ADICIONES MINERALES “Aditivos y adiciones del concreto; norma y aplicaciones” ADICIONES MINERALES Ing. Manuel Gonzales de la Cotera

El empleo de adiciones minerales en los aglomerantes hidráulicos es de antigua data. Los romanos las utilizaron perennizando sus estructuras en base a morteros de cal y puzolana. En la década del cincuenta tuvieron importante desarrollo, en Europa incorporándose al cemento Portland, incrementándose rápidamente la capacidad instalada frente a los requerimientos de la reconstrucción de la post-guerrra.

En los países sajones, Estados Unidos e Inglaterra, como adiciones en las mezclas de concreto, en centrales de premezclado. Su progresión ha sido manifiesta, a partir de la primera crisis del petróleo de 1974 y posteriormente con las regulaciones ambientales.

En la actualidad, una gran mayoría de países han introducido en las normas de cemento diferentes tipos de adiciones minerales. En los Estados Unidos una moderna norma de performance desregula la composición de los cementos adicionados especificando únicamente el comportamiento de las pastas.

En Perú las adiciones puzolánicas se incorporan desde hace más de una década. En la década pasada significaron aproximadamente algo más del 20% de los despachos de cemento. En 1966 y 1967 se fabricó cemento portland de escorias. Las adiciones de cemento aportan mejoras en la durabilidad, en comportamientos específicos. Su aporte a la resistencia sólo se verifica después de los 60 días.

1950 Adiciones puzolánicas y escoria de alto horno Economía y propiedades para obras hidráulicas y portuarias 1970 Adiciones puzolánicas, fly ash, escorias y filler Ahorro de energía 1980 Adiciones puzolánicas, fly ash, escorias, fillers y microsilice Medio ambiente Resistencia Tecnología

La posibilidad de obtener clinker de alta performance y la conveniencia de reducir las líneas de producción por razones económicas, con hornos de 3000 o más TM/d, hace poco conveniente la fabricación de diferentes clases de clinker. Un clinker de alta calidad, puede recibir adiciones de diferente tipo y porcentaje, para la producción de cementos normalizados que reúnan requisitos especiales.

Las adiciones permiten el ahorro de energía no renovable. Las adiciones se incorporan al cemento por consideraciones ecológicas en cuanto permiten la eliminación de materiales contaminantes como sucede con las escorias. Se reducen las emisiones de material particulado y gases.

En los EE.UU. se inició la aplicación de las puzolanas naturales en el concreto, en presas y obras hidráulicas producidas por el Bureau Reclataion en los años 30´, incorporando porcentajes del 20% de cemento. Posteriormente, se introdujo como puzolana las cenizas volantes producidas al quemar carbón en las centrales hidroeléctricas, favorecida por la introducción de nuevas tecnologías con ocasión de la crisis del petróleo en los años 70´ . En los EE.UU. los cementos puzolánicos representan el 1.2% de la producción de cemento.

De los 50 millones de toneladas producidos en los EE. UU De los 50 millones de toneladas producidos en los EE.UU. de 10 a 12% es utilizado en la producción de concreto. el 90% de las plantas de premezclado y el 50% del concreto utilizan cenizas volantes. Las escorias se utilizan en morteros en Europa desde hace 200 años y se incorporan en el cemento desde hace 100 años. En Alemania desde 1892 y en EE.UU. desde 1896 mayoritariamente en la producción del concreto.

Adiciones: Son materiales minerales que se incorporan el cemento, generalmente en molienda conjunta como ciertas rocas naturales o no (puzolanas, escoria granulada de alto horno, caliza, microsilice) que actúan, o bien aumentando las propiedades hidráulicas del cemento o mejorando otras cualidades debido a una adecuada granulometría (aumento de la trabajabilidad y retención de agua, disminución de la porosidad y capacidad, reducción de la fisuración), etc.

Materiales cementosos: Término que comprende las adiciones minerales que se incorporan a los cementos portland, en especial en las centrales de mezcla de concreto. Esta denominación se introduce en 1992 por el ACI en el Código de Diseño de Concreto Armado como “cementitious materials”.

Puzolanas: Son sustancia naturales o industriales silíceas o silicoaluminosas, o una combinación de ambas. Aunque el humo de sílice tiene propiedades puzolánicas.

Los materiales puzolánicos no endurecen por si mismos cuando se amasan con agua, pero finamente molidos, reaccionan, en presencia de agua, a la temperatura ambiente con el hidróxido de calcio disuelto [Ca(OH)2] y forman compuestos de silicato de calcio y aluminato de calcio, capaces de desarrollar resistencia. Las puzolanas constaran esencialmente de SiO2, reactivo y AL2O3. El resto contiene Fe2O3 y otros óxidos. El contenido de SiO2 reactivo no será menor del 25% en masa.

Cenizas volantes: La ceniza volante es un polvo fino constituido esencialmente de partículas esféricas que presentan propiedades puzolánicas, sus componentes son esencialmente el SiO2 reactivo y Al2O3 el resto contiene Fe2O3 y otros óxidos. La proporción de CaO reactivo será menor del 10,0% en masa.

Escoria: Es un producto no metálico consistente esencialmente de silicatos y aluminio-siliatos de calcio con impurezas de hierro que se obtiene en estado fundido en los altos hornos. Escoria granulada de horno alto: La escoria granulada de horno alto posee propiedades hidráulicas cuando se activa de manera adecuada. La escoria granulada de horno alto debe estar constituida por lo menos dos tercios de masa de la suma de CaO, MgO y SiO2. El resto contiene Al2O3, junto con pequeñas cantidades de otros óxidos. La escoria granulada de horno alto se obtiene por enfriamiento rápido de una escoria en estado de fusión de composición adecuada, procedente de la fusión del mineral de hierro en un horno alto.

Escoria granulada de horno alto La escoria granulada de horno alto posee propiedades hidráulicas cuando se activa de manera adecuada. La escoria granulada de horno alto debe estar constituida por lo menos dos tercios de masa de la suma de CaO, MgO y SiO2. El resto contiene Al2O3, junto con pequeñas cantidades de otros óxidos. La escoria granulada de horno alto se obtiene por enfriamiento rápido de una escoria en estado de fusión de composición adecuada, procedente de la fusión del mineral de hierro en un horno alto.

Microsílice: Es un subproducto que se origina en la reducción de cuarzo de elevada pureza con carbón de hornos eléctricos de arco, para la producción de silicio y aleaciones de ferrosilicio. Está constituido por partículas esféricas muy finas con un elevado contenido de sílice amorfa.

Finura Actividad puzolánica Mineralogía Si la bien las especificaciones se dirigen a niveles de performance, debe de tenerse en cuenta como elementos de análisis las siguientes: Pérdida al fuego Finura Actividad puzolánica Debe de tenerse en cuenta que los elementos principales de los materiales cementosos son: Granulometría Mineralogía Que inciden el la estructura de los productos de reacción del cemento y las adiciones minerales.