CAPÍTULO 11 ADITIVOS PARA MORTERO Y CONCRETO

ING. GERARDO A. RIVERA L. 231 CAPÍTULO 11 ADITIVOS PARA MORTERO Y CONCRETO 11.1 DEFINICIÓN Y GENERALIDADES Foto No. 11.1. Aditivo Aditivo es una sustancia química, generalmente dosificada por debajo del 5% de la masa del cemento, distinta del agua, los agregados, el cemento y los refuerzos de fibra, que se emplea como ingrediente de la pasta, del mortero o del concreto, y se agrega al conjunto antes o durante el proceso de mezclado, con el fin de modificar alguna o algunas de sus propiedades físicas, de tal manera que el material se adapte de una mejor forma a las características de la obra o las necesidades del constructor. Los aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricación de morteros y hormigones, para la elaboración de productos de calidad, en procura de mejorar las características del producto final. No se trata en ningún modo de aditivos del cemento, pues la misión del aditivo no consiste en mejorar el cemento, sino permitir la transformación o modificación de ciertos caracteres o propiedades de un producto acabado, que según los casos, puede ser un hormigón, un mortero o una lechada para inyecciones.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 232 En resumidas cuentas el aditivo no se limita a actuar sobre el cemento, sino que su acción se ejerce sobre los tres componentes de la mezcla: el árido o agregado, el cemento y el agua. En esta acción influyen en gran manera la naturaleza y la dosificación de cada uno de esos componentes. Los aditivos se utilizan cada vez más en la pasta, los morteros y hormigones por las siguientes razones: A-) Los aditivos se perfeccionan incesantemente. Al principio se usaban, sin purificar, determinados productos de la industria papelera o petrolífera, de lo que resultaban variaciones en la composición química. Actualmente, la orientación se dirige cada vez mas hacia un control de calidad de esos subproductos y a una corrección de sus composiciones gracias a tratamientos y adiciones, han sucedido investigaciones sistemáticas que condujeron a la fabricación de productos básicos especiales o de una mezcla de materias primas existentes, a fin de presentar al mercado aditivos polivalentes. B-) Economía. Ante problemas con el concreto el constructor tendrá que plantearse las alternativas de saber si se debe utilizar un aditivo o no, luego saber cual se debe usar y finalmente como y en que dosis debe usarse. Para esto, tendrá que consultar las instrucciones de los fabricantes y remitirse a documentos especiales. Debe saber eventualmente la dosificación a emplear y que ensayos se le deben hacer, a pie de obra, para precisar la dosificación a utilizar. Es por esta razón, por la cual se pretenden obtener mezclas con la dosificación más económica a unos menores costos de construcción. El costo del aditivo no solo se relaciona con la dosificación del concreto, sino también: por la cuantía mínima de cemento, el control de los requerimientos del agua, por los ahorros de energía, la economía en el tiempo de la colocación, disminución en los costos de las formaletas y encofrados debido a el rápido desencofrado y la reutilización de los moldes, la facilidad en la colocación y compactación y el avance en forma considerable de la obra y puesta en servicio. C-) Las Técnicas Ésta razón influye en la modificación o en el mejoramiento de una o varias de las propiedades físicas del concreto tanto en el estado fresco como el incremento en la manejabilidad, trabajabilidad extendida, disminución de la exudación y de la segregación, hormigón cohesivo, fraguados programados y en la aptitud para el bombeo; y el concreto en estado endurecido en el cual se puede lograr mejorar las resistencias mecánicas, las resistencias a las acciones físicas como heladas y a las acciones químicas, disminución de la porosidad, en el control del calor de hidratación, en la contracción controlada y en los mejores acabados.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 233 D-) Cumplimiento de las especificaciones Se debe tener en cuenta a la hora de usar uno o varios aditivos en cumplir con los requerimientos exigidos para los distintos usos del concreto como relación agua/cemento fija, adecuada manejabilidad, resistencias a temprana edad, resistencias finales, resistencia a la abrasión, tiempos de fraguado, cantidad de aire incorporado, impedir la corrosión del refuerzo, garantizar la mayor adherencia entre el acero y el concreto y una mejor unión entre el concreto nuevo y el viejo. En conclusión, a la hora de usar cualquier tipo de aditivo se debe intervenir de forma positiva en la calidad del concreto, de tal forma que se le den soluciones a los diferentes problemas y satisfacer los distintos requerimientos. sin detrimento de la resistencia y durabilidad del material. 11.2 RESEÑA HISTÓRICA Foto No. 11.2. Coliseo Romano Es indudable que en la época Romana se utilizaron aditivos, adicionándolos al hormigón de cal y puzolanas. Hay quien supone que los primeros aditivos para los hormigones fueron la sangre y la clara de huevo. La fabricación del cemento Portland es relativamente reciente y se sitúa hacia los alrededores de 1850. Poco tiempo después y con el fin de obtener fraguado más regular del cemento, se utilizó el yeso crudo o el cloruro de calcio, que se agregaban al cemento al fabricarlo o al hormigón en el momento de su preparación. La incorporación de estos productos se remonta a los años 1875-1890. Los constructores Franceses de esa época, añadían al cemento sin yeso crudo, un poco de yeso vivo, a pie de obra, en el momento de amasar el hormigón. La adición de cloruro de calcio como aditivo de los hormigones fue patentada en 1885. CANDLOT en 1888, hizo investigaciones acerca de este producto y demostró que según la dosis, podía ser utilizado como retardador o acelerador del fraguado.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 234 Las primeras preocupaciones de los usuarios del hormigón fueron las de regular la duración del fraguado, y sobre todo la de poder acelerarlo, así como la de fabricar hormigones más impermeables. Hacia 1895 CANDLOT en Francia y DYCKERHOFF en Alemania practicaron adiciones de cal grasa con el fin de mejorar la plasticidad, algo más tarde en 1906 en los EEUU se hizo lo mismo. En una publicación de 1926, se citaba la acción de productos tales como: el alumbre, el jabón potásico, la caseína, la colofonia, las materias albuminosas, la caliza y la arcilla en polvo, ciertos cloruros, carbonatados, silicatos, sulfatos, etc. Igualmente a principios de siglo, se ensayó la incorporación de silicato sódico y de diversos jabones para mejorar la impermeabilidad. Se empezaba ya a añadir polvos finos para colorear el hormigón. Los fluosilicatos se emplearon desde 1905 como endurecedores de superficie. La acción retardadora del azúcar también había sido ya observada, un articuló publicado en marzo de 1909 en la Reveu Des Materiaux de construcción, menciona la influencia del azúcar sobre el fraguado. La comercialización de productos que mejoran algunas de las propiedades del hormigón, data de 1910; se trataba entonces de los impermeabilizantes, se añadían a los hormigones destinados a la fabricación de depósitos de agua, entibaciones, piscinas, etc.; así como a la fabricación de morteros destinados a la reparación de obras subterráneas de mampostería o de ladrillo cuyas juntas se hubiesen deteriorado. En cuanto a los retardadores, si bien su comercialización no tuvo lugar hasta bastante tiempo después, los efectos de ciertos productos eran conocidos hacía tiempo. RENGADE demostró en 1929 que amasando un cemento sobre una lámina de zinc, podían introducirse indicios de ZnO, que actuaba como un poderoso retardador del fraguado; atribuyó a esta circunstancia, las discrepancias comprobadas en los tiempos de fraguado, halladas en diferentes laboratorios, en los que se amasaba en unos si y en otros no, sobre mesas forradas con plancha de zinc. Durante la última guerra los estudios hechos en Alemania condujeron a la utilización de un 1% de ácido fosfórico para el retardo de los hormigones. Esos retardos del fraguado eran necesarios para poder interrumpir los trabajos en las obras monolíticas de hormigón durante los ataques aéreos. Los anticongelantes aparecieron en 1955. Más recientemente y gracias al progreso de la industria química, las materias plásticas se fueron incorporando al hormigón. Hace algunos años que los aditivos se multiplicaron en muchos países. Los fabricantes ponen a punto productos más adecuados a las necesidades de la construcción moderna. 11.3 - CLASIFICACIÓN En Colombia, la norma NTC 1299 establece los requisitos que deben cumplir los aditivos químicos que pueden agregarse al concreto, y los clasifica en: TIPO A - PLASTIFICANTE: Es el aditivo que permite disminuir la cantidad de agua necesaria para obtener una determinada consistencia del hormigón.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 235 TIPO B - RETARDADOR: Es aquel que demora el fraguado del hormigón. TIPO C - ACELERANTE: Es aquel que acelera tanto el fraguado como la ganancia de resistencia a temprana edad del concreto. TIPO D - PLASTIFICANTE RETARDADOR: Es aquel que permite disminuir la cantidad de agua (acción primaria) necesaria para obtener un hormigón de una determinada consistencia y retardar su fraguado (acción secundaria). TIPO E - PLASTIFICANTE ACELERANTE: Es aquel que permite disminuir la cantidad de agua (acción primaria) necesaria para obtener un hormigón de determinada consistencia y acelerar tanto el fraguado como la resistencia del hormigón a temprana edad (acción secundaria). TIPO F SUPERPLASTIFICANTE: Es el aditivo que permite la reducción del agua de mezcla en más de un 12% para obtener una determinada consistencia del hormigón TIPO G SUPERPLASTIFICANTE RETARDADOR: Es el aditivo que permite la reducción del agua de mezcla, en más de un 12%, para obtener una determinada consistencia del hormigón (acción primaria) y además retarda el fraguado (acción secundaria). TIPO H SUPERPLASTIFICANTE ACELERANTE: Es el aditivo que permite la reducción del agua de mezcla, en más de un 12%, para obtener una determinada consistencia del hormigón (acción primaria) y además acelera tanto el fraguado como la resistencia del hormigón a temprana edad (acción secundaria). Sin embargo, existen en el mercado una serie de productos, no clasificados dentro de lo anterior, como por ejemplo los aditivos impermeabilizantes o los colorantes, etc., que son muy importantes. 11.3.1 TIPO A PLASTIFICANTES Foto No. 11.3. Concreto con aditivo plastificante

ING. GERARDO A. RIVERA L. 236 Son aditivos que permiten, una reducción de la cantidad de agua para igual trabajabilidad, o un aumento de la manejabilidad para igual proporción de agua, es decir, provoca la dispersión de las partículas de cemento, agrupadas en flóculos comúnmente en una mezcla sin aditivos. Esos aditivos mejoran la aptitud a la deformación de los morteros y hormigones frescos bajo el efecto de un medio de compactación dado; su característica principal es aumentar la manejabilidad del concreto fresco, y/o reducir la cantidad de agua utilizada para un asentamiento determinado. Lo más frecuente es que se presenten bajo la forma de un líquido de color pardo oscuro, de una densidad que oscila entre 1,10 y 1,25 kg/dm 3 (más raramente bajo la forma de un polvo de color castaño un poco claro). Las dosis que suelen utilizarse varían, en general, entre 1,0 y 2,0% de la masa del cemento. Algunos de los productos base que se emplean para fabricar los aditivos plastificantes son: - Jabones de resina o de abietato alcalino sódico o potásico (obtenidos por tratamiento de resina vegetal). - Lignosulfonato sódico o cálcico (subproducto de la fabricación de la pasta de papel). Sales de calcio, sodio y amonio del ácido lignosulfónico. - Sulfonatos de alkilarilo (productos sintéticos). El formaldehído melanina sulfonatado. - Sal de hidrocarburo sulfonado (subproducto obtenido en el tratamiento del petróleo). Sales de ácido carboxílico hidroxilatado. - Ester de poliglicol. POLVOS FINOS: - Harina fósil de diatomáceas silificadas. - Bentonita: arcilla coloidal. - Cales grasas o hidráulicas finas, cenizas volantes y puzolanas molidas y pulverizadas. Los polvos finos e inertes, mejoran las características de los hormigones frescos en la medida en que estos hormigones carecen de elementos muy finos. En este caso la exudación disminuye y las resistencias mecánicas pueden quedar aumentadas. Por el contrario, si el hormigón esta bien compuesto y es rico en cemento, la adición de estos elementos finos puede no producir efecto alguno o incluso rebajar las resistencias mecánicas a igualdad de plasticidades. Entre las ventajas y beneficios que se obtienen al utilizar los aditivos plastificantes tenemos: - En Concreto Fresco: Mejoran la trabajabilidad. Mejora las características del terminado. Menor energía de compactación. - En Concreto Endurecido: Mejoran la apariencia final de los terminados. Pueden aumentar la resistencia (compresión, flexión, tensión y la adherencia del concreto al refuerzo). Reducen la permeabilidad. Disminuyen los agrietamientos. Pueden desarrollar mayores resistencias tempranas y finales.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 237 Los aditivos plastificantes se pueden utilizar en todo tipo de concretos, donde se requieran condiciones normales o particulares de colocación: - Mejoran los concretos bombeados, lanzados y los normales o convencionales. - Mejoran los concretos simples (sin refuerzo), reforzados, prefabricados, pretensados y normales. - Mejoran notablemente la manejabilidad de las mezclas, o alternativamente permiten reducir el agua a utilizar, ganando resistencias finales en el concreto. - Permiten obtener concretos impermeables, solos o en combinación con los aditivos incorporadores de aire. En resumen, el aditivo tipo A se utiliza por: La disminución del agua, que tiene por objeto incrementar la resistencia del concreto sin aumentar el contenido del cemento, disminuir la porosidad de la pasta de tal forma que disminuya la permeabilidad; la consistencia del concreto será la misma que la del concreto sin aditivo a pesar de la disminución del agua. Cuando se enfrentan casos en que la mezcla contiene cemento en exceso para garantizar las resistencias debidas, con utilizar el aditivo tenemos una reducción de la cantidad de cemento requerido acompañado de una reducción en la cantidad de agua necesaria para la mezcla, debido a la disminución de la relación agua/cemento. Pero es importante recalcar que existe un límite en lo que se refiere a la economía del cemento ya que por debajo de cierta cifra se empieza a ver afectada la durabilidad de la estructura. 11.3.2 TIPO B RETARDADOR Foto No. 11.4. Transporte de concreto con aditivo retardador

ING. GERARDO A. RIVERA L. 238 Son aditivos que aumentan el tiempo de fraguado, es decir la mezcla permanece fluida más tiempo. Al uso de retardadores, en general, lo acompaña alguna reducción en la resistencia, principalmente en los primeros días, mientras que los efectos de estas sustancias en las demás propiedades del concreto, como la contracción, pueden no ser previsibles. Por tanto, las pruebas de aceptación para los retardadores deberán hacerse con materiales de la obra para las condiciones previstas. Es preferible que el aditivo sea presentado bajo forma líquida y las dosis a utilizar varían, en la práctica, entre el 0,1 y el 1% de la masa del cemento. La dosis media debería ajustarse para el cemento y los demás materiales que se va a emplear en la construcción. La acción de un retardador cambia mucho con: - La naturaleza del cemento y su dosificación. - La dosis del aditivo. - La relación A/C. Entre los productos base que se emplean para fabricar estos aditivos tenemos: - Los ácidos fosfórico, fluorhídrico, húmico. - La glicerina. - Fosfatos y fluoruros. - Óxidos de zinc y plomo. - El bórax. - Sales de magnesio y sales solubles de zinc. - Sulfato de cobre. - Compuestos de boro y caseína. - Hidratos de carbono de fórmula general Cn(H 2 0)m. Los azúcares (los más utilizados) y sus compuestos como las glucosas, las sacarosas, el almidón, la celulosa. - El yeso crudo (o piedra de yeso) puede también ser considerado como un aditivo. Los aditivos retardadores se emplean particularmente en los siguientes casos: - Colocación del concreto en época de calor, para contrarrestar el efecto acelerante de la alta temperatura. - Cuando se desea suprimir el efecto de las reanudaciones de trabajo. - Para transporte a larga distancia del hormigón.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 239 11.3.3 - TIPO C ACELERANTE Foto No. 11.5. Algunos de los usos de aditivos acelerantes (desencofrado rápido). Viga postensada Son aditivos químicos generalmente líquidos, que permiten acelerar el fraguado y tener resistencias iniciales y finales más altas. La mayor parte de los acelerantes comúnmente usados producen un aumento de la contracción que sufre el concreto al secarse. Frecuentemente se dosifican estos aditivos entre 1,5 y 5,0% de la masa del cemento en la mezcla. Con los aditivos acelerantes obtenemos las siguientes ventajas: - Desarrollo de resistencias más rápidamente. - Mejora de las características del terminado. - Disminución de los agrietamientos. - Cumplimiento de su función estructural más temprano. Las siguientes sustancias se utilizan como base para fabricar los aditivos acelerantes: - Cloruros: cálcico, sódico, de aluminio, de hierro, amónico. - Nitrato y nitrito de calcio. - Formiato de calcio. - Trietanolamina. - Ácido oxálico. - Fluosilicato sódico. - Alunita. - Las bases alcalinas: sosa, potasa, amoníaco. - Carbonatos, silicatos y fluosilicatos, boratos de sosa o de potasa.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 240 El cloruro de calcio es el aditivo acelerante más común empleado y deberá añadirse en forma de solución como parte del agua de mezcla. Si se añade al concreto en forma seca, puede suceder que no todas las partículas secas se disuelvan durante la mezcla. Los terrones que no se disuelven en la mezcla pueden producir reventones o manchas negras en el concreto endurecido. En forma seca, el cloruro de calcio puede también reducir la eficacia de los aditivos inclusores de aire. La cantidad de cloruro de calcio añadida, en ningún caso deberá exceder del 2% en masa del cemento. Una cantidad mayor creará problemas y puede ser perjudicial para el concreto, que puede hacerse rápidamente inmanejable, aumentar su contracción al secarse y corroer el refuerzo. El uso de cloruros de calcio o de aditivos que contengan cloruros solubles no se recomienda bajo ciertas condiciones: - En el concreto pre-esforzado debido a los posibles riesgos de corrosión. - En concreto donde esta sumergido (ahogado) el aluminio, por ejemplo tubo conduit, porque puede producirse una fuerte corrosión del aluminio, especialmente si este está en contacto con acero incrustado y si el concreto esta en un ambiente húmedo. - Cuando el acero galvanizado va a quedar en contacto permanente con el concreto. - En concreto sometido a reacciones entre álcalis y agregados o expuestos a suelos o agua que contenga sulfatos. Los aditivos acelerantes se usan generalmente en los siguientes casos: - Acabado más rápido de placas. - Colocación del concreto en tiempo frío. - Permiten reducir los tiempos de desencofrado. - Aumentan los usos posibles de las formaletas. - En la industria de los prefabricados. - Reducción de los períodos de curado. - Trabajos rápidos. - Reducción necesaria de las presiones sobre el encofrado. - Sellado, impermeabilización y obturación de grietas y venas de agua. - Trabajos en galerías de minas o túneles o paredes húmedas. - Trabajos bajo el agua. - Hormigones y morteros proyectados (lanzados). 11.3.4 TIPO D - PLASTIFICANTE - RETARDADOR Este aditivo busca fusionar las propiedades de dos sustancias, una de plastificante (acción primaria) y la otra de retardador (acción secundaria), así se aprovechan los dos efectos permitiendo controlar la pérdida acelerada de manejabilidad. La siguiente figura muestra la pérdida de asentamiento de mezclas de concreto con plastificante-retardador y sin aditivo

ING. GERARDO A. RIVERA L. 241 Foto No. 11.6. Pérdida del asentamiento de mezclas de concreto con plastificante retardador y sin aditivo. El retardo del hormigón normalmente afecta un poco el desarrollo de la resistencia inicial (1-3 días), comparada con al concreto sin aditivo, sin embargo luego de tres días se supera su influencia y es típico de hormigones con retardador que su resistencia a los 28 días sea superior a la del concreto sin aditivo para una misma relación agua/cemento En el siguiente gráfico se muestra el comportamiento de retardadores y plastificantes en el desarrollo de resistencia. Foto No. 11.7. Desarrollo de resistencias de concreto con retardador Este aditivo es utilizado en plantas (centrales de mezclas) porque permite alcanzar y sobrepasar la resistencia de diseño y por otro lado satisfacer los requerimientos de manejabilidad a pesar de factores que afectan dicha característica del concreto en estado fresco

ING. GERARDO A. RIVERA L. 242 11.3.5 TIPO E - PLASTIFICANTE ACELERANTE Son una variedad de aditivos que cumplen una doble función: plastifican la mezcla aumentando su manejabilidad, permitiendo una colocación y compactación más fácil y aceleran la ganancia de resistencia a temprana edad y a edades tardías. Foto No. 11.8. Colocación de mezcla de concreto con plastificante acelerante 11.3.6 TIPO F SUPERPLASTIFICANTE Este aditivo apareció en el mercado alrededor de los años 70, coincidiendo con la necesidad de la industria de la construcción y de los diseñadores de reducir las secciones de los elementos portantes en rascacielos, puentes, etc. Se precisaba entonces de un hormigón con la reología necesaria para que escurriera como un fluido dentro de las formaletas congestionadas de acero y que brindara resistencias muy por encima de las normales ya que las secciones eran mínimas. Los superplastificantes son de una categoría superior a la de los plastificantes, permite dosificaciones hasta 5 veces mayores, sin alterar significativamente el tiempo de fraguado ni su contenido de aire. La siguiente tabla muestra los resultados de los ensayos de asentamiento y reducciones de agua de mezclas con aditivo plastificantes y superplastificantes. ADITIVO MÁXIMA REDUCCIÓN DE AGUA POSIBLE % ANTES DE ADITIVO ASENTAMIENTO cm DESPUÉS DE ADITIVO PLASTIFICANTE 12 7 15 SUPERPLASTIFICANTE 30 7 25

ING. GERARDO A. RIVERA L. 243 La aplicación práctica de los aditivos superplastificantes se encuentra en la elaboración de concretos con altas resistencias, con un porcentaje de cemento balanceado, sin problemas de contracción y fisuramiento de las mezclas que contienen cemento en exceso. El gran incremento de resistencia del hormigón cuando se usan superplastificantes es debido a la notable disminución de la porosidad de la pasta (reducción en el agua de la mezcla) y otras características del concreto también se ven beneficiadas, éstas son la reducción de la permeabilidad y el incremento en la durabilidad del concreto. Otras aplicaciones inmediatas de las mezclas fluidas se dan en el bombeo del concreto, la colocación (concreto tremie), estructuras esbeltas y/o densamente armadas; pues el rendimiento es muy alto compensando de esta manera los costos. 11.4. - OTROS ADITIVOS Incorporadores de aire Foto No. 11.9. Vista microscópica de concreto con burbujas de aire incorporado. El descubrimiento de los aditivos incorporadores de aire se hizo alrededor del año 1930, su utilización ha sido, sin duda, uno de los mayores progresos realizados en la tecnología de los hormigones, puesto que mejoran, a la vez, las propiedades de los hormigones en estado frescos y las de los hormigones en estado endurecidos. Los aditivos incluidores de aire se pueden clasificar dentro de los plastificantes, porque esta es una de sus características, aunque no la primordial, debido a que son especialmente importantes en aquellos sitios en donde las estaciones están bien marcadas y se presenta durante el invierno el fenómeno de la congelación del agua.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 244 La congelación del agua es un fenómeno perjudicial para el hormigón, porque en un concreto normal su estructura interna contiene una cierta porosidad, con canales capilares que permiten la entrada de agua. Al producirse la congelación, esta tiene lugar en forma relativamente rápida y acompañada de un aumento de volumen, al pasar el agua del estado líquido al estado sólido; este aumento de volumen hace que el agua llene nuevo espacio, pero al tener que ocupar los conductos, estos quedan muy estrechos lo cual trae como consecuencia la aparición de presiones internas. Estas presiones pueden llegar a tener valores muy altos poniendo en peligro la estructura del concreto, el resultado es la desintegración. Los aditivos incorporadores de aire no producen las burbujas de aire que quedan distribuidas dentro de la masa del hormigón, sino que estabilizan las burbujas de aire que normalmente se forman durante el proceso de la mezcla de los ingredientes del concreto. Estas burbujas pequeñísimas, cuyo diámetro promedio es del orden de 70 micras, se distribuyen en grandes cantidades, constituyéndose en esferas que facilitan el movimiento de unas partículas respecto de las otras, por lo cual aumentan grandemente la plasticidad y manejabilidad de la mezcla (por esta razón se pueden clasificar como plastificantes con reducción del contenido de agua para producir una determinada manejabilidad). La mejora de la durabilidad del concreto, que se obtiene con la adición de incluidores de aire, particularmente en lo que se refiere a la congelación del agua, se debe a dos factores principalmente: el primero porque estas burbujas interceptan los canales capilares, aislándolos unos de otros y por consiguiente impiden la entrada de agua; y segundo porque estas burbujas se comportan como depósitos de aire y al producirse la congelación del agua, encuentra en ellos el espacio requerido para su expansión, sin crear esfuerzos internos porque no se llenan totalmente. Otra ventaja de los incluidores de aire consiste en impedir la exudación en los concretos, lo cual consiste en la separación del agua y su consiguiente ascenso a la superficie libre de la mezcla, fenómeno este que va en detrimento de la calidad del concreto. Los porcentajes normales de aire incorporado varían entre 3 y 6%; la efectividad de un incluidor de aire varía con la granulometría de las partículas dentro de las cuales va a actuar, en la fracción muy gruesa no tiene influencia y en la fracción muy fina, así como en el cemento fino, no actúa ya que su acción queda totalmente inhibida. La dosificación de los incluidores de aire, por lo general, varía entre el 0,008 y el 0,26% de la masa del cemento en la mezcla. Las principales sustancias que sirven de base para fabricar aditivos incorporadores de aire son: - Aceites y grasas de origen animal y vegetal. - Jabones alcalinos de ácidos grasos naturales como el estearato de sodio, los oleatos (derivados del ácido oleico), los lauratos (derivados del ácido laurico). En realidad, lo que se emplea no son los ácidos grasos puros, sino una mezcla de ácidos grasos extraída del sebo, llamada estearina (los ácidos grasos del sebo son principalmente los ácidos estéricos, palmítico y oleico). - Sulfonatos de alcohol graso. - Jabones sódicos de ácidos polihidroxicarboxilicos.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 245 Con los usos de los aditivos incorporadores de aire se obtienen los siguientes beneficios: - Reduce la permeabilidad del concreto. - Reduce la segregación y la exudación. - Aumenta la plasticidad y la manejabilidad. - Protección contra la acción de aguas agresivas. - Mejorar la durabilidad a ciclos de humedecimiento y secado. Sin embargo, se tiene que tener en cuenta que a medida que aumenta la dosis del aditivo incorporador de aire, aumenta el volumen de aire incorporado, sólo que después de cierta dosis se satura la solución y aunque agregamos más aditivo el contenido de aire no aumentará. Impermeabilizantes Foto No. 11.10. Concreto impermeabilizado para zapatas. El objeto de obtener concretos y morteros impermeables es impedir el paso del agua o su absorción, pero también hacerlos lo mas resistentes posibles contra la penetración de agentes agresivos que puedan producir la descomposición del hormigón. Existen dos procedimientos para lograr la impermeabilidad: el primero es revestir la superficie del hormigón con una capa impermeable, generalmente a base de material bituminoso siempre que no se trate de proteger de agentes agresivos como la gasolina, kerosene, aceites, etc., caso en el cual hay que recurrir a recubrimientos especiales. El segundo método se basa en lograr impermeabilizar toda la masa del hormigón o del mortero, o sea la impermeabilización integral de los mismos, lo cual se alcanza añadiendo a la mezcla un aditivo adecuado. El agua puede penetrar al concreto por presión, que es el caso de obras sumergidas, como por ejemplo: paredes de presas o depósitos; o por capilaridad, donde los aditivos incorporadores de aire pueden servir como impermeabilizantes.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 246 Los principales productos que sirven para fabricar aditivos impermeabilizantes integrales son: - Jabones metálicos (estearatos, oleatos y lauratos). - Sulfato de aluminio, carbonato sódico, oxalato sódico, coloides susceptibles de hincharse, a base de algas marinas (alginato sódico, por ejemplo) o de plantas de la familia de las leguminosas (aunque la presencia de azúcar puede convertirlos en retardadores de fraguado). Anticongelantes Foto No. 11.11. Construcción de estructura de concreto a bajas temperaturas. Son productos químicos solubles, análogos a los acelerantes, que activan la hidratación del cemento; el calor de hidratación se desprende más a prisa. Pueden aumentar en algunos grados la temperatura del agua de amasado por reacción exotérmica o rebajar su punto de congelación. El hormigón de este modo, puede endurecerse antes de que sobrevenga su congelación. Pueden igualmente proteger el hormigón endurecido. Como en el caso de otros productos químicos, su acción depende: - De la concentración en el agua de amasado. - De la naturaleza del congelante - De la granulometría de la arena. Tomando determinadas precauciones permiten colocar concreto hasta a -10 grados centígrados. Los productos de base son en la mayoría de los casos, los mismos que los utilizados en el caso de los acelerantes. Los bi o trivalentes comprenden: - Un acelerante, aparte del CaCl 2 pueden ser empleados silicatos o carbonatos alcalinos (sosa o potasa) y aluminato u oxalato sódico. - Un agente inclusor de aire, generalmente a base de lignosulfito. - Un dispersante, agua en el caso de un aditivo líquido; o tierra de infusorios, cal, en el caso de un aditivo en polvo. - Un producto que evita el envejecimiento como gluconato sódico o urea.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 247 Las dosis de estos aditivos suelen variar de 1 a 3% de la masa del cemento. Se emplean normalmente en los siguientes casos: - Colocación del concreto en tiempo frío (más económico que el calentamiento). - Protección de hormigones endurecidos contra heladas. - Prefabricación de hormigón manufacturado. - Concreto transportado (por ejemplo premezclado). Expansivos o Expansores Foto No. 11.12. Viga de puente tensado. Hace ya mucho tiempo que se pensó en fabricar conglomerantes expansivos o bien agregar al cemento productos susceptibles de hincharse, su objeto era compensar los efectos de la retracción o bien ejercer esfuerzos de expansión regulares. Se aprobaron algunas patentes relativas a la adición de cal viva CaO o de MgO calcinadas, de anhidrita de yeso crudo o de polvos metálicos oxidables. El papel de estos aditivos consiste en aumentar el volumen del concreto durante el fraguado y antes de producirse el endurecimiento de la pasta. Las sustancias más comunes que tienen esta propiedad son: la limadura de hierro y el aluminio en polvo. Las primeras producen la expansión por la oxidación del hierro y el segundo porque reacciona con el cemento produciendo hidrógeno. Estos aditivos se emplean para producir concreto ligero denominado "concreto celular" (de estructura porosa, por lo tanto tiene baja masa unitaria, lo anterior trae como consecuencia un descenso de la resistencia mecánica). Una de las aplicaciones de estos aditivos expansivos es adicionarlo a hormigones o morteros que van a sellar ductos en concretos pre o post-tensados.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 248 Larga vida Es una combinación de aditivos que se utilizan en la producción de morteros de larga vida. Están compuestos por estabilizadores retenedores de agua y retardadores plastificantes. No hay que confundirlos con retardadores, puesto que lo que ocurre es que el fraguado se inicia tan pronto entra en contacto con la unidad de mampostería y toma prácticamente el mismo tiempo que un mortero sin aditivo. La pérdida de manejabilidad y el fraguado se inicia una vez los compuestos son absorbidos por las unidades de mampostería permitiendo que se produzca el proceso normal de hidratación. De manera análoga a los retardadores, la dosis de estos aditivos se debe incrementar en la medida que aumenta la temperatura, porque la velocidad de la reacción química del cemento con el agua se aumenta con la temperatura. Colorantes Foto No. 11.13. Concreto con aditivo colorante. El hormigón puede ser coloreado en toda su masa gracias a polvos finos constituidos, la mayoría de las veces, por óxidos metálicos naturales o sintéticos, mezclados con el cemento. Están caracterizados por sus curvas granulométricas. Las cualidades que se exigen a los colorantes son las siguientes: - Regularidad del tono y elevado poder colorante. - Buena aptitud de mojado y mezcla fácil de efectuar. - Insolubilidad en el agua. - Estabilidad ante la luz y los agentes atmosféricos. - Neutralidad química.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 249 Las aplicaciones que se obtienen de estos productos colorantes son numerosas, entre ellas tenemos: - Enlucidos decorativos - Revestimiento del suelo: baldosín de cemento, losas, etc. - Hormigón manufacturado y prefabricado: elementos de fachada, elementos decorativos, bloques, bordillos de acera, señalización de carreteras, etc. - Esculturas, revestimiento de piscinas, pista de tenis. Inhibidores de corrosión Foto No. 11.14. Estructura de concreto con inhibidor de corrosión. Las armaduras de acero colocadas en el hormigón están protegidas de la oxidación por que están sumergidas, por lo menos durante las primeras edades, en un medio básico. El acero se recubre de una capa protectora muy delgada y queda pasivo. Sin embargo, el concreto puede carbonatarse con el tiempo, el PH puede descender y la protección del acero ya no queda asegurada. Desde hace algún tiempo, ciertos investigadores han ensayado aditivos de productos destinados a evitar la corrosión; los inhibidores de corrosión actúan formando en la superficie del metal una película protectora muy insoluble. Los inhibidores de corrosión más usados, utilizados disueltos en el agua de amasado del concreto, en dosis variable del 1 al 3% de la masa de cemento, son: - Nitrito sódico. - Benzoato sódico. - Cromato potásico. - Molibdatos de sodio o de potasio. - Fosfatos. Igualmente puede añadirse una cantidad del orden del 10% de estos productos a una lechada de cemento, destinada a recubrir las armaduras de acero antes del vaciado del hormigón en los encofrados o moldes.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 250 Fungicidas, germicidas, insecticidas En ciertos casos particulares, el hormigón (como la madera) puede ensuciarse o ser atacado por parásitos de origen vegetal o animal (solamente cuando ya esta carbonatado). Es el caso de las obras de hormigón o juntas de mortero conservadas en medio ambiente: húmedo, agresivo (agua dulce o salada, agua sucia, etc.). Pueden crecer en los morteros y hormigones, cuando su superficie no es suficientemente lisa y compacta, hongos microscópicos, mohos o algas. Hay un medio preventivo que consiste en incorporar al cemento, durante su amasado, sales de cobre. Se han advertido ataques superficiales en el concreto que pueden profundizar 10 mm, y se deben a un hongo que llega en las formaletas o encofrados de madera. Hay también microorganismos que pueden atacar el hormigón. Los animales marinos, los moluscos perforantes, ciertos gusanos e insectos pueden deteriorar las obras. Los productos que pueden agregarse al hormigón o al mortero para protegerlo de lo anterior, son a base de arseniato de cobre o de mercurio, de fenoles o de creosota. Contra los insectos puede emplearse también una adición del 2 al 4% de diclorodifeniltricloroetano o exaclorocicloexano. Espumantes para aplicaciones especiales Foto No. 11.15. Relleno fluido de densidad y resistencia controlada para andenes. Recientemente se han desarrollado aplicaciones constructivas que demandan efectuar un ajuste sobre la densidad de mezclas de concreto o mortero, bien sea con el propósito de reducir la carga muerta de la estructura de ciertos elementos no estructurales como en morteros de afinado de pisos o el pendientado de cubiertas previo a la impermeabilización flexible.

ING. GERARDO A. RIVERA L. 251 También puede ser necesaria la incorporación de espuma en mezclas cementosas con el fin de conferir propiedades aislantes desde el punto de vista térmico o acústico. Últimamente se han desarrollado morteros autonivelantes para la elaboración de rellenos de zanjas, base para pavimentos y andenes, que gracias a sus características de fluidez, permiten ejecutar este tipo de rellenos con un rendimiento mayor en comparación con los convencionales de material compactado; también permite que estos rellenos puedan ser reexcavados con posterioridad. 11.5 - RECOMENDACIONES DE EMPLEO Y PRECAUCIONES El empleo de un ADITIVO supone, en primer término, que haya sido correctamente escogido, y a continuación que está bien utilizado. Las recomendaciones de empleo están dadas en general por las informaciones del fabricante. Las precauciones que deben tomarse son: - Productos en polvo, conservarlos en un sitio seco, sobre todo si el envase es defectuoso. - Productos líquidos, puede formarse un sedimento, de manera que es preferible agitarlos antes de su utilización. - En invierno, en regiones donde desciende mucho la temperatura, es necesario conocer su punto de congelación y almacenarlos. - Cerciorarse de que no se ha excedido el plazo límite de utilización. - Atenerse a las instrucciones para su empleo, en especial en el caso de tener que manipular productos tóxicos. Entre los errores más frecuentes tenemos: - Errores de dosificación. - Exceso global (por ejemplo confusión entre las unidades de medida). - Exceso de dosificación local debido al mal reparto del producto. La homogeneidad y la buena distribución del aditivo en la masa de los morteros o de los hormigones es fundamental. - Las incompatibilidades con ciertos conglomerantes. Esta es la razón por la cual conviene siempre controlar los productos en la obra, mediante ensayos preliminares y luego durante la producción del hormigón. - La utilización simultanea de varios tipos de aditivos que pueden no ser compatibles (consultar con el distribuidor especializado).

ING. GERARDO A. RIVERA L. 252 11.6 NOMBRES COMERCIALES DE ALGUNOS ADITIVOS A continuación se adjunta algunos nombres de aditivos vendidos en Colombia y su nombre comercial de acuerdo a algunas de las diferentes casas que los producen. ADITIVO TOXEMENT Acelerante Impermeable para concreto Impermeable para mortero Plastificante (rango alto) Plastificante (rango medio) Plastificante Retardante y reductor de agua Morteros de larga vida Aditivo para concreto lanzado Aditivo para relleno fluido Aditivo para concreto celulares Especialidades Fibras para concreto NOMBRE Y CARACTERÍSTICA Acceguard 80: acelerante de fraguado rápido sin cloruros Acceguard 90: acelerante reductor de agua, sin cloruros Acceguard HE: acelerante de fraguado para hormigón y mortero Eucon IM 100: impermeable integral y reductor de agua para concreto Toxement 1A: impermeable integral para hormigón y mortero. Toxement polvo: impermeable integral para hormigón y mortero Eucon 1037: superplastificante reductor de agua alto rango Eucon 36: reductor de agua y acelerante de alto poder Eucon 37: reductor de agua alto rango Eucon 537: Eucon 6000 y retardador de alto rango Eucon 5000: retardador de alto rango Eucon 6000: hiperplastificante para concreto especial. Eucon MR 250: reductor de agua con ligero retardo de fraguado Eucon MR 360: reductor de agua Eucon MR 370: reductor de agua y retardante Eucon MR 380: reductor de agua y retardante Eucon N: reductor de agua para hormigón y mortero Eucon 75R: retardante de fraguado y reductor de agua Eucon 100R: reductor de agua y retardante de fraguado con prolongado tiempo de manejabilidad Eucon 200R: Eucon 200R para hormigón y mortero Eucon 400R: reductor de agua y retardante de fraguado con prolongado tiempo de manejabilidad Eucon LV: aditivo para mortero larga vida Eucoshot 902: Acelerante para concreto y mortero proyectado libre de álcalis Eucoshot 950: acelerante líquido para concreto y mortero proyectado libre de álcalis Eucoshot 960: acelerante para concreto lanzado Eucocell 200: aditivo líquido para rellenos fluidos Eucocell 1000: aditivo líquido para relleno fluido en inyección Euco Wash Out: estabilidad de agua de lavado de concreto Eucocomp 100: aditivo reductor de contracción de concreto bajo agua Eucon A.W.A: aditivo mejorador para colocación de concreto bajo agua Eucon ARC treatment: tratamiento de penetración superior para control de reactividad de álcali-sílice Eucon CIA: inhibidor de corrosión Eucon integral ARC: aditivo para control de reacción álcali-sílice Euco Tuf-Strand SF: fibras sintéticas estructurales Toc fibra 500: fibra de refuerzo secundario para concreto o mortero

ING. GERARDO A. RIVERA L. 253 ADITIVO SIKA Antisol blanco Antisol rojo Intraplas Z Plastiment BV-40 Plastiment BV-41 Plastiment RMX Plastiment TM 10 Plastiment TM 11 Plastiment TM 13 Plastiment TM 15 Plastiment TM 20 Plastiment TM 5 Plastiment TM U2 Plastocrete 169HE Plastocrete 261R Plastocrete DM Separol Separol FM Separol polvo Sigunit L-22 Sigunit L-520 Sigunit T-65 Sigunit 49-Af Sikacontrol 40 SikaFerrobard-901 SikaLightcretc SikaTarol E SikaViscocrete 5 SikaViscocrete 5600 SikaViscocrete 6 SikaAer D Sikacrete P Sikafiber AD Sikafiber Microbac SikaFilm SikaFluid SikaFume Sikamend HE-200 CARACTERÍSTICA Curador para concreto y mortero en ambiente normal Curador para concreto en ambiente con condiciones extremas de viento y calor Expansor plastificante. Relleno de cavidades con lechadas y mortero expansivo Reductor de agua - plastificante Reductor de agua de alto rango Reductor de agua - plastificante Reductor de agua plastificante - retardante Reductor de agua plastificante - retardante Reductor de agua plastificante Reductor de agua plastificante - retardante Retardador plastificante Retardador plastificante Retardador - reductor de agua - plastificante Plastificante acelerante Retardador - reductor de agua - plastificante Impermeabilizante integral para concreto Desformaleteante para fácil desencofre de concreto, protector de formaletas y acabados estéticos Agente desmoldeante que evita la adherencia de concreto y mortero a las formaletas Desformaleteante y color secundario del sistema de pisos escampados Acelerante para concreto lanzado Acelerante líquido para concreto lanzado libre de álcalis Acelerante rápido para concreto y mortero proyectado por vía húmeda Aditivo en polvo no alcalino para concreto Aditivo retardador de retracción para concreto Aditivo inhibidor de corrosión Agente espumante líquido para concreto liviano Aditivo controlador de hidratación del cemento Reductor de agua de alto poder Reductor de agua de alto poder Superplastificante con excelente tiempo de manejabilidad Incorporador de aire Con base en microsílica para concreto drenable Fibra de polipropileno para el refrentado del concreto y mortero antibacteriano Fibra de polipropileno para el refrentado del concreto y mortero antibacteriano Facilitador de acabados, reducción de vaporización Fluidificante para mezcla de concreto Adición con base en microsílica para concreto de alto desempeño Reductor de agua de alto poder, acelerante sin cloruros

ING. GERARDO A. RIVERA L. 254 ADITIVO SIKA Sikamend -306 Sikamend -320 Sikamend N100 Sikamend NS Sikamend R100 Sikand SikaRipid - 1 Sikaset L CARACTERÍSTICA Superplastificante, reductor de agua de alto poder, levemente retardante Superplastificante y reductor de agua de alto poder Superplastificante y reductor de agua de alto poder Superplastificante y reductor de agua de alto poder Retardante superplastificante Retenedor de agua y reductor de grietas Acelerante sin cloruros Acelerante para concreto ADITIVO MASTERBUILDERS WRDA Paratard 525 Hi tech fibers Colacrato Promesh fibers Dci-s PSI-III CARACTERÍSTICA Superplastificante, reductor de agua de alto poder Retardador de concreto para concreto Fibra de polipropileno para el refrentado del mortero y mínimo de retracción Aditivo para colorear concreto y mezcla de cemento Portland Fibra de polipropileno para el refrentado del concreto y mínimo de retracción Aditivo inhibidor de corrosión Aditivo para acelerante de fraguado, libre de cloruros

ING. GERARDO A. RIVERA L. 255 11.7 - REFERENCIAS 11.6.1 - ANDERCOL S. A. Manual de aplicaciones - Aditivos para concreto. Medellín (Colombia). 11.6.2 - ANEFHOP (Agrupación Nacional Española de Fabricantes de Hormigón Preparado). Manual de consejos prácticos sobre hormigón. Madrid (España). 11.6.3 - ICONTEC. Normas técnicas colombianas para el sector de la construcción - I. Bogotá (Colombia): Legis editores s. a. 1989. 11.6.4 - ICPC, SOLINGRAL. Manual de dosificación de mezclas de concreto. Medellín (Colombia). 1974. 11.6.5 - NORMAS COLOMBIANAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE. NSR/98. Asociación colombiana de Ingeniería sísmica. Bogotá (Colombia). 1998. 11.6.6 - PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (P.C.A.). Proyecto y control de mezclas de concreto. México: Limusa. Primera edición. 1978. 11.6.7 - SIKA ANDINA S.A. Manual de productos. Bogotá (Colombia): Publicaciones cultural ltda. 1991 www.sika.com.co E-mail: sika_colombia@co.sika.com 11.6.8 - TEC. Cátalogo de consulta técnica. Bogotá (Colombia). 1991. 11.6.9 - TECNOCONCRETO S. A. Hojas técnicas sobre aditivos. Bogotá (Colombia). 11.6.10 - TOXEMENT. Catálogo general de especificaciones técnicas. Bogotá (Colombia): Gráficas Carman. www.toxement.com.co E-mail: atencioncliente@toxement.com.co 11.6.11 - VENUAT, Michel. Aditivos y tratamientos de morteros y hormigones. Barcelona (España): Editores técnicos asociados S.A. 1972. 11.6.12 www.masterbuilders.com 11.6.13 www.avingenieria.com