La hidratación del cemento depende de la temperatura y el tiempo. A mayor temperatura, más rápida es la reacción. Con el tiempo, la resistencia aumenta a medida que continúa la reacción de hidratación.
Los aceleradores son catalizadores de la reacción de hidratación. Son aditivos que se utilizan para acortar el tiempo de fraguado y mejorar la resistencia a la compresión al acelerar o acortar la reacción normal entre el cemento y el agua, reduciendo así el tiempo de espesamiento del cemento y aumentando la resistencia inicial necesaria para que la pasta de cemento se endurezca.
Un acelerador de cemento es un aditivo utilizado en hormigón, mortero, yeso o solera. La adición de un acelerador acelera el tiempo de fraguado, lo que permite que el proceso de curado comience antes.
Qué son los acelerantes de fraguado
Los acelerantes del cemento son aditivos que aceleran el fraguado y endurecimiento del cemento. Entre los acelerantes más comunes se encuentran los aluminatos, carbonatos, etc.
El acelerante es un aditivo que puede mejorar significativamente el desarrollo de la resistencia inicial del hormigón y se utiliza ampliamente en la ingeniería de la construcción y otros campos.
Los aceleradores de cemento acortan el tiempo que tarda el hormigón en pasar de un estado plástico, trabajable, a uno endurecido. Son muy útiles en aplicaciones en climas fríos o en reparaciones de emergencia que requieren un fraguado rápido.
El objetivo principal del acelerador es acelerar el fraguado y endurecimiento del cemento. Se utiliza ampliamente en la construcción, especialmente en proyectos de hormigón proyectado y taponamiento.
Cómo actúa un aditivo acelerante
La función del acelerante de fraguado para concreto sika es aumentar la velocidad de reacción de las partículas de cemento, para que puedan hidratarse en el menor tiempo posible.
Acelera la reacción de hidratación del cemento, promueve la hidratación de los componentes minerales del cemento, genera más productos de hidratación y acelera el fraguado del hormigón.
Los acelerantes actúan principalmente sobre el tiempo de fraguado del hormigón. Ayudan a que la mezcla de cemento y agua pase de un estado de flujo plástico a un estado sólido endurecido más rápidamente. Esto acorta significativamente el tiempo de fraguado inicial y final.
Los aceleradores de endurecimiento se centran en aumentar la tasa de crecimiento de la resistencia inicial sin afectar significativamente el tiempo de fraguado inicial. Se centran más en mejorar la resistencia del hormigón, al igual que un acelerador de crecimiento del hormigón, mejorando la resistencia inicial durante el proceso de endurecimiento, de modo que el hormigón pueda alcanzar una mayor capacidad portante en menos tiempo.
Los acelerantes y los endurecedores acelerantes tienen objetivos diferentes. Los acelerantes actúan principalmente sobre el tiempo de fraguado, mientras que los aceleradores de endurecimiento se centran en aumentar la resistencia inicial.
Medición del tiempo de fraguado
El análisis de la influencia de un aditivo acelerante en el tiempo de fraguado y resistencia a la compresión del concreto permite evaluar cómo estos productos modifican las propiedades del material.
En este trabajo de investigación se hace un análisis de la influencia de un aditivo acelerante en las propiedades del concreto específicamente en su tiempo de fraguado y en la resistencia a la compresión.
La inclusión de estos aditivos es una práctica común en la industria de la construcción para optimizar los tiempos de ejecución, especialmente en condiciones donde se requiere un fraguado rápido o se trabaja a bajas temperaturas.
Se investigará cómo estos aditivos modifican la cinética de hidratación del cemento, influyendo directamente en la ganancia temprana de resistencia y en la resistencia final del material.
En general, tras el uso de acelerantes, el tiempo de fraguado inicial del cemento puede reducirse a menos de 5 minutos y el tiempo de fraguado final a unos 10 minutos.
En la construcción con hormigón proyectado, permite que el hormigón fragüe rápidamente tras su proyección sobre la superficie de trabajo, reduciendo el rebote y la fluidez.
La medición debe relacionar, como mínimo, el tiempo de fraguado inicial, el tiempo de fraguado final, la resistencia temprana y la trabajabilidad de la mezcla.
Factores que modifican el resultado
La hidratación del cemento depende de la temperatura y el tiempo. A mayor temperatura, más rápida es la reacción.
Si la temperatura del aire desciende por debajo de los 70 grados Fahrenheit, aproximadamente 21 grados Celsius, el fraguado del hormigón premezclado se ralentiza.
Este efecto es más significativo en el rango de 30 a 50 grados Fahrenheit, aproximadamente 1.7 a 10 grados Celsius.
Los aceleradores funcionan de forma diferente en distintos rangos de temperatura. Las temperaturas más altas pueden potenciar sus efectos, por lo que podría ser necesario reducir la cantidad en climas cálidos.
La cantidad de acelerador de hormigón utilizada depende de factores como el tipo de acelerador, la temperatura ambiente y la velocidad de solidificación o aumento de resistencia deseada.
Tipos principales de acelerantes
Los agentes acelerantes para hormigón de cemento se dividen principalmente en dos categorías: acelerantes y endurecedores acelerantes.
Cada acelerante desempeña una función diferente en la mezcla de hormigón de cemento, y la elección específica depende de los requisitos específicos del proyecto.
Cloruro de calcio
El cloruro de calcio, CaCl₂, ha sido durante mucho tiempo uno de los aceleradores más utilizados debido a su capacidad para promover un fraguado rápido y una resistencia temprana.
El cloruro de calcio se utiliza en el hormigón premezclado en climas fríos para mejorar este proceso.
Los agentes de resistencia temprana a base de cloruro, como el cloruro de calcio, tienen efectos significativos en esta condición.
Cuando la dosis es del 1% al 2% de la masa de cemento, la resistencia puede aumentarse entre un 50% y un 100% en 1 a 3 días, pero corroerá las barras de acero y es adecuado para concreto simple.
Los agentes de resistencia temprana a base de cloruro, comúnmente utilizados, como el cloruro de calcio, se añaden en una cantidad que no supere el 1% de la masa de cemento.
Los aceleradores, especialmente los que contienen cloruro de calcio, pueden reducir la durabilidad del hormigón si se usan de forma inadecuada.
En estructuras reforzadas, los aceleradores con cloro pueden aumentar el riesgo de corrosión del refuerzo, lo que puede provocar grietas y desconchados del hormigón.
Trietanolamina
La trietanolamina es un compuesto orgánico que previene la corrosión de las varillas de refuerzo y mejora su resistencia inicial.
Se adsorbe en la superficie de las partículas de cemento, modificando sus propiedades superficiales.
Desde un punto de vista químico, la adición de agentes de resistencia temprana, como la trietanolamina, aproximadamente entre el 0.02 % y el 0.05 % de la masa de cemento, y el sulfato de sodio, entre el 0.5 % y el 2 %, puede promover la hidratación del cemento y mejorar significativamente su resistencia temprana.
Los agentes de resistencia temprana a base de amina orgánica, como la trietanolamina, se añaden generalmente en una cantidad de entre el 0.02 % y el 0.05 % de la masa de cemento y se suelen utilizar en combinación con otros agentes de resistencia temprana.
Los agentes de resistencia temprana compuestos de trietanolamina se agregan generalmente en una cantidad de un 0.02 % al 0.05 %, que pueden funcionar con otros componentes de resistencia temprana y aún pueden promover eficazmente la hidratación a bajas temperaturas, lo que los hace adecuados para la construcción en invierno.
Sulfato de sodio
Los agentes de resistencia temprana a base de sulfato, como el sulfato de sodio, se agregan en una cantidad de aproximadamente un 0.5 % al 2 %, lo que puede mejorar las resistencias tempranas y posteriores sin el riesgo de corrosión de las barras de acero, y se usan a menudo en proyectos de concreto reforzado.
Los agentes de resistencia temprana a base de sulfato, como el sulfato de sodio, se suelen añadir en una cantidad de entre el 0.5 % y el 2 % de la masa de cemento.
Formiato de calcio
Los agentes de resistencia temprana orgánicos como el formiato de calcio, cuando se agregan en una cantidad del 1 % al 2 %, pueden mejorar significativamente la resistencia temprana y son respetuosos con el medio ambiente.
Aluminato de sodio
El aluminato de sodio puede acelerar el fraguado del cemento en pocos minutos, acortando significativamente su tiempo de fraguado inicial y final.
Dosis orientativas
| Tipo de acelerante | Dosis indicada | Observación principal |
|---|---|---|
| Cloruro de calcio | 1 % al 2 % de la masa de cemento | Puede corroer las barras de acero y es adecuado para concreto simple. |
| Cloruro de calcio | No superior al 1 % de la masa de cemento | Una cantidad demasiado alta provocará corrosión del acero. |
| Sulfato de sodio | 0.5 % al 2 % de la masa de cemento | Puede mejorar las resistencias tempranas y posteriores sin el riesgo de corrosión de las barras de acero. |
| Trietanolamina | 0.02 % al 0.05 % de la masa de cemento | Se suele utilizar en combinación con otros agentes de resistencia temprana. |
| Formiato de calcio | 1 % al 2 % | Puede mejorar significativamente la resistencia temprana. |
Las diferencias entre las dosis dependen del producto, del objetivo de la mezcla, de la temperatura, del tipo de hormigón y de la presencia de armaduras. Por ello, la proporción de la mezcla se puede optimizar mediante experimentos según las condiciones reales para determinar la cantidad precisa de adición que equilibre el efecto de la resistencia temprana y la durabilidad del hormigón.
No existe un acelerador de hormigón adecuado para todas las situaciones, ya que cada tipo de acelerador tiene sus propias ventajas y desventajas.
Cuándo utilizar un acelerante
Los aceleradores se utilizan a menudo cuando la temperatura ambiente es baja, por ejemplo, inferior a 5 °C, porque la reacción de hidratación del hormigón es lenta.
El uso de aceleradores puede acelerar la velocidad de fraguado y endurecimiento, y acortar el tiempo de curado.
En la construcción invernal, añadir entre un 1 % y un 3 % de aceleradores de cloruro a la masa de cemento puede mejorar significativamente la resistencia inicial.
Cuando el período de construcción es ajustado, para acelerar el progreso de la obra, el acelerador puede hacer que el hormigón alcance entre el 50 % y el 70 % de la resistencia de diseño en un plazo de 48 a 72 horas para cumplir con los requisitos de construcción posteriores.
En la producción de componentes prefabricados, el uso de aceleradores puede acelerar la rotación del encofrado y mejorar la eficiencia de la producción.
Los proyectos que implican reparaciones rápidas, como autopistas, pistas de aeropuertos e instalaciones industriales, a menudo requieren hormigón de rápida puesta en servicio.
En proyectos de reparación de carreteras, el hormigón de fraguado y endurecimiento rápidos puede acelerar la apertura de las vías y minimizar las interrupciones del tráfico.
En la construcción de edificios de gran altura, un fraguado más rápido del hormigón puede acelerar la rotación del encofrado, mejorar la eficiencia de la construcción y agilizar la finalización del proyecto.
El hormigón proyectado, también conocido como hormigón proyectado, se utiliza comúnmente en la construcción de túneles, la minería y la estabilización de taludes.
Los hormigones de alto rendimiento que requieren alta resistencia inicial o baja permeabilidad suelen ser más adecuados con el uso de acelerantes.
Uso en condiciones invernales
Esto permite colocar el hormigón en invierno con menor riesgo de daños por heladas.
Si el hormigón no alcanza una resistencia de 500 libras por pulgada cuadrada, 3.4 MPa, antes de la congelación, se dañará.
En regiones frías o durante la construcción en invierno, las bajas temperaturas pueden ralentizar considerablemente la hidratación del cemento, lo que resulta en un tiempo de fraguado significativamente más largo, un lento aumento de la resistencia e incluso posibles daños por heladas.
Los aceleradores del hormigón pueden promover la hidratación a baja temperatura, permitiendo que el hormigón se solidifique y endurezca con normalidad incluso en ambientes fríos.
En la construcción invernal, el acelerador puede prevenir eficazmente la congelación del hormigón, acortando el tiempo necesario para que el hormigón alcance la resistencia crítica después de la congelación de los 7-10 días convencionales a 3-5 días.
Vigile las condiciones ambientales: reduzca la dosis en ambientes cálidos y auméntela en ambientes fríos.
Preste especial atención a la temperatura y la humedad.
Procedimiento de dosificación y mezcla
Preparación previa
Lea atentamente el manual del acelerador para comprender sus características.
Dosificación precisa
Determine la dosis óptima mediante pruebas de mezcla de concreto y utilice equipos de alta precisión para una medición precisa.
Orden de adición
En algunos casos, los aceleradores deben añadirse después de otros aditivos, como plastificantes o retardantes, para evitar interacciones negativas.
Mezcla del producto
Mezcle el acelerador de concreto líquido con agua.
El acelerador sólido debe mezclarse con una parte del cemento antes de añadir el resto.
Añada los acelerantes durante la dosificación, asegurando una mezcla completa y una distribución uniforme.
Compatibilidad
Algunos acelerantes pueden interactuar con otros aditivos, como los reductores de agua de alto rango, y, por lo tanto, tener un efecto adverso en la mezcla.
Algunos aceleradores pueden reducir la trabajabilidad de la mezcla y requerir ajustes.
Control de calidad y ensayos
Al igual que con cualquier aditivo, las pruebas de mezclas de concreto con acelerantes son cruciales.
Mediante pruebas de laboratorio y de campo, los ingenieros pueden ajustar la mezcla para lograr el mejor equilibrio entre el tiempo de fraguado, el desarrollo inicial de la resistencia y la trabajabilidad.
Durante la construcción, pruebe el rendimiento del hormigón según sea necesario y mantenga registros detallados del uso de acelerantes y del rendimiento del hormigón.
La medición del tiempo debe acompañarse de controles de resistencia, temperatura, humedad, consistencia y compatibilidad con los demás componentes de la mezcla.
Riesgos de una dosificación inadecuada
Sin embargo, cabe señalar que el uso excesivo de aceleradores puede provocar problemas como un crecimiento insuficiente de la resistencia del hormigón en la etapa posterior y agrietamiento por retracción.
Los aceleradores, especialmente los que contienen cloruro de calcio, pueden reducir la durabilidad del hormigón si se usan de forma inadecuada.
En estructuras reforzadas, los aceleradores con cloro pueden aumentar el riesgo de corrosión del refuerzo, lo que puede provocar grietas y desconchados del hormigón.
Las temperaturas más altas pueden potenciar sus efectos, por lo que podría ser necesario reducir la cantidad en climas cálidos.
La selección debe basarse en los requisitos y condiciones específicos del proyecto.
Cómo acelerar el cemento sin limitarse al uso de aditivos
Existen diversas maneras de acelerar el fraguado y el endurecimiento del cemento.
Desde un punto de vista físico, el aumento de la temperatura de curado, como el curado al vapor controlado a 40-80 °C, y la humedad pueden acelerar la hidratación del cemento y acelerar el desarrollo de su resistencia.
Ajustar la composición mineral del cemento y aumentar el contenido de aluminato tricálcico, C₃A, y silicato tricálcico, C₃S, también puede acelerar el fraguado del cemento.
El C₃A reacciona rápidamente en la etapa inicial, y el C₃S contribuye significativamente al aumento de la resistencia.
Además, reducir el tamaño de las partículas de cemento y aumentar la superficie específica a 350-400㎡/kg también puede acelerar la tasa de hidratación y lograr un endurecimiento acelerado del cemento.
Aplicaciones comerciales y productos
Muchas veces para ahorrar tiempo de entrega en las obras de construcción, se debe utilizar aditivos acelerantes de fraguado sika.
El acelerante de fraguado para concreto sika es un aditivo líquido de gran resistencia para concreto.
Cuando hablamos de aditivo para fraguado rápido concreto nos referimos a aquel producto químico que tiene la capacidad de aumentar el tiempo de endurecimiento del concreto.
Resultan de mucha utilidad en aquellas estructuras de hormigones donde se quiere aumentar o reducir el tiempo de fraguado.
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