El documento analiza el uso de adiciones minerales en el concreto, explicando sus ventajas como la mayor durabilidad y resistencia, y clasificando diferentes tipos como puzolanas, filler y escoria. También describe cómo las adiciones mejoran las propiedades del concreto fresco y endurecido al reemplazar parcialmente al cemento.
El documento analiza el uso de adiciones minerales en el concreto, explicando sus ventajas como la mayor durabilidad y resistencia, y clasificando diferentes tipos como puzolanas, filler y escoria. También describe cómo las adiciones mejoran las propiedades del concreto fresco y endurecido al reemplazar parcialmente al cemento.
Descripción original:
Título original
Adiciones Minerales en El Cemento y Concreto-evaluación de Aire en El Concreto
El documento analiza el uso de adiciones minerales en el concreto, explicando sus ventajas como la mayor durabilidad y resistencia, y clasificando diferentes tipos como puzolanas, filler y escoria. También describe cómo las adiciones mejoran las propiedades del concreto fresco y endurecido al reemplazar parcialmente al cemento.
El documento analiza el uso de adiciones minerales en el concreto, explicando sus ventajas como la mayor durabilidad y resistencia, y clasificando diferentes tipos como puzolanas, filler y escoria. También describe cómo las adiciones mejoran las propiedades del concreto fresco y endurecido al reemplazar parcialmente al cemento.
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El presente informe refiere el anlisis del uso adiciones
minerales en el concreto, analizando sus ventajas y
desventajas. Por otro lado se explica la diferencia entre Adiciones y Aditivos. Mediante lo expuesto se establece las condiciones de uso para un mejor resultado en cuanto a calidad se refiere.
ADICIONES MINERALES AL CEMENTO Y CONCRETO Diferencias ADITIVO Producto lquido y ocasionalmente polvos que se agregan al concreto en pequeas cantidades. < 10 Kg/m3 Le brindan a la mezcla propiedades como: Fluidez, aire incorporado, modificaciones en tiempo de fragua, mayor resistencia inicial, etc. ADICIONES Las adiciones minerales ingresan a la mezcla en cantidades mas grandes. > 10 Kg/m3 Pueden llegar a reemplazar hasta un 70% del cemento portland, dndole propiedades a la mezcla tanto en estado fresco como en estado endurecido. Durante el siglo XX, se ha registrado un gran crecimiento de la industria del Cemento Portland, ya que el concreto ha llegado a ser el material dominante en la construccin. Durabilidad del Concreto La aptitud de una estructura de desempear su funcin prevista (mantener la resistencia requerida y su funcionalidad o serviciabilidad) durante la vida til especificada o tradicionalmente esperable, en sus condiciones especficas de exposicin ambiental. En los aos treinta, generalmente se crea que las estructuras de concreto tpicamente diseadas para una vida til de 40 a 50 aos, realmente duraran ms tiempo con poco ningn mantenimiento. Hasta los aos setenta, cualquier caso de deterioro prematuro se trato como una excepcin causada por una especificacin inadecuada, o por el uso de materiales impropios. Situacin Actual Se han registrado numerosos casos, en todo el mundo, de estructuras que alcanzaron el fin de su vida til mucho antes de lo esperado o proyectado. El mantenimiento reparacin de esas estructuras ha alcanzado tal magnitud que ha atrado la atencin de las autoridades y de los medios, afectando la imagen del concreto armado como material durable. Corrosin de las armaduras de acero. Dao por congelacin en climas fros. Acciones fsico-qumicas en ambientes agresivos. Problemas Principales de Durabilidad Fases tpicas de los problemas de Durabilidad Concepto de vida til ADICIONES MINERALES Materiales inorgnicos que son incorporados al cemento o al concreto, en diferentes porcentajes, con el fin de mejorar sus propiedades. Para qu utilizamos adiciones minerales? La fabricacin de cemento aporta CO2 a la atmsfera. Factor Medio Ambiental En trminos de relacin costo/beneficio, disponibilidad, sostenibilidad y economa, el concreto resulta la alternativa ms eficiente. Factor Econmico Puzolanas Naturales: - Cenizas volcnicas. - Tufos o tobas volcnicas (zeolitas) - Tierras de diatomeas (diatomitas)
Artificiales: - Cenizas volantes. - Arcillas activadas trmicamente. - Microslice (silica fume) - Cenizas de cscara de arroz. Filler Escoria de Altos Hornos
CLASIFICACIN Material silceo o slico-aluminoso, que por si mismo puede tener poca o ninguna actividad hidrulica pero que, finamente dividido y en presencia de agua, reacciona qumicamente con el hidrxido de calcio para formar compuestos que poseen propiedades hidrulicas.
PUZOLANAS Cenizas volcnicas: Se forman por erupciones de carcter explosivo, en pequeas partculas que son templadas a temperatura ambiente, originando la formacin del estado vtreo.
Tufos o tobas volcnicas (zeolitas): Producto de la accin hidrotermal sobre las cenizas volcnicas y de su posterior cementacin diagentica.
Tierras de diatomeas (diatomitas): Puzolanas de origen orgnico. Depsitos de caparazones silceos de microscpicas algas acuticas unicelulares (diatomeas).
Naturales Sub-productos industriales y materiales tratados trmicamente. Cenizas volantes (fly ash): Subproducto de centrales termoelctricas que utilizan carbn pulverizado como combustible. Polvo fino constituido esencialmente de partculas esfricas. La Norma ASTM C 618 define dos clases de cenizas volantes: Clase F: Producidas por la calcinacin de carbn antractico o bituminoso. Cenizas que poseen propiedades puzolnicas.
Clase C: Producidas por la calcinacin de carbn sub-bituminoso o lignito. Esta clase de cenizas, adems de tener propiedades puzolnicas, tambin tienen propiedades cementicias.
Artificiales Morfologa de las Cenizas Volantes Caractersticas fsicas Efecto Ball bearing Incrementa la trabajabilidad Mejora el bombeo Ceniza Volante
Cemento Reduccin de la Exudacin Reduccin de agua de exudacin E x u d a c i o n
%
Tiempo (Minutos) 7 6 5 4 3 2 1 0 20 40 60 80 100 120 Convencional Fly Ash Mejora en la trabajabilidad Concreto con Ceniza Volante Concreto sin Ceniza Volante Desarrollo de resistencias a la compresin Expansin de mortero debido al ataque de sulfatos Incremento en la durabilidad del concreto 2 meses en solucin de acido sulfurico pH 2.5
Expansin en barras de concreto por ataque de sulfatos Cemento Ceniza Volante Microsilice Cemento Arcillas activadas trmicamente: Las arcillas naturales no presentan actividad puzolnica a menos que su estructura cristalina sea destruida mediante un tratamiento trmico a temperaturas del orden de 600 a 900 C. Microslice (silica fume): Subproducto de la reduccin del cuarzo de alta pureza con carbn en hornos de arco elctrico para la produccin de silicio o aleaciones de ferrosilicio. El material que es extremadamente fino es colectado por filtracin de los gases de escape del horno, en filtros de mangas. Granulometra de la Ceniza Volante y Microslice Las adiciones muy finas de materiales supuestamente inertes son llamadas fillers. El microfiller calizo interacta con los constituyentes del clinker, jugando bsicamente un rol fsico y contribuyendo al desarrollo de la resistencia a la compresin.
FILLER Se obtiene durante el proceso de fabricacin del acero. La escoria obtenida por enfriamiento rpido se usa en la fabricacin de cemento o de concreto. En general, el polvo cristalino generado por el enfriamiento lento tiene poco o ningn valor como cemento. En cambio, la escoria enfriada eficazmente, hasta estructura vtrea, cuenta con propiedades hidrulicas latentes. ESCORIA DE ALTOS HORNOS Clasificacin de las adiciones minerales Diagrama ternario: VENTAJAS Mayor durabilidad. Menor calor de hidratacin. Mayores resistencias. Mejores propiedades Combustibles fsiles. Ahorro de energa no renovable Reduccin de la emisin de CO 2 , SO 2 , etc. Uso de subproductos industriales. Proteccin del medio ambiente Efectos de las adiciones minerales en el concreto Bajo calor de hidratacin Concretos de altas resistencias Alta resistencia al ataque qumico (agua de mar, cloruros, sulfatos etc.) Control de la reactividad Alcali-silice Mejora el bombeo Performance de las Adiciones Minerales Bajas resistencias iniciales Mejora las propiedades al estado fresco Estructura densa, baja permeabilidad
EVALUACIN DEL AIRE EN EL CONCRETO DEFINICIN
Investigaciones sobre la durabilidad del concreto han demostrado que la mejor proteccin del concreto contra los efectos adversos de ciclos de congelamiento y deshielo, as como de las sales para deshielo proviene de: un contenido adecuado de aire en el concreto endurecido; un sistema correcto de espacios con aire en trminos del tamao de las burbujas y su espaciamiento; y una resistencia del concreto adecuada, asumiendo el uso de buenos agregados y tcnicas apropiadas de mezclado, colocacin, manejo y curado del concreto.
VENTAJAS:
Mejora considerablemente la estabilidad del aire retenido Mayor resistencia al dao causado por los ciclos de congelamiento y deshielo Mayor resistencia a la descamacin por sales para deshielo Superior plasticidad y manejabilidad AIRE OCLUIDO EN EL CONCRETO Existen tres razones principales para ocluir intencionalmente aire en el hormign: durabilidad, cohesin y densidad.
La oclusin de aire altera las propiedades del concreto fresco. El concreto con aire ocluido es considerablemente ms trabajable y cohesivo que el concreto sin aire ocluido, con iguales contenidos de cemento o relacin agua/cemento; se reducen la segregacin y la exudacin. La reduccin en la exudacin a su vez, ayuda a evitar la formacin de bolsas de agua debajo de las partculas de agregado grueso y de piezas ahogadas tales como el acero de refuerzo y la acumulacin de lechada o material dbil en la superficie de un colado. Estos efectos se originan por la presencia de diminutas burbujas de aire, dispersas uniformemente en la mezcla de pasta de cemento. Debido a su tamao y gran nmero proporcionan proteccin adecuada con un volumen total relativamente bajo de vacos. Tamao mximo del agregado mm (in) Contenido de aire (% en volumen) Factor de espaciado (mm) Sin oclusin Recomendado (ACI) Concreto Pasta 63,5 (2 ) 0,5 4,0 4,5 16,7 0,18 38 (1 ) 1,0 5,0 4,5 16,4 0,20 19 (3/4) 2,0 6,0 5,0 16,9 0,23 9,5 (3/8) 3,0 7,5 6,0 19,7 0,28 Mortero - - - 23,0 0,30 Caractersticas del aire ocluido para la ptima resistencia al congelamiento CLASIFICACIN Y SUS USOS
Son sustancias qumicas liquidas que se adicionan durante el mezclado para producir burbujas microscpicas en el concreto, llamado aire incorporado. Estas burbujas mejoran la resistencia del concreto a los daos ocasionados por la congelacin y el deshielo, as como a las sales de deshielo. Su formulacin est basada en una resina altamente saponificada. Qumicamente es similar a los productos basados en benzol pero de mayor pureza y de fuentes confiables. . CLASIFICACIN Y SUS USOS
USOS: Bajo asentamiento, pavimentacin, mezcladora central, molde de extrusin, mezclas que contengan agua caliente y acelerantes, premoldeados, alto contenido de cemento, cenizas volantes, superplastificantes, arena de trituracin. En concretos fluidos los superplastificantes facilitan la liberacin de aire, normalmente del 1% al 3% de aire est siendo perdido. Los dosajes repetidos acentan el efecto.
CLASIFICACIN Y SUS USOS
USOS: Bajo asentamiento, pavimentacin, mezcladora central, molde de extrusin, mezclas que contengan agua caliente y acelerantes, premoldeados, alto contenido de cemento, cenizas volantes, superplastificantes, arena de trituracin. En concretos fluidos los superplastificantes facilitan la liberacin de aire, normalmente del 1% al 3% de aire est siendo perdido. Los dosajes repetidos acentan el efecto.
CLASIFICACIN Y SUS USOS
MECANISMO DE ACCIN: Estas burbujas actan como engranajes esfricos flexibles acrecentando la movilidad o plasticidad y la trabajabilidad del hormign. Esto permite reducir el agua de la mezcla sin que se pierda asentamiento. El trabajo de colocacin mejora. Se minimizan la exudacin, la contraccin plstica y la segregacin. Siendo la propiedad principal de la incorporacin de aire, provee una notable durabilidad al hormign que est expuesto a condiciones severas particularmente Durante el amasado del hormign se forman burbujas de aire de diferentes tamaos, debido a los movimientos internos de los materiales del hormign.
CLASIFICACIN Y SUS USOS
MECANISMO DE ACCIN:
Mientras ms pequea es la dimensin de las burbujas, mayor es la presin ejercida sobre ellas, por lo que stas tienden a disolverse en el agua. Por su parte, las burbujas de mayor dimensin, debido a la menor presin que experimentan, tienden a crecer, son ms deformables y pueden escapar especialmente durante la compactacin del hormign. Las que no se escapan pueden aumentar de volumen, alimentadas por las ms pequeas, formando huecos que permanecen indefinidamente en el hormign. CLASIFICACIN Y SUS USOS
Los aditivos formadores de gas tienen por funcin generar o liberar burbujas de gas en la mezcla fresca, durante o inmediatamente despus de la colocacin y antes del fraguado de la pasta. La razn principal do su empino os controlar los procesos de exudacin y asentamiento, permitiendo que el concreto conserve su volumen de vaciado. Los aditivos ms empleados son: El perxido de hidrgeno que libera oxgeno. El polvo de aluminio que libera hidrgeno. Ciertas formas de carbn activo que liberan aire.
CLASIFICACIN Y SUS USOS
DEFINICIN Los aditivos formadores de gas tienen por funcin generar o liberar burbujas de gas en la mezcla fresca, durante o inmediatamente despus de la colocacin y antes del fraguado de la pasta. La razn principal do su empino os controlar los procesos de exudacin y asentamiento, permitiendo que el concreto conserve su volumen de vaciado.
CLASIFICACIN Y SUS USOS
EFECTO SOBRE EL CONCRETO
La liberacin de gas, adecuadamente controlada, origina una ligera expansin del concreto fresco. Si se restringe esta expansin se aprecia un incremento en la adherencia al acero de refuerzo principal sin una reduccin excesiva en la resistencia. Un exceso en la produccin de gas origina grandes vacos que pueden debilitar la matriz cementante. Como el efecto sobre la resistencia depende del control de la expansin de la mezcla, es importante que los encofrados estn adecuadamente ajustados y sean impermeables.
Aqu en nuestra ciudad si utilizan los aditivos Incorporadores de Aire. Un ejemplo, es en el AA.HH. Columna Pasco, en la pavimentacin de sus calles
Otro ejemplo, es la construccin del Muro de contencin en el Asentamiento Humano Tupac Amaru Carretera Central Por otro lado, tambin es la pavimentacin de las calles en el Asentamiento Humano Tpac Amaru. En la construccin del Gobierno Regional tambin se utiliz el aditivo incorporador de aire. Como ltimo ejemplo tenemos la Ampliacin de la Municipalidad Provincial de Pasco.