Aditivos para hormigón en el trabajo

May 06, 2021

No hay duda de que la interacción de los distintos materiales de entrada utilizados en la formulación del hormigón se ha vuelto más compleja a lo largo de los años. Su correcta aplicación requiere el conocimiento de técnicos experimentados del hormigón, profesionales capaces de combinar los requisitos del proceso de construcción, las condiciones de colocación y las propiedades especificadas del hormigón. Este artículo ofrece varios ejemplos de cómo se hace esto en la práctica.

 

Desarrollo
Los aditivos se han convertido en una parte integral de la tecnología moderna del hormigón. Sin ellos, los desarrollos en este campo habrían seguido una dirección completamente diferente. Al ayudar en el desarrollo de nuevos tipos de hormigón, como los autocompactantes o de rmuy alta, han abierto nuevas áreas de aplicación para la construcción en hormigón y también lo han hecho más económico en muchos campos. Mirando hacia atrás, encontramos el primer código de prácticas DAfStb (Comité Alemán para el Hormigón Armado) para el hormigón fluido que regula el uso de plastificantes en obra, se emitió en 1986. Sin embargo, con el desarrollo de modernos plastificantes basados ​​en PCE, ahora este código se encuentra desactualizado. En estos días, se pueden lograr fácilmente tiempos de colocación de tres a cuatro horas. En ese momento se hablaba de los denominados “superplastificantes”, que mejoran la fluidez del hormigón fresco sin perjudicar significativamente su cohesión. El hormigón fluido se entendió como hormigón fresco con buena fluidez y suficiente cohesión.

Transportbetonwerk

Plastificantes de hormigón, superplastificantes, agentes incorporadores de aire, estabilizadores o modificadores de viscocidad, retardadores, aceleradores de fraguado y endurecimiento, selladores y agentes de curado son los principales promotores funcionales utilizados en la práctica hoy en día.  Con alrededor del 80 por ciento, los aditivos reductores de agua (plastificantes y superplastificantes) representan la mayor parte en términos de volumen. El desarrollo de aditivos para hormigón está estrechamente relacionado con el continuo desarrollo de la tecnología del hormigón. Los requisitos para las torres de un kilómetro de altura en los estados cálidos del desierto son diferentes de los de las plataformas de hormigón en alta mar en los mares polares. Sin embargo, la introducción e implementación de la norma de hormigón primaria de Alemania (EN 206-1 junto con DIN 1045-2) con la extensión de las clases de consistencia/fluidez hasta una clasificación de asentamiento de F6 también han llevado a un mayor desarrollo de aditivos. La tendencia observada en todo el mundo es hacia hormigones más fluidos y fáciles de trabajar. Los siguientes son solo algunos ejemplos de

ventajas de usar aditivos:

  • Los hormigones producidos con superplastificantes son fáciles de trabajar, reducen el grado de compactación requerido y, por lo tanto, también disminuyen las molestias acústicas en las obras de construcción del centro de la ciudad.
  • Los estabilizadores permiten la colocación de hormigón bajo agua sin segregación. Por lo tanto, se pueden producir fondos de pozo de excavación sellados de una manera ecológica sin bombear agua subterránea.
  • Los agentes incorporadores de aire permiten que los hormigones resistan las heladas extremas y el tipo de ataque causado por las sales de deshielo, aumentando la durabilidad de la estructura.

Hoy en día se encuentran disponibles nuevas tecnologías de superplastificantes que concilian eficazmente los requisitos opuestos (baja relación A/C, buena mantención de trabajabilidad durante 90 min y muy buen desarrollo de resistencia inicial que permite el descimbre después de solo 24 h). Esto hace que la adición de superplastificante en obra sea innecesaria, reduce la aparición de errores y ahorra un tiempo valioso. Sin embargo, en ocasiones se culpa a los aditivos para hormigón de los problemas en la construcción, de forma prematura, como suele comprobarse. No hay duda de que la interacción de las distintas materias primas utilizadas en la formulación del hormigón se ha vuelto más compleja a lo largo de los años. Mientras tanto, el antiguo sistema de tres materiales que constaba de cemento, áridos y agua se ha convertido en un complejo multifásico que requiere una coordinación y un ajuste efectivo de los componentes de cemento, adiciones y aditivos. Como regla general, el hormigón fresco se evalúa actualmente solo en función de su consistencia (asentamiento de cono o escurrimiento) y la información que figura en la guía de despacho. Esto significa que su comportamiento reológico no puede describirse y evaluarse adecuadamente. Otras características de rendimiento relevantes como la “pegajosidad o. viscocidad”, la capacidad de bombeo y, en particular, la estabilidad reológica de la mezcla no se pueden determinar con este examen inicial. Por lo tanto, su correcta aplicación requiere el conocimiento de tecnólogos del hormigón con experiencia, profesionales capaces de combinar los requisitos del proceso de construcción, las condiciones de colocación y las propiedades especificadas del hormigón.

"Los aditivos para hormigón también suelen ser responsables de los problemas en la construcción con hormigón: en su mayoría prematuros".

Eugen Kleen, director de I + D de materiales de construcción minerales y aditivos para hormigón en MC

Valor de la estabilidad en la mezcla

Se produjeron segregaciones en las paredes de la cámara de la esclusa del canal (durante la construcción de la esclusa de Wusterwitz), lo que provocó que el Instituto Federal de Ingeniería Hidráulica (BAW) implementara una serie de medidas ad hoc, incluidas recomendaciones sobre el uso y manejo de superplastificantes basados ​​en PCE. Estas medidas ad hoc se introdujeron en mayo de 2015 como reglamentación complementaria a las “Condiciones de contratación técnica adicional para estructuras de ingeniería hidráulica de hormigón y hormigón armado (ZTV-W LB 215)”. En el Boletín BAW 01/2015 “Problemas con la estabilidad de la mezcla de hormigón” y el suplemento A1 de 2018, se afirma que la energía de vibración introducida tiene una influencia muy significativa en la estabilidad de la mezcla. La resistencia del hormigón se ve afectada por muchos factores, como la consistencia, la elección de una curva de áridos adecuada o un contenido suficiente de pasta. No obstante, se asumió en ese momento que “el uso de superplastificantes basados ​​en PCE puede tener una influencia particular en la estabilidad de la mezcla”. En general, los aditivos modificadores de viscocidad pueden ejercer un efecto positivo sobre la estabilidad ante la segregación. Esto presupone asegurar una dosificación óptima del modificador de viscocidad, ya que las fluctuaciones en la cantidad añadida (dosis demasiado altas o demasiado bajas) pueden conducir a una reducción de la estabilidad. Tiempos de mezclado demasiado cortos y / o una intensidad de mezclado demasiado baja también pueden dar lugar a una composición de hormigón no homogénea y perjudicar la estabilidad de la mezcla. Esto puede ocurrir si los aditivos (p. Ej., Superplastificantes) no se han solubilizado suficientemente durante la producción en la planta de hormigón premezclado, lo que provoca que se produzca una dosificación excesiva. Pero, ¿qué se quiere decir realmente cuando nos referimos a la estabilidad y robustez de una mezcla de hormigón fresco? Un hormigón fresco y estable es aquel que es adecuadamente resistente a la segregación; es decir, cuando se expone a los efectos esperados de vibración, bombeo y trabajo, la mezcla permanece lo suficientemente homogénea como para garantizar que las propiedades esenciales del hormigón endurecido se logren de forma fiable.

 

La estabilidad ante la segregación (como parte de la estabilidad de la mezcla) se refiere al hundimiento del agregado grueso. El hormigón fresco debe permanecer estable en la medida en que no exista una separación indeseada limitada o nula entre el mortero y el árido grueso. La tendencia de los componentes individuales del hormigón fresco a separarse entre sí se denomina propensión a la segregación. Este fenómeno depende esencialmente de los efectos que actúan sobre el hormigón y su capacidad para resistir esos efectos. La separación del agua (sangrado), que eventualmente hace que la solución porosa se acumule en la superficie del hormigón fresco, se considera invariablemente como una forma indeseable de segregación. La robustez, por otro lado, se refiere a la capacidad de un hormigón para reaccionar "benignamente" (predeciblemente) a influencias no planificadas, como fluctuaciones en el contenido de agua, variaciones relacionadas con el lote en los materiales de origen, condiciones ambientales cambiantes, retrasos en la construcción. proceso o vibración prolongada accidentalmente. En resumen, un hormigón fresco estable se puede describir de la siguiente manera:

 

  • Separación mínima de agua, sangrado
  • Segregación mínima de pasta de cemento
  • Sedimentación mínima de áridos gruesos
  • En el caso de hormigón con aire incorporado, mínima formación de espuma

 

En primer lugar, se debe elaborar un programa de hormigonado que defina las tensiones derivadas del grosor de la capa, las aberturas de colocación, la altura de caída libre, la longitud del movimiento horizontal (deriva), la energía de vibración (tipo y duración), los puntos de inmersión del equipo vibratorio. etc.

 

Se puede producir un hormigón robusto alineado con esto, por ejemplo? seleccionando una curva de distribución adecuada de áridos y un contenido suficiente de pasta sobre la base de pruebas de idoneidad extendidas. Los elementos incorporados en una prueba de idoneidad extendida recomendada pueden incluir:

 

  • Determinación del aire perdido durante un período de transporte simulado
  • Pruebe después de la mezcla inicial y luego nuevamente después de 10 minutos de tiempo de mezcla extendido
  • Prueba después de un tiempo de compactación prolongado
  • Ensayo con temperatura elevada del hormigón fresco

Métodos de prueba

Las propiedades descritas anteriormente de estabilidad de la mezcla o propensión a la segregación aún no se pueden definir de manera concluyente utilizando métodos de prueba generalmente reconocidos. Actualmente se está trabajando en el Instituto de Materiales de Construcción de Hannover (ifB) con el objetivo de establecer pruebas prácticas de estas relevantes propiedades del hormigón fresco. Uno de estos enfoques está alineado con la introducción de una prueba de sedimentación para determinar la estabilidad de la mezcla del hormigón bajo la influencia de la vibración. El enfoque aquí está en el desarrollo de un “dispositivo de sedimentación” móvil adecuado para obras de construcción, que permite un control variable de los parámetros de compactación. Ya están disponibles los primeros prototipos del llamado “recipiente de sedimentación”.

 

Simultáneamente con el desarrollo del procedimiento de prueba y la prueba del aparato de prueba, actualmente se están discutiendo una serie de cuestiones fundamentales adicionales relativas a los requisitos y las pruebas del hormigón fresco, por ejemplo, en un grupo de trabajo de "Hormigón fresco" creado por el DAfStb. Las discusiones actuales giran en torno a cuestiones como qué constituye una compactación completa.

 

  • La compactación completa del hormigón fresco es uno de los requisitos previos básicos para el logro fiable de las propiedades deseadas del hormigón endurecido y, por lo tanto, representa uno de los criterios de proceso más importantes en la colocación de hormigón.
  • A medida que aumenta la clase de consistencia (mayor fluidez), disminuye el esfuerzo de compactación requerido para la desaireación completa. El método de compactación elegido también debe estar alineado con la consistencia del hormigón fresco.

Estas y otras preguntas abiertas con respecto a los parámetros de compactación, como la duración y la intensidad (frecuencia / amplitud) con un compactador determinado, aún deben aclararse antes de que la teoría se pueda transferir a la práctica.

 

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Ensayo de asentamiento con un hormigón fácilmente autocompactante: comparación entre un hormigón inestable (foto a la izquierda) y uno estable (foto a la derecha).
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