1. “Aditivos y adiciones del concreto; norma y
aplicaciones”
ADITIVOS QUÍMICOS
Ing. Manuel Gonzales de la Cotera

2. Los aditivos del concreto son productos capaces de
disolverse en agua, que se adicionan durante el mezclado
en porcentajes no mayores del 5% de la masa de cemento,
con el propósito de producir una modificación en el
comportamiento del concreto en su estado fresco y/o en
su desempeño en condiciones de trabajo. Esta definición
excluye, por ejemplo, a las fibras metálicas, las puzolanas
y otros.
En la actualidad los aditivos permiten la producción de
concretos con características diferentes, han dado un
creciente impulso a la construcción y se consideran como
un nuevo ingrediente, con el cemento, el agua y los
agregados.

3. Los antecedentes mas remotos de los aditivos químicos se
encuentran en los concretos romanos en los cuales se incorporó
sangre y clara de huevo. La fabricación del cemento portland
alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto armado, ocasionó
la necesidad de regular el fraguado con el cloruro de calcio,
patentado en 1885. Al inicio del siglo se efectuaron intentos de
estudiar diferentes productos sin éxito comercial.
El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se
encuentran en el empleo ocasional del sulfonato naftaleno
formaldheido, que en 1930 fue utilizado para actuar como
dispersante en concretos, con adiciones de negro de humo,
destinados a carriles de pavimentos que por su coloración
pudieran llamar la atención de los conductores de vehículos.

4. En estado fresco
-Incrementar la trabajabilidad sin aumento de agua o
reducir el contenido de agua con similar
trabajabilidad.
-Retardar o acelerar el fraguado
-Reducir o prevenir el asentamiento
-Modificar los valores de exudación
-Reducir la segregación
-Mejorar la actitud al bombeo

5. En el concreto endurecido
-Acelerar la ganancia de resistencia temprana
-Incrementar la resistencia
-Mejorar la durabilidad frente a exposición severa
-Disminuir la permeabilidad.
-Controlar la expansión por la reaccion álcali
agregado
-Incrementar la adherencia con las barras de acero
de refuerzo
-Impedir la corrosión de las barras de refuerzo
-Controlar la reacción alcali-agregado.

6. En la actualidad los aditivos responden a las siguientes normas:
Reductores de agua y reguladores de fragua: ASTM C 494
NTP 334.088
Incorporadores de aire: ASTM C 260
NTP 334.089
Cloruro de calcio: ASTM D 98
Autocompactantes: ASTM C 1017
Las normas peruanas como las ASTM, normalizan los aditivos de
acuerdo a la función que cumplen. En la Comunidad Europea
normalizan los aditivos según sean aplicados a pastas de cemento,
morteros, concretos y concretos proyectados.

7. La introducción de los aditivos químicos en el mercado
de la construcción, se efectúa desde la década de los
cincuenta de manera lenta pero progresiva debido a la
prevención de muchos organismos como Bureau of
Reclamation´s, en los EE.UU. La actividad de los
aditivos fue presentada inicialmente como algo
misterioso y los productores aparecían como modernos
alquimistas. Los vendedores no conocían el material de
base del producto que ofrecían. Sin embargo los
procesos eran simples, utilizando subproductos de la
industria petrolera o subproductos industriales, como los
lignosulfonatos brutos sin mayor eliminación de
azúcares, provenientes de la fabricación del papel por
vía química.

8. Las primeras normas ASTM se dieron en 1962 para los
siguientes tipos de aditivos:
-Reductores de agua (tipo A)
-Retardadores de fraguado (tipo B)
-Aceleradores de fraguado y resistencia temprana
(tipo C)
-Reductores de agua y retardadores (tipo D)
-Reductores de agua y aceleradores (tipo E)
Los requerimientos de estas normas se dirigieron a la
performance de los concretos, especificando su actividad
en la resistencia, trabajabilidad y deformación del
concreto.

9. Los constituyentes principales, fueron básicamente los
siguientes:
-Los ácidos, lignosulfonatos, y sus sales
-Los ácidos hidroxicarboxílicos, y sus sales.
-Las modificaciones y derivados de los dos
elementos precitados.

10. Los lignosulfonatos son un subproducto de la
producción de pulpa de papel en base a la madera.
En la fabricación de aditivos predominan los de
tipo cálcico o sódico. Se les atribuye la inclusión
de pequeños porcentajes de aire en el concreto.
Con altos niveles de azúcares tienen propiedades
retardantes.
Los aditivos reductores de agua y acelerantes,
generalmente han consistido en lignosulfonatos
con reducidas adiciones de cloruro de calcio o
forniato de calcio.

12. En la década del 1960, especialmente por el desarrollo del concreto
premezclado, se llevaron a cabo investigaciones para el desarrollo de
una nueva generación de aditivos con elevados niveles de reducción
de agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados
superplastificantes o aditivos reductores de agua de alto rango.
En Alemania se estudió la aplicación de reductores de agua de alto
rango en base a las sales de formaldehído-melamina sulfonato,
productos que inicialmente se encontraban en el mercado para otros
usos industriales, que luego tuvieron gran desarrollo en la industria
del premezclado.
Paralelamente en Japón se investigaron productos a base de sales de
formaldehído naftaleno sulfónicos, que fueron empleados
intensamente en Estados Unidos, especialmente en concretos de alta
resistencia.

13. Estos aditivos llamados de segunda generación fueron
normalizados por ASTM en 1970, incluyéndole como
tipos F y G en la norma de aditivos químicos; con
propiedades de actuar como reductores de agua y como
retardadores de fraguado. A diferencia de los reductores
de primera generación, que permiten una reducción del
contenido de agua al 95%, los reductores de alto rango
llegan al 88% como mínimo.
En la actualidad una tercera generación de aditivos se
introduce rápidamente, solucionando el problema de la
pérdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al
concreto premezclado, en especial en regiones cálidas.

14. En Perú los aditivos químicos se introducen a fines de la
década del 50´, desarrollando un mercado restringido. La
primera norma de aditivos corresponde al año de 1981
comprendiendo los tipos A,B,C,D, y E y posteriormente
en 1999 se dio la norma vigente incluyendo los reductores
de agua de alta performance.
Cabe señalar que las normas ASTM tienen un carácter de
performance mientras que las normas de la Comunidad
Europea tienen además especificaciones prescriptivas,
como son la homogeneidad, el color, la densidad relativa,
el contenido del extracto seco, el valor del PH.

15. -Establecer cual es la característica principal del concreto
que es modificada por el aditivo, cuales son las
características secundarias que son modificadas en menor
medida y cuales son los parámetros a controlar, por
eventuales desarreglos que pudieran presentarse.
-Conocer el tipo de constituyente básico del aditivo para
aprovechar la experiencia y las investigaciones existentes.
De ser necesario recurrir al análisis de infrarrojo (que
prescribe la norma para el control de homogeneidad) que
permite identificar el producto.

16. -En los casos de aditivos reductores de agua, con
función de acelerar o retardar el fraguado.
(especialmente en los del tipo de alto rango) convienen
evaluar la compatibilidad del aditivo con el cemento
utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta que los
cementos varían en su composición de sus
constituyentes mineralógicos, el C3A, el C3S y los
álcalis solubles.

17. Aditivos Autocompactante
Este tipo de aditivo que se encuentra normalizado,
muchas veces se confunde con los aditivos reductores de
agua de alto rango. La norma los diferencia al prescribir
que deben producir un incremento de 9 cm en el
asentamiento, medido en el cono. Se normalizan dos
tipos, uno de ellos con propiedades retardantes.
Estos aditivos permiten que el concreto acceda en
elementos con alta cuantía de acero de refuerzo y facilite
el vaciado de grandes superficies con economía.

18. Los aditivos en el mercado son compuestos en base a los
siguientes materiales:
- Formaldehído-melamina sulfónico
- Formaldehído naftaleno sulfónico
- Lignosulfonatos modificados
- Una combinación de uno de los tipos
enunciados con aditivos químicos de tipo A
(reductor de agua); de tipo B (reductor y retardador)
o de tipo E (reductor acelerador.)
- También se utiliza altas dosificaciones del
reductor tipo A y reductor acelerador de tipo E.

19. Aditivos para mejorar la bombeabilidad
Inicialmente los aditivos reductores de agua de alto rango fueron
empleados en las mezclas de concreto premezclado, sin embargo,
se requería aditivos que facilitara mezclas deficientes en finos o
de graduación incompleta de los agregados, para reducir el
problema del taponamiento y mantener la presión de suministro
continuo. Los nuevos aditivos en el mercado incrementa la
productividad del concreto bombeado mejorando la cohesividad,
disminuyendo la exudación y limitando la segregación del agua.
En los países desarrollados el concreto premezclado representa del
70 al 80%.
Estos aditivos se encuentran en proceso de normalización en el
ASTM, procurando definir métodos de ensayos apropiados.

20. Existen tres categorías de este tipo de aditivos
-Polímeros orgánicos solubles en agua;
sintéticos o naturales; óxido de polietileno;
polímeros acrílicos.
-Floculantes orgánicos.
-Emulsiones de materiales orgánicos; parafina,
acrílicos y otros polímeros.

21. Aditivos para reducir la reacción álcali-agregados
Recientemente se ha desarrollado diversos tipos de aditivos que
incorporados al concreto permiten reducir la expansión causada por
la reacción álcali-agregado.
Los aditivos químicos fueron aplicados inicialmente en la década
de los 60 habiendo adquirido recientemente nueva presencia. Se
emplean principalmente sales de litio en porcentajes vecinos al 1%
y sales de bario, entre 2 y 7%, en relación a la masa de cemento. La
expansión de esta técnica esta limitada por el costo de los aditivos
y la prevención que existe por la modificación de la resistencia.

22. Su empleo es restringido debido a que la información sobre
experiencias es poca y su costo resulta elevado, con relación a
otras alternativas para minimizar el riesgo. En efecto, es
posible usar cementos apropiados, combinar los agregados
dañinos con otros sanos, etc.
La inclusión de este aditivo en el presente trabajo es con
carácter referencial, pues no existe ningún requerimiento en
nuestro medio.

23. Aditivos e inhibidores de corrosión
Existen varios tipos de inhibidores de corrosión sea por
causa de la penetración de cloruros o por la acción de CO2
del ambiente. Pese a ser conocido durante décadas recién en
1960 fue identificado y patentado el nitrito de calcio, que
en porcentajes de 3% de masa de cemento reduce la
expansión y no produce efectos adversos en el concreto.
También lignosulfonato de calcio.
En la tecnología del concreto existen alternativas como
son las barras de acero revestidas, protección catódica o
barreras protectoras.

24. Aditivos del milenio
Los aditivos han pasado a ser un ingrediente más,
conjuntamente con las adiciones minerales de los nuevos
concretos, que son cualitativamente diferentes a los
concretos que han ocupado la mayor parte del siglo pasado.
Los aditivos químicos no solamente permite reducir la
relación a/c a porcentajes de 0.32, producir concretos
trabajables sino que dan como resultados materiales de
resistencia en mil kilos por cm2 con durabilidad ante
diferentes condiciones climáticas.