice en el Concreto Nuevo.


La mejor manera de evitar la RAS es tomar precauciones apropiadas antes de la colocación del concreto. Las especificaciones de norma pueden requerir modificaciones para tratar de RAS.

Estas modificaciones se deben establecer cuidadosamente para evitar que se limiten las opciones de los productores de concreto. Esto permite un análisis cuidadoso de los materiales cementantes y agregados y la elección de la estrategia de control que mejore la eficiencia y la economía de los materiales elegidos. Si la identificación histórica o los ensayos muestran que el agregado no es reactivo, no se necesitan de requisitos especiales.

Métodos de Ensayo para Identificar el Daño por Reacción Álcali-Sílice.


Es importante que se distinga entre la reacción y el daño resultante de la reacción. En el diagnóstico de la deterioración del concreto, es más probable que se identifique el gel, pero, en algunos casos, se forma una cantidad significativa de gel sin haber daño al concreto. Para que se determine que la RAS es la causa del daño, se debe verificar la presencia del gel nocivo. Se puede definir el lugar de la reacción expan-siva como una partícula de agregado reconocidamente reactivo que se haya reemplazado parcialmente por el gel. El gel puede estar presente en las fisuras y vacíos y también puede estar presente como un anillo alrededor de los bordes de las partículas de agregado. Una red interna de grietas, conectando las partículas de agregado reactivo, es una indicación casi segura de que la RAS es responsable por el agrietamiento. El examen petrográfico (ASTM C 856) es el método más seguro para la identificación del gel de RAS en concreto (Powers 1999). La petrografía, cuando se la usa para estudiar una reacción conocida, puede confirmar la presencia de los productos de reacción y verificar la RAS como la causa principal del deterioro (Fig. 5-22).

Fig. 5-22. Vista de una sección pulida de un agregado reactivo
con álcalis en el concreto. Obsérvese la reacción álcali-sílice
que contorna el agregado reactivo y la formación de fisuras.

Factores que Afectan la Reacción Álcali-Sílice.


Para que la RAS ocurra, tres condiciones deben estar presentes:

1.Una forma reactiva de sílice en el agregado,
2.Una solución en el poro altamente alcalina (pH) y
3.Humedad suficiente.

Si una de estas condiciones está ausente, la reacción RAS no puede ocurrir.

Mecanismo de la Reacción Álcali-Sílice.


La reacción álcali-sílice forma un gel que se hincha cuando absorbe agua de la pasta de cemento de su alrededor. Los productos de la reacción de RAS tienen una gran afinidad con la humedad. Este gel, al absorber agua, puede inducir presión, expansión y fisuración del agregado y de la pasta. La reacción se puede visualizar en dos etapas:

1.Hidróxido alcalino + gel de sílice reactiva → producto de la reacción (gel álcali-sílice)
2.Gel del producto de la reacción + humedad → expansión

La cantidad de gel que se forma en el concreto depende de la cantidad y del tipo de sílice y concentración del hidróxido alcalino. La presencia de gel ni siempre coincide con el daño y, por lo tanto, la presencia de gel no indica necesariamente la ocurrencia de RAS.

Síntomas Visuales de la Expansión por Reacción Álcali-Sílice

Los indicadores de RAS pueden ser: red de grietas (Fig. 5-20), juntas cerradas o lascadas, desplazamiento relativo de diferentes partes de la estructura o el aparecimiento de erupciones en la superficie (Fig. 5-21). Como el deterioro por RAS es lento, el riesgo de la falla catastrófica es bajo. La RAS puede causar problemas de funcionalidad o utilización y puede exacerbar otros mecanismos de deterioración, como aquéllos que ocurren en la exposición a congelación, a descongelantes y a sulfatos.


Fig. 5-20. (Superior e inferior). Fisuración del concreto
debido a la reacción álcali-agregado. (69549, 58352)




Fig. 5-21. Erupciones causadas por RAS de partículas del
tamaño de la arena. La foto interna enseña un primer plano
de la erupción.

REACTIVIDAD ÁLCALI-AGREGADO


Los agregados que contienen ciertos constituyentes pueden reaccionar con los hidróxidos alcalinos en el concreto. La reactividad es potencialmente perjudicial sólo cuando produce una expansión significativa (Mather 1975). Esta reactividad álcali-agregado (RAA) se presenta en dos formas—reacción álcali-sílice (RAS) y reacción álcali-carbonato (RAC). La RAS es más preocupante que la RAC porque la ocurrencia de agregados que contienen minerales reactivos de sílice es más común. Los agregados de carbonatos reactivos con álcalis tienen una composición específica que no es muy común.

La reactividad álcali-sílice se ha reconocido como una fuente potencial de deterioración desde finales de los años 30 (Stanton 1940 y PCA1940). Apesar de que existan agregados reactivos en toda América Latina y EE.UU., la ocurrencia de RAS no es tan común. Existen muchas razones para esto:

•La mayoría de los agregados son estables en concreto de cemento hidráulico.
•Agregados con buenos registros de servicio son abundantes en muchas áreas.
•La mayoría de los concretos en servicio están suficientemente secos para inhibir RAS.
•En muchas mezclas de concreto, el contenido de álcalis del concreto es suficientemente bajo para controlar la RAS.
•Algunas formas de RAS no producen expansión nociva significante.

Para reducir el potencial de la RAS se hace necesario entender su mecanismo, usar adecuadamente los ensayos para identificar los agregados potencialmente reactivos y, si necesario, tomar precauciones para minimizar el potencial de expansión y el agrietamiento resultante.