Este documento describe los componentes y propiedades del hormigón y concreto, incluyendo el cemento portland, agregados, agua y aditivos. Explica cómo estos componentes se mezclan para formar la pasta de cemento y cómo los aditivos como plastificantes, superplastificantes e hiperplastificantes afectan las propiedades reológicas del hormigón fresco. También cubre ensayos como el cono de Abrams y Vicat que miden la consistencia y fraguado.

1. Hormigón y Concreto

2. FAMILIA ADITIVOS
•Plastificantes
•Superplastificantes
•Ultrasuperplastificantes
•Adiciones coloidales : Silíca coloidal (nano sílice)
•Ultimas tecnologías

3. Composición de hormigón
-Cemento Portland
-Agua
-Aditivos
-Agregados grueso y fino

4. Concreto
bombeable

5. Pasta de cemento (Dispersión Coloidal :cemento, Agua
y aditivos)
La composición y calidad de la pasta de cemento controlan las
características del hormigón, entre ellas
•Reologia
•Relación Agua/Cementante (R.A/C)
•Porosidad
•Resistencia mecánica
•Resistencia química
•Durabilidad

6. reológicas del hormigón fresco
La ionización de los filamentos del aditivo produce la separación de los
granos de cemento entre sí, conduciendo a una efectiva defloculación. Los
granos de cemento quedan individualizados y defloculados, facilitándose aun
más el mojado, lo que produce una hidratación y reducción del esfuerzo de
cizalle necesario para poner en movimiento el hormigón fresco, lo que explica
su efecto como plastificante.
Por otro lado las moléculas del aditivo son absorbidas y se orientan en la
superficie de los granos de cemento en un espesor de varias moléculas, de lo
que resulta una lubricación de las partículas. Este mecanismo puede producir
incorporación de aire en forma de micro-burbujas esféricas, al evitar que el
aire atrapado se disuelva o salga a la superficie, actividad que aumenta con la
longitud de la cadena molecular. El efecto de incorporación de aire no
siempre se ve expresado en un mayor volumen de aire al hacer el ensayo en
un aerímetro, pues se supone que el aditivo convierte el aire atrapado en
burbujas microscópicas retenidas en su masa, las que actúan como
rodamiento entre las partículas sólidas, contribuyendo al aumento de la
docilidad del hormigón.

7. Reología
La reología de las pastas se mide con un viscosímetro rotacional,
pero por cuestiones económicas se mide indirectamente con un
cono para flujo miniSlump, flujo libre, en el caso de las pastas y
morteros y en el caso del hormigón , con el cono de Abrams para
Slump

8. Flujo Slump Cono Abrams

9. CEMENTO PORTLAND
El cemento portland contiene silicatos y aluminatos de calcio formados
mediante una secuencia de procesos térmicos y químicos, incluyendo la
descomposición de la caliza, la reacción con otros materiales tales como la
arcilla, el mineral de hierro y la arena.
La composición química del cemento portland se expresa en forma de óxidos:
Óxidos principales por su función y cantidad: Cal (CaO), sílice (SiO2),
alúmina (Al2O3), óxido férrico (Fe2O3)
Óxidos secundarios, más por su cantidad que por su función: Magnesia
(MgO), anhídrido sulfúrico (SO3), cal libre (CaO libre), alcalis (Na2O y K2O).

10. Las fases mineralógicas que componen el cemento son
básicamente las siguientes:
3CaO.SiO2 = Ca3SiO2 = C3S = Silicato Tricálcico
2CaO.SiO2 = Ca2SiO2 = C2S = Silicato Dicálcico
3CaO.Al2O3= Ca3Al2O3= C3A= Aluminato Tricálcico
4CaO.Al2O3.Fe2O3 = Ca4Al2O3.Fe2O3 = C4AF =
Aluminoferrito Tetra cálcico
CaO.SO3.2H2O = CaSO4.H2O =CSH2 = Yeso Dihidratado

11. REACCIONES QUÍMICAS DE
HIDRATACIÓN
• La primera reacción que ocurre cuando se mezclan
el cemento y el agua es la hidratación del C3A,
formando rápidamente hidratos de aluminato
tricálcico.
• Esto puede ocurrir tan rápidamente que el concreto
puede volverse espeso al cabo de muy pocos
minutos e inmanejable debido al calor emitido.
• Al hidratarse el cemento, los minerales principales
fraguan y endurecen bajo la acción del agua.

12. Las reacciones de hidratación consisten en la formación de productos, unos
cristalinos y otros amorfos (geles), cuya contextura es responsable de la unión
del conglomerante y también de las propiedades físicas que lleva consigo esta
unión tales como la resistencia mecánica, la estabilidad de volumen unida al
efecto térmico y la estabilidad química o durabilidad frente a agentes
agresivos de tipo químico.
Las dos reacciones que controlan el fraguado en el cemento son:
C3A + 3 CSH2 + 26 H  C6AS3H32 (Etringita, trisulfoaluminato)
2 C3A + C6AS3H32 + 4H  3 C4ASH32 (monosulfoaluminato)

13. El desarrollo de la resistencia del concreto resulta de la hidratación de las
fases silicato de calcio, C3S y C2S. Ambos silicatos se combinan con agua para
formar el silicato de calcio tipo gel hidratado o C-S-H cuya contextura es
responsable de la unión de la estructura principal del sólido y del aumento
del endurecimiento con el correr del tiempo.
2 C3S + 6H  C-S-H + 3 CH
2 C2S + 4H  C-S-H + CH
Gel C-S-H
Portlandita Ca(OH)2

14. Aditivos
•Igual de importantes que el cemento en las
dispersiones coloidales
•En la actualidad es donde mayor se centran las
investigaciones
•Igual que los emulsificantes los hay de varios tipos:
Plastificantes, superplastificantes y
Hiperplastificantes.

15. •Con el fin de controlar el tiempo de fraguado y demás
características del concreto, se utilizan aditivos que de
acuerdo a su función se denominan retardantes,
acelerantes, plastificantes, impermeabilizantes, entre
otros.
•Según la norma NTC 1299, los aditivos químicos son
los ingredientes producidos industrialmente y en
condiciones controladas que se agregan a la mezcla de
concreto, diferentes al agua, cemento portland y
agregados, para modificar una o varias de sus
propiedades.

16. Bajo cualquier circunstancia los aditivos deben
influir positivamente en la calidad del concreto
solucionando diferentes problemas y
satisfaciendo diferentes requerimientos sin
deterioro de la resistencia y durabilidad del
material y las estructuras con él construidas.
Un aditivo solo debe emplearse después de
conocer sus efectos. El empleo de un aditivo
adecuado puede influir en más de una
propiedad del concreto, afectando, en
determinados casos, a ciertas características
importantes de un modo favorable o adverso.

17. EFECTOS DE LOS ADITIVOS EN
EL CONCRETO
El empleo correcto de los aditivos permite:
Modificar o mejorar:
 La reología del concreto fresco.
 El fraguado y el endurecimiento.
 Las resistencias mecánicas a ciertas edades.
 Las resistencias a las acciones físicas, mecánicas y
químicas.
 El contenido de aire o gases del concreto.
Ampliar el campo de aplicación del concreto.
Poder disminuir el costo del concreto.

18. Vaciado de concreto
sin aditivo
Vaciado de concreto
Prefabricados con aditivo

19. Plastificantes
Llamados así por que plastifican o reducen la cantidad
de agua en un concreto u hormigón, alcanzando una
reducción de un 5 a un 12 %
•Principal mecanismo de estabilización es electrostático
•R.A/C relativamente altas: 0.5-0.7
•Los mas conocidos son a base de ligninas , carbohidratos y
ácidos hidrocarboxilicos, etc
•Desarrollados entre 1930 y 1960

20. Plastificantes

21. Superplastificantes
Llamados así por que plastifican o reducen la cantidad
de agua en un concreto u hormigón, alcanzando una
reducción de un 15 a un 25 %
•El mecanismo de estabilización es electrostático
•R.A/C relativamente altas: 0.45-0.6
•Concretos Alto Desempeño
•Los mas conocidos son a base de Naftalen Sulfonados
condensados de formaldehido, Melamina sulfonada condensada
de formaldehido, son de bajo peso molecular,etc
•Desarrollados entre 1960 y 1980

22. Superplastificantes
Dispersión Electrostática
Dispersantes iónicos

23. Híper-plastificantes
Llamados así por que plastifican o reducen la cantidad
de agua en un concreto u hormigón, alcanzando una
reducción hasta de un 45 %
El mecanismo de estabilización es estérico y electro estérico
(poli electrólitos)
•R.A/C relativamente altas: 0.30-0.45
•Concretos Autocompactantes (HAC)
•Los mas conocidos son a base de Policarboxilatos (PC), Nano
sílice (PCE) y combinaciones hechas a la medida de acuerdo a la
necesidad, etc.
•Desarrollados a partir de 1990

24. Hiperplastificantes
Los aditivos de última generación que permite reducir
hasta un 45% el agua de amasado. Incluye tecnología
NANOSÍLICE que permite una perfecta dispersión en
la masa del hormigón, la que rellena los espacios
entre partículas de cemento y áridos finos confiriendo
características de impermeabilidad y mayor
durabilidad a la estructura al reducir la relación
agua/cemento, junto con mejorar su trabajabilidad y
elevar sus resistencias mecánicas

25. Base química Algunos aditivos

26. Estructura Básica Molecular
Cadena principal
Grupo Naftaleno ( NS)
Grupo Sulfonato -SO3Na
Grupo Policarboxilato ( PC )
Cadena lateral corta de óxido de Etileno (EO)
Cadena principal
Grupo Carboxílico -COONa

27. Capacidad dispersante de los aditivos
Cono flujo ASTM 230 (111-112) RA/C= 0.30
400
Grupo Nanosílice (PCE)
Grupo Policarboxilato (PC)
Flujo (mm)
300
200
Grupo Naftaleno (NSF)
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Dosis (% en cemento)

28. Capacidad dispersante de los aditivos
Cono flujo ASTM 111-112) RA/C= 0.20
400
Grupo Nanosílice (PCE)
Flujo (mm)
300
Grupo Policarboxilato (PC)
200
Grupo Naftaleno (NSF)
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Dosis (% en cemento)

29. Cantidad Adsorbida de aditivo en cemento
8
Cantidad Adsorbida (mg/g)
Grupo Naftaleno ( NS)
6
4
Grupo Policarboxilato ( PC )
2
Grupo Nanosílice (PCE)
0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Dosis (%, en cemento)

30. Reología de mezclas de concreto
La trabajabilidad de una mezcla es la propiedad más
importante del concreto en estado fresco y de ella
dependen en gran medida las propiedades en estado
endurecido, como son la resistencia y la durabilidad. El
Instituto Americano del Concreto la define como:
«la propiedad que determina la facilidad y
homogeneidad con que puede ser mezclada, colocada,
consolidada y terminada una mezcla de concreto o
mortero fresco»

31. REOLOGIA NANO SILICE
Distribución de partículas homogénea y
compacta.

32. NORMAS
 Extracción de muestras y cantidad de ensayos para cemento
hidráulico. Norma NTC 108 (ASTM C 183).
 Cemento portland. especificaciones físicas y mecánicas. Norma
NTC 121 (ASTM C 150)
 Métodos de análisis químico de los cementos hidráulicos. Norma
NTC 184 (ASTM C 114)
 Método para determinar la consistencia normal del cemento
hidráulico. Norma NTC 110 (ASTM C 187)
 Mezcla mecánica de pastas de cemento hidráulico y morteros de
consistencia plástica. Norma NTC 112 (ASTM C 305)
 Aditivos químicos para concreto. Norma NTC 1299 (ASTM C 494
 Determinación de la resistencia de morteros de cemento hidráulico
usando cubos de 50 mm o 50,8 mm de lado. NTC 220 (ASTM C
109)
 Método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado del
cemento hidráulico mediante el aparato de vicat. NTC 118 (ASTM C
191)
 Cemento portland. Especificaciones químicas. NTC 321 (ASTM C
150)

33. Aparato Vicat para
determinación del
tiempo de fraguado

34. Prensa para evaluar la
resistencia a la compresión

35. Ensayos en concreto
Prueba de asentamiento

36. Aparato Vicat para
determinar el fraguado
del concreto
Ensayo de fraguado

37. Moldes
Prensa para ensayo de Piscina para el curado de
resistencia en concreto los cilindros de concreto

38. Conclusión
No somos responsables como profesionales de
las obras mal construidas hasta ahora, a base de
hormigón, pero si podemos determinar las que
se construyan a partir de hoy, por eso hay que
hacerlo bien, luego, no queda otro camino que
hacerlo a base de ciencias y dentro de ellas la
química coloidal juega un papel primordial.

39. Malas practicas
¿hasta qué grado Richter se
diseña? Respuesta.
“No diseñamos grados
Richter, porque esta escala
mide la energía general
disipada en un terremoto”
Se diseña bajo NORMAS
ESTANDARIZADAS de cada
país

40. BUENAS PRACTICAS
EL TIEMPO ES DINERO:
¿Por qué los proyectos de construcción se ejecutan
con tanta prisa?
Por que se cuenta con “tecnología, tecnología y más
tecnología” entre ellas los hormigones de alta
resistencia, de rápido fraguado, elementos
prefabricados y losas pre y pos tensadas.
Por otra parte, el uso de innovaciones implica retos en
capacitación