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).