Antonio Garrido Hernández Anterior Presidente de la Comisión 2 Materiales

Transcripción

1 Prólogo Los aditivos para el hormigón estructural son materiales imprescindibles para poder obtener del hormigón sus características más avanzadas. En su nombre de aditivos está implícito el sentido de ser un elemento añadido y no esencial para el hormigón, propio de los orígenes del uso de estos componentes en el hormigón. Sin embargo los aditivos químicos se han desarrollado muy rápidamente y son esenciales para obtener hormigones con funciones específicas. Los aditivos se incorporan durante la fase de amasado en cantidades muy pequeñas que, sin embargo, producen grandes variaciones en las características del hormigón, tanto en su estado fresco como en el endurecido. La mayoría de los hormigones estructurales que se fabrican hoy día requieren del uso de aditivos químicos para hacer posible su diseño y su fabricación. De hecho, hay muchos casos en los que no sería posible diseñar y fabricar hormigones sin el uso de aditivos químicos La investigación y desarrollo de nuevos aditivos y sus aplicaciones ha sido constante en los últimos años. Además este desarrollo se ha llevado a las aplicaciones concretas a través de un trabajo constante de los fabricantes de aditivos con los fabricantes de hormigón y los constructores. Este trabajo ha sido fundamental para el fuerte desarrollo del hormigón estructural conseguido durante los últimos años. Los aditivos químicos han sido el componente del hormigón que más ha evolucionado y más ha participado en la evolución del hormigón estructural. De hecho, el hormigón autocompactante, desarrollo fundamental en el hormigón estructural durante los últimos años, no habría sido posible sin el uso de aditivos de última generación. Por todas estas razones ACHE consideró necesario realizar un documento que desarrollara las características de los distintos tipos de aditivos y diera indicaciones sobre su uso dentro del hormigón estructural. A partir de esta idea se creó un grupo de trabajo dentro de la Comisión de Materiales para desarrollar un proyecto tan ambicioso que su desarrollo ha afectado a dos períodos de la Comisión En el Grupo de Trabajo han participado expertos pertenecientes a universidades, instituciones y distintos fabricantes dentro del panorama nacional. En particular ha sido valiosa la participación de ANFAH en el último desarrollo del trabajo. Estos expertos han desarrollado un trabajo intenso y minucioso que ha permitido tener finalmente un documento que será una referencia en la construcción en España y en particular en el uso de aditivos para la fabricación de hormigón estructural. 3

2 Prólogo El Grupo de Trabajo ha sido coordinado inicialmente por Ravindra Gettu y más adelante por Joana Roncero. El trabajo de Joana, tanto en cantidad como en calidad, ha sido imprescindible para que el documento finalmente haya llegado a su finalización con notable éxito. Confiamos que este documento sirva como una referencia y una útil guía de uso para las distintas aplicaciones que pueden tener los aditivos dentro del hormigón estructural. Antonio Garrido Hernández Anterior Presidente de la Comisión 2 Materiales David Fernández-Ordóñez Hernández Actual Presidente de la Comisión 2 Materiales 4

3 Presentación Indudablemente, los aditivos químicos son actualmente un componente más del hormigón y su uso está generalizado tanto en la Industria del Prefabricado como del Hormigón Preparado. Aunque se emplean en dosis prácticamente insignificantes en comparación con el resto de materiales (cemento, áridos, finos y agua), su efecto es realmente trascendente. Sin embargo, son el componente más misterioso y desconocido del hormigón. Tal es la importancia de los aditivos que, sin su empleo hubiera sido imposible desarrollar los hormigones de Altas Prestaciones, así como los Hormigones Autocompactantes, que probablemente representan el mayor avance de la tecnología del hormigón en las últimas dos décadas. Ciertamente hay que reconocer que las prestaciones y robustez que poseen los hormigones actuales, cualquiera que sea su tipología, se garantizan gracias al empleo de aditivos químicos. Asimismo, cabe destacar el enorme y continuo esfuerzo en investigación y desarrollo que la industria química realiza para proveer al mercado con nuevos e innovadores aditivos químicos, que contribuyan de una manera cada vez más eficaz a la introducción de nuevos y más prestacionales hormigones y soluciones constructivas, que ayuden a afrontar los nuevos retos que se plantean al Sector de la Construcción para satisfacer las crecientes demandas sociales mediante un desarrollo sostenible, tanto desde el punto de vista medioambiental como económico y social. El presente documento pretende desmitificar los aditivos químicos, explicando de una forma comprensible y sencilla su mecanismo de acción, así como proporcionar las herramientas adecuadas para decidir el mejor aditivo en cada caso y su correcta dosificación y empleo. Para ello se ha contando con un extenso grupo de expertos en diferentes ámbitos del Sector, que han aportado sus conocimientos, experiencia y necesidades, además de la inestimable ayuda del comité técnico de ANFAH. Todos los integrantes del grupo de trabajo esperamos que el presente documento sirva de base a quien desee profundizar en este tema, proporcione una visión general del estado actual del conocimiento en la materia y sirva de guía práctica para el mayor y más eficiente uso de los aditivos químicos en el hormigón. Joana Roncero Coordinador del GT 2/3 ADITIVOS QUÍMICOS PARA HORMIGÓN ESTRUCTURAL 5

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5 Grupo de Trabajo Grupo de trabajo 2/3 Aditivos Químicos para Hormigón Estructural Coordinador: Joana Roncero BASF Construction Chemicals España S.L. Miembros: Mª Cruz Alonso Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja Bryan E. Barragán BASF Construction Chemicals Italia S.p.a. Pere Borralleras BASF Construction Chemicals España S.L. Dolores Dieguez Chryso Aditivos S.A. David Fernández-Ordóñez Ingeniería de Prefabricados S.L. (Grupo Prefabricados Castelo) Ravindra Gettu Indian Institute of Technology Madras (India) Luz Granizo Sika S.A. Francisca Puertas Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja Josep Lluís Rodríguez. Grace S.A. Antonio Tébar. COPSA S.A. 7

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7 ÍNDICE INTRODUCCIÓN DEFINICIONES ESTADO DE LA NORMATIVA. MARCADO CE LOS ADITIVOS EN LA EHE PLASTIFICANTES, SUPERPLASTIFICANTES Y ADITIVOS POLIFUNCIONALES FUNDAMENTOS, MECANISMOS Y CLASIFICACIÓN Introducción Formulación química y clasificación Mecanismo de acción CRITERIOS DE SELECCIÓN,DOSIFICACIÓN Y CONTROL DE RECEPCIÓN.INTERACCIÓN CON OTROS COMPONENTES DEL HORMIGÓN Criterios y recomendaciones de selección y dosificación Ensayos empleados para comparar aditivos y determinar su dosis óptima Parámetros reológicos Ensayos basados en pasta de cemento Ensayos basados en mortero Ensayos basados en hormigón Procedimiento de mezcla Compatibilidad cemento-aditivo Interacción del aditivo con otros componentes Recepción de aditivos reductores de agua: control de calidad y almacenamiento INFLUENCIA SOBRE EL COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN FRESCO Trabajabilidad y fluidez del hormigón Pérdida de trabajabilidad con el tiempo Efecto sobre el contenido de aire del hormigón fresco

8 5.3.4 Estabilidad del hormigón fresco: segregación y exudación Influencia sobre la retracción plástica INFLUENCIA SOBRE EL COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN ENDURECIDO Influencia sobre la hidratación y microestructura Influencia sobre la porosidad del hormigón Influencia sobre la retracción y fluencia del hormigón Influencia sobre el comportamiento mecánico instantáneo y la durabilidad del hormigón endurecido ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE INTRODUCCIÓN COMPOSICIÓN QUÍMICA Y MECANISMO DE ACCIÓN Composición química Mecanismo de acción EMPLEO Y DOSIFICACIÓN EN EL HORMIGÓN Factores que influyen en la cantidad de aire ocluido Modificaciones de la composición del hormigón con aditivos inclusores de aire INFLUENCIA DE LOS ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE EN EL HORMIGÓN FRESCO Docilidad y trabajabilidad Exudación y segregación Acabado Tiempo de Fraguado INFLUENCIA DE LA OCLUSIÓN DE AIRE EN EL HORMIGÓN ENDURECIDO Densidad del hormigón Efecto sobre las propiedades mecánicas Efecto en la permeabilidad Resistencia a ciclos de hielo deshielo Resistencia a ataques químicos ADITIVOS ACELERADORES DE FRAGUADO Y DE ENDURECIMIENTO INTRODUCCIÓN COMPOSICIÓN QUÍMICA Y MECANISMO DE ACTUACIÓN Aceleradores de fraguado basados en cloruros Aditivos aceleradores de fraguado libres de cloruros Aditivos aceleradores del endurecimiento

9 7.3. APLICACIONES Hormigonado en tiempo frío Hormigón prefabricado Hormigón para pavimentos DOSIFICACIÓN Y CONDICIONES DE USO FACTORES QUE CONDICIONAN EL RENDIMIENTO Temperatura Tipo de cemento Contenido de cemento y relación agua/cemento Disipación del calor de hidratación INFLUENCIA SOBRE EL HORMIGÓN FRESCO Influencia sobre el tiempo de fraguado Fluidez y mantenimiento de trabajabilidad INFLUENCIA SOBRE EL HORMIGÓN ENDURECIDO Efectos sobre la resistencia inicial Efectos sobre la resistencia a largo plazo Efectos sobre la calidad estética del hormigón INFLUENCIA SOBRE LA DURABILIDAD Efecto sobre la corrosión de las armaduras ADITIVOS RETARDADORES DE FRAGUADO INTRODUCCIÓN MECANISMO DE ACCIÓN Y COMPOSICIÓN QUÍMICA Mecanismo de acción Composición química EMPLEO Y DOSIFICACIÓN EN EL HORMIGÓN INFLUENCIA EN EL HORMIGÓN FRESCO INFLUENCIA EN EL HORMIGÓN ENDURECIDO ADITIVOS HIDRÓFUGOS DE MASA INTRODUCCIÓN MECANISMO DE ACCIÓN Y COMPOSICIÓN QUÍMICA Mecanismo de acción Composición química EMPLEO Y DOSIFICACIÓN EN EL HORMIGÓN Medida de la absorción capilar

10 9.4. INFLUENCIA EN EL HORMIGÓN FRESCO INFLUENCIA EN EL HORMIGÓN ENDURECIDO ADITIVOS INHIBIDORES DE CORROSIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS INHIBIDORES DE CORROSIÓN ENSAYOS PARA EVALUAR LA EFECTIVIDAD DE LOS ADITIVOS INHIBIDORES DE CORROSIÓN Medidas del potencial de corrosión Medidas de Resistencia a la Polarización Medidas de espectroscopia de impedancia electroquímica Curvas de polarización EMPLEO DE ADITIVOS INHIBIDORES DE CORROSIÓN INFLUENCIA SOBRE LAS PROPIEDADES DEL HORMIGÓN FRESCO Y ENDURECIDO ADITIVOS REDUCTORES DE RETRACCIÓN INTRODUCCIÓN Mecanismos de Retracción y actuaciones para minimizarla MECANISMO DE ACCIÓN Y COMPOSICIÓN QUÍMICA EMPLEO Y DOSIFICACIÓN EN EL HORMIGÓN INFLUENCIA EN EL HORMIGÓN FRESCO INFLUENCIA EN EL HORMIGÓN ENDURECIDO ADITIVOS MODULADORES DE VISCOSIDAD INTRODUCCIÓN FORMULACIÓN, CLASIFICACIÓN Y MODO DE ACCIÓN DE LOS ADITIVOS MODULADORES DE VISCOSIDAD DOSIFICACIÓN DE ADITIVOS MODULADORES DE LA VISCOSIDAD APLICACIONES DE LOS ADITIVOS MODULADORES DE VISCOSIDAD FACTORES QUE AFECTAN LA EFECTIVIDAD DE LOS ADITIVOS MODULADORES DE VISCOSIDAD INFLUENCIA SOBRE EL COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN FRESCO Y ENDURECIDO EMPLEO DE ADITIVOS QUÍMICOS EN HORMIGONES ESPECIALES HORMIGÓN PROYECTADO Introducción

11 Aditivos empleados HORMIGONADO BAJO AGUA Introducción Aditivos empleados HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Introducción Aditivos empleados HORMIGÓN DE ALTAS PRESTACIONES Introducción Aditivos empleados HORMIGÓN DE ULTRA-ALTAS PRESTACIONES Introducción Aditivos empleados HORMIGÓN REFORZADO CON FIBRAS Introducción Aditivos empleados HORMIGÓN ARQUITECTÓNICO Definición Aditivos empleados HORMIGÓN LIGERO ESTRUCTURAL Introducción Aditivos empleados ESQUEMA PARA LA SELECCIÓN DE ADITIVOS SEGÚN SU APLICACIÓN ANEJOS COMPOSICIÓN E HIDRATACIÓN DEL CEMENTO.TERMINOLOGÍA Composición química y mineralógica del cemento Proceso de hidratación del cemento Portland REOLOGÍA DEL HORMIGÓN Introducción a la reología Introducción a la reología del hormigón