Uso de plastificantes a partir de microorganismos eficientes en hormigones

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(1)UNIVERSIDAD CENTRAL ¨MARTA ABREU¨ DE LAS VILLAS FACULTAD DE CONSTRUCCIONES DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL. Título: Uso de plastificantes a partir de microorganismos eficientes en hormigones.. AUTOR: DAMARIS GÓMEZ MARGOLLES TUTOR: Dr. Sc. Ing. SERGIO BETANCOURT RODRÍGUEZ CONSULTOR:. Ing. JUAN VERA.

(2) CURSO 2009-2010 SANTA CLARA- CUBA ¨AÑO 52 DE LA REVOLUCIÓN¨.

(3) Pensamiento.

(4) "concluyo a este respecto pronosticando una ardua labor futura en cuanto a. la. normalización. de. los. aditivos,. definiciones,. clasificación. y. especificaciones, sus correspondientes criterios de aceptación y rechazo, homologación y certificación, (...), sin duda alguna, todo ello valdrá la pena, ya que contribuirá a la mejor calidad y mayor homogeneidad de los aditivos, y con ello a su más amplia utilización, por la confianza sin reservas que llegarán a inspirar a los usuarios y por los relevantes servicios que han de prestar a la tecnología del hormigón, así como a los sectores público y privado de la construcción".. D. J. Calleja, I Simposium sobre Aditivos para Hormigón, Madrid, Noviembre de 1983..

(5) Dedicatoria.

(6) Este trabajo se lo dedico a:  Mis padres por todo su amor.  A mi hermana por su apoyo incondicional.  A mi esposo por estar siempre conmigo apoyándome en todo momento.  A mis amigos Betty, Jenny, Pavel, Eduardo, Alejandro Berrio y al resto de mis compañeros por haberme apoyado y brindado su amistad a lo largo de la carrera.  Y sobre todo a mi pequeña Angelina por ser la fuente de mi inspiración..

(7) Agradecimiento.

(8)  Quisiera agradecer antes que nada a mis padres por tanto amor y comprensión durante todo este tiempo.  A mi hermana por apoyarme y brindarme su cariño en todo momento.  A mi familia que siempre esperaron con ansia este momento.  A mi esposo que siempre estuvo a mi lado apoyándome y animándome.  A mi tutor Dr. Cs. Sergio Betancourt, al Ing. Juan Vera, al profesor Camilo y a todos aquellos que me brindaron. su. ayuda incondicional.  Y a mi pequeña Angelina que me inspiró en la realización de este trabajo.  A Adelaida, Ernesto y los trabajadores de la planta de prefabricado Luis Ramírez López por su entusiasmo, dedicación y esfuerzo a los resultados de este estudio..

(9) Resumen.

(10) Los aditivos súper plastificantes tienen actualmente. altos precios en el. mercado nacional ya que la gran mayoría de los mismos son importados parcial o totalmente debido a esto se hace necesario la producción de un aditivo nacional con precios más competitivos y que no necesiten la importación de materia prima.En el siguiente trabajo se evalúa la posible sustitución del B2R9, aditivo súper plastificante de alto rango y además un policarboxilato de última generación por la adición de microorganismos eficientes producido a partir de bacterias fotosintéticas y productoras de ácido láctico, levaduras, actinomycetes y hongos fermentadores .Para ello se realizaron nueve ensayos de hormigón aditivado con estos microorganismos variando los por cientos de adición entre 4 y 6 % para contenidos de cemento entre 350 y 450 Kg.Además se realizó una mezcla patrón para cada contenido de cemento sin adición y con la adición del B2R9 al 1 %,luego se compararon las mezclas de lo cual se pudo conocer que el aditivo evaluado aunque no llega a la efectividad del policarboxilato reduce alrededor de un 16 % de agua y produce un incremento aproximado del 12 % de la resistencia en comparación con la que no fue aditivada.Para ello se realizó una caracterización de los materiales ,ensayo de consistencia ,resistencia a compresión y porosidad efectiva..

(11) ÍNDICE.

(12) Índice Introducción .......................................................................................................................1 Capítulo I: Estado del arte sobre el empleo de aditivos en morteros y hormigones........5 1.1 Aditivos. Concepto .....................................................................................................5 1.2 Evolución histórica .....................................................................................................7 1.3 Clasificación de los aditivos .......................................................................................10 1.4 Panorámica de las distintas generaciones de aditivos Súper Plastificantes ...................21 1.5 Los aditivos en Cuba.................................................................................................24 1.6 Los Microorganismos Eficientes (EM), Antecedentes y esencia....................................25 1.7 Campo de aplicación. Estudios realizados. ..................................................................26 1.8 Primeras experiencias en su uso como aditivo para morteros y hormigones .................29 Conclusiones parciales ....................................................................................................32 Capítulo II. Parte experimental ........................................................................................34 2.1 Diseño del experimento.............................................................................................34 2.1.1 Materias primas utilizadas en la elaboración de las mezclas. .................................34 2.1.2 Ensayos realizados a las materias primas. Resultados de estos. .............................34 2.2 Efecto del aditivo de microorganismos benéficos en la fluidez en pastas por el Cono de Marsh con el cemento Pórtland P-350 .............................................................................38 2.3 Diseño del experimento para las mezclas de hormigón................................................40 2.3.1 Dosificaciones empleadas en el experimento. .....................................................42.

(13) 2.4 Ensayos realizados ....................................................................................................43 Capítulo III. Análisis de los resultados ............................................................................44 3.1 Resultados de los ensayos .........................................................................................44 3.1.1 Resultado experimental del Cono de Marsh .........................................................44 3.1.2 Resultado experimental de las muestras de hormigón ..........................................46 Conclusiones ...................................................................................................................50 Recomendaciones .............................................................................................................1 Referencias Bibliográficas ...............................................................................................52.

(14) INTRODUCCIÓN.

(15) INTRODUCCIÓN. Introducción A nivel internacional existen países que buscan nuevas alternativas para el desarrollo de la rama de la construcción, algunos se han visto imposibilitados al acceso de las materias primas, de equipos o industrias para la elaboración de los diferentes materiales y otros buscan en el mercado productos que les permita obtener una producción de calidad donde no se afecten las propiedades ni la disponibilidad que estos requieren para ser utilizados en diferentes tipos de edificaciones y que a la vez les propicie un ahorro económico considerable .En el mercado podemos encontrar productos como los aditivos, incluso de última generación ,capaces de brindarle a las mezclas de hormigón propiedades de gran importancia, pero los precios son prácticamente inaccesibles para los países de bajos recursos. En un mundo como el de hoy, donde los cambios tecnológicos se producen a una gran velocidad, la preocupación por los efectos que producen estos cambios en nuestra vida diaria es cada vez mayor. En este escenario, la sensibilidad del consumidor hacia la calidad de los productos y servicios que se utilizan es una constante. Los aditivos de hormigón, como productos de utilización indispensable en muchos casos, no son diferentes de otros. Por este motivo, la calidad de los aditivos de hormigón, el control de los mismos para garantizar su homogeneidad en el tiempo así como sus propiedades y efectos sobre el hormigón resulta de capital importancia. Se han desarrollado diversas investigaciones, muchas a partir de materias orgánicas, buscando las influencias positivas que pueden tener en las mezclas de hormigón, algunas han brindado resultados novedosos como el empleo del azúcar (sacarosa) combinada con la puzolana , se obtuvieron hormigones más fluidos y con buena plasticidad, es decir, fácilmente laborables. (33) Actualmente se investiga un producto derivado de la fermentación de materias orgánicas conocido. como. EM. o. Microorganismos. Eficientes. (benéficos).Este. producto. de. microorganismos eficientes ha sido utilizado con éxito en diversas ramas de la economía como en las actividades agrícolas obteniéndose cultivos de mejor calidad, en actividades avícolas, en la producción porcina como probiótico y para el tratamiento de desechos con el objetivo de mejorar la producción, controlar olores y procesar los residuos donde uno de los grandes beneficios de incorporar EM en cualquier operación relacionada con porcinos es la notable disminución de malos olores. (5) 1.

(16) INTRODUCCIÓN. Además han sido utilizados en hoteles, en la gastronomía y lugares públicos como un método de aseo ya que se ha comprobado que este elimina los desagradables olores a humedad y drenaje, permite una mayor conservación de las frutas y verduras utilizadas en los restaurantes además de reducir las toxinas que están pegadas a la cáscara, también se ha puesto en práctica en trabajos de revocar y como diluyente en pinturas alargando su vida útil. (2) Objeto de estudio El objeto de estudio de la presente investigación está relacionado con el campo del uso de aditivos en la producción de hormigones, de manera particular se tratará sobre la evaluación de los llamados microorganismos eficientes (EM). Planteamiento del Problema  ¿Es. posible. producir. hormigones. hidráulicos. ordinarios. utilizando. estos. microorganismos eficientes derivados de la fermentación de materias orgánicas?  ¿Cumplen con las especificaciones técnicas recogidas en las normas los productos antes mencionados con adicción de estos microorganismos eficientes? Objetivo General Evaluar el comportamiento de los “microorganismos eficientes” (EM) como aditivo plastificante en mezclas de hormigones hidráulicos ordinarios. Objetivos Específicos  Determinar el por ciento adecuado de aditivo a utilizar en las mezclas, según los resultados obtenidos en el ensayo con el Cono de Marsh.  Determinar los parámetros técnicos de las mezclas fabricadas con aditivos EM investigadas, tanto en estado fresco como endurecido. Hipótesis Si se hace un estudio y caracterización del empleo de los microorganismos eficientes como aditivo en mezclas de hormigones hidráulicos, pudiera entonces definirse el posible campo de aplicación de los mismos con dicho propósito.. 2.

(17) INTRODUCCIÓN. Novedad de la Investigación La novedad de la investigación se concreta en el hecho de que por primera vez se logra caracterizar la influencia de las mezclas de hormigón hidráulico con el empleo de los microorganismos eficientes como aditivo plastificante. Valor Práctico Se brindan resultados experimentales en los que se recomiendan las proporciones adecuadas de aditivos EM a utilizar en los distintos tipos de hormigones ordinarios, que facilitarán la introducción de dichos resultados en la práctica. Se realiza una comparación con otros aditivos utilizados actualmente en la provincia.. Estructura del Trabajo  Resumen  Índice  Introducción  Desarrollo . Capítulo I. Estado del arte sobre el empleo de aditivos en morteros y hormigones.. . Capítulo II. Parte experimental. . Capítulo III. Análisis de los resultados.  Conclusiones  Referencias  Anexos. 3.

(18) INTRODUCCIÓN. Metodología de la Investigación Definición del problema de estudio.. Recopilación bibliográfica general.. Formación de la base teórica.. Planteamiento de la hipótesis.. Definición de los objetivos de la investigación.. Estudio de la bibliografía existente.. Búsqueda actualizada de la temática.. Procesamiento. de. la. información. obtenida. y. actualización de los contenidos ya existentes en la bibliografía. Realización del diseño del experimento.. Procesamiento de los resultados.. Generalización, recomendaciones y conclusiones.. 4.

(19) CAPÍTULO I.

(20) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Capítulo I: Estado del arte sobre el empleo de aditivos en morteros y hormigones 1.1 Aditivos. Concepto Tradicionalmente se ha considerado al hormigón como un material de construcción compuesto por tres componentes: cemento, árido y agua. Sin embargo, aunque en nuestros días todavía perdura esta idea, son ya muy pocos los profesionales del mundo de la construcción que no consideran al hormigón como el material de construcción por excelencia compuesto por los tres componentes anteriormente mencionados más un cuarto componente, indispensable en la mayoría de los casos, el aditivo. Esta evolución habida en el sector, que parece tan sencilla y que para los fabricantes de aditivos ha resultado importantísima, no ha estado exenta de confusiones e ideas equivocadas sobre la necesidad de su utilización, así como sobre la oportunidad de uso de los mismos. La definición más comúnmente aceptada de lo que es un aditivo según la Norma Cubana NC 228-1:2005 Aditivos para hormigones, morteros y pastas, Parte 1: Aditivos para hormigón –Requisitos (29), son sustancias químicas que añadidas al hormigón, mortero o pasta, antes o durante el amasado, en una proporción menor del 5% del peso del cemento, modifica las propiedades del hormigón en estado fresco y/o endurecido para el mejor comportamiento en las condiciones particulares de servicio. Como componente activo presenta una sustancia activa de naturaleza orgánica o inorgánica que provoca por acción física y/o físico- química modificaciones de las propiedades de las mezclas de hormigón y como otros componentes sustancias de naturaleza orgánica e inorgánica utilizadas para la disolución del componente activo y/o para completar las propiedades del aditivo. Su función principal es la modificación producida de alguna de las propiedades características del hormigón y su función secundaria es la modificación que puede producir independiente de la que define la función principal. Los efectos secundarios deben ser indicados por el fabricante. En la tabla 1 se muestran los beneficios y efectos obtenidos por el uso de los diferentes aditivos en el hormigón. (34). 5.

(21) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Tabla 1 Beneficios y efectos colaterales obtenidos por la acción de los principales aditivos utilizados en el hormigón. Aditivo. Beneficio. Posible efecto. principal. colateral. Acción principal. Absorbimiento en la. Reducción de la. Reductores de. superficie de cemento. Proporción A / C. Pérdida de. agua. y la dispersión de los. y aumento. Laborabilidad.. gránulos de cemento.. de la laborabilidad.. Retardo en la. Conservación de. hidratación inicial. la laborabilidad. del cemento.. en clima cálido.. Reducción de la resistencia Retardantes. mecánica inicial. Aumento de la Reducción del. pérdida de. tiempo de. laborabilidad y. fraguado del. reducción de la. concreto.. resistencia. Aceleración en la Acelerantes. hidratación inicial del cemento. mecánica final. Colocación del Corrosión del Reducir el punto. concreto en acero y reducción. Anti -heladas. de congelación del. climas muy fríos,. agua de la mezcla.. incluso por. de la resistencia debajo de 0oC.. mecánica final.. Aumento de. Reducción de. la resistencia a la. la resistencia. acción hielo. mecánica.. Formación de micro Aireantes burbujas de aire.. 6.

(22) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. deshielo. Se pueden Inhibidores de. Reducción de la. la reacción. reacción álcali. álcali agregado. agregado.. utilizar agregados reactivos. Prevenir la corrosión de de la armadura de. Protección del. acero.. armadura.. Auxiliar de. Mejoramiento de la. Bombeo del. Alta relación. bombeo. plasticidad.. hormigón.. costo/ producción.. Inhibidores corrosión. Muy costoso y acero de la aún en estudio.. Reduce la Hidrorepelente. transmisión de. Reducción de la resistencia. la humedad por. mecánica.. Acción hidrofobizante. acción capilar. Modifica el color. Pérdida de la. normal del. brillantez del. mortero.. color con el tiempo.. Pigmentación de la Colorante matriz cementicia.. 1.2 Evolución histórica. Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo. El uso de aditivos químicos en los hormigones se remonta al siglo pasado, tiempo después que Joseph Aspdin patentó en Inglaterra el 21 de octubre de 1824, un producto que llamó «Cemento Pórtland».. La primera. adición de cloruro de calcio como aditivo a los hormigones fue registrada en 1873, obteniéndose su patente en 1885. Al mismo tiempo que los aceleradores, los primeros aditivos utilizados fueron hidrófugos. Igualmente, a principios de siglo se ensayó la incorporación de silicato de sodio y de diversos jabones para mejorar la impermeabilidad. En 7.

(23) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. ese entonces, se comenzaron a añadir polvos finos para colorear el hormigón. La acción retardadora del azúcar también había sido ya observada. (1) Al inicio del siglo se efectuaron sin éxito comercial estudios sobre diferentes aditivos. El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se encuentran en el empleo ocasional del sulfonato naftaleno formaldehído, que en 1930 fue utilizado para actuar como dispersante en concretos, con adiciones de negro de humo, destinados a carriles de pavimentos que por su coloración pudieran llamar la atención de los conductores de vehículos.(1) (31) La introducción de los aditivos químicos en el mercado de la construcción, se efectúa desde la década de los cincuenta de manera lenta pero progresiva debido a la prevención de muchos organismos como Bureau of Reclamation´s, en los E.U. La actividad de los aditivos fue presentada inicialmente como algo misterioso y los productores aparecían como modernos alquimistas. Los vendedores no conocían el material de base del producto que ofrecían. Sin embargo los procesos eran simples, utilizando subproductos de la industria petrolera o subproductos industriales, como los lignosulfonatos brutos sin mayor eliminación de azúcares, provenientes de la fabricación del papel por vía química. (31) En la década de los 60 se inició el uso masivo de los aditivos plastificantes, productos que hoy en día son los más utilizados en todo el mundo, debido a su capacidad para reducir el agua de amasado y por lo tanto para obtener hormigones más resistentes, económicos y durables. En Europa los primeros conjuntos de normas datan de 1958 en España y 1963 en Inglaterra. En 1962, ASTM extendió la normativa de clasificación a otros tipos de aditivos. Según en la Norma Norteamericana ASTM C 494-92 Standard Specification for Chemicals Admixtures for Concrete (6) los aditivos se clasifican en:  Tipo A: Plastificantes (reductores del agua de amasado).  Tipo B: Retardadores del fraguado.  Tipo C: Aceleradores del fraguado.  Tipo D: Plastificantes – Retardadores del fraguado.  Tipo E: Plastificantes – Aceleradores del fraguado.  Tipo F: Súper plastificantes (reductores del agua de amasado de alto rango). 8.

(24) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES.  Tipo G: Súper plastificantes – Retardadores del fraguado. La Norma de la Comunidad Europea EN 934(23) divide los aditivos químicos para el hormigón en:  Aditivo plastificante (reductor del agua de amasado).  Aditivo súper plastificante (reductor del agua de amasado de alto rango).  Aditivo retenedor de agua.  Aditivo incorporador (oclusor) de aire.  Aditivo acelerador del fraguado.  Aditivo acelerador del endurecimiento.  Aditivo retardador del fraguado.  Aditivo resistente al agua (cohesionante).  Aditivo multifuncional. Los requerimientos de estas normas se dirigieron a la performance de los concretos, especificando su actividad en la resistencia, trabajabilidad y deformación del concreto. Los constituyentes principales, fueron básicamente los siguientes:  Los ácidos lignosulfonatos y sus sales.  Los ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales.  Las modificaciones y derivados de los dos elementos precitados. (1). La rápida introducción de los aditivos en el mercado de la construcción motivó la atención de investigadores, registrándose los primeros eventos técnicos, entre ellos debemos señalar: el ''Internacional Symposium on Admixtures for Mortar and Concrete", Brussels, 1967, RILEM. También la primera y segunda ''Internacional Conference on Superplasticizers in Concrete", de 1978 y 1981 organizado por ACI-CANMET. "Symposium on Superplasticizers in Concrete" Washington, D.C. 1978. Además, aparecen numerosos artículos técnicos en el Journal del ACI y en la revista Zement Kaip Gips. Es en este período que se afirma el conocimiento científico del comportamiento de los aditivos en el concreto. (1) 9.

(25) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Paralelamente se ha producido un proceso de concentración en la industria de aditivos, con inversión en investigación, desarrollo, procesos tecnológicos y control de calidad para satisfacer los requerimientos del usuario. 1.3 Clasificación de los aditivos. Según la NC 228-1:2005 (29) en la tabla 2 se muestran los requisitos que deben cumplir los distintos tipos de aditivos en forma general. Tabla 2 Requisitos Generales. Propiedades. Métodos de Ensayo. Requisitos. Homogeneidad. Examen visual. Homogéneo en el momento del empleo.. Color. Examen visual. Uniforme y el mismo descrito por el fabricante.. Componente Activo. (1). El espectro infrarrojo no debe presentar variaciones en lo que se refiere al comportamiento activo con relación al espectro de referencia proporcionado por el fabricante.. Densidad relativa. NC 271-2. D±0.03 si D>1.10 D±0.02 si D≤1.10 D corresponde al valor indicado por el fabricante.. Contenido de sólidos totales NC 271-1. 0.95T≤X<1.05T,para T≥20% 0.90T≤X<1.05T,para T<20% T corresponde al valor fijado. 10.

(26) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. por el fabricante en % en masa y X es el resultado del ensayo en % en masa. Valor de ph.. NC 271-4. ≥7. Contenido de cloruros. NC 271-3. ≤0.10% en masa o inferior al valor reportado por el fabricante.. Alcalinidad total. NC 271-7. Inferior al valor reportado por el fabricante.. Sustancias insolubles. NC 271-6. ≤0.2%. Contenido de cenizas. NC 271-5. 1% máximo. Comportamiento a la. (1). No deben reportarse valores de. corrosión. índice de corrosión del acero de refuerzo.. La clasificación más común es según la acción que desempeñan y generalmente se dividen en: 1.- Los que su acción principal tiene como objetivo influir sobre la consistencia de la mezcla: a). Plastificantes/reductores de agua: sin modificar la consistencia permiten reducir el. contenido de agua de un determinado hormigón o sin modificar el contenido de agua, incrementan el asentamiento, también permiten producir ambos efectos simultáneamente. Los aditivos plastificantes (reductores del agua de amasado) son capaces de reducir el agua de amasado necesaria hasta un 10 o un 12% para lograr la misma consistencia de la mezcla de hormigón y se adicionan frecuentemente en dosis del 0,2 al 0,5% en peso del cemento de la mezcla. (29)(19) En la tabla 3 se muestran los requisitos adicionales para los aditivos reductores de agua /plastificantes según la NC 228-1:2005(29) y en la tabla 4 según la ASTM y UNI.. 11.

(27) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Tabla 3 Requisitos adicionales para los aditivos reductores de agua/plastificante (asentamiento constante). Propiedades. Métodos de Ensayo. Requisitos. Reducción de agua. NC 174. Para el hormigón aditivado ≥5% con relación al hormigón. NC 279. patrón. Resistencia a compresión. NC 244. A 7 y 28 días hormigón aditivado ≥110% que la del hormigón patrón.. Contenido de aire del. NC 222. Para el hormigón con aditivo ≤2% en volumen por. hormigón fresco. encima del correspondiente al del hormigón patrón.. Tabla 4 Requisitos adicionales para los aditivos reductores de agua/plastificante (asentamiento constante) según la ASTM y UNI. Propiedades. ASTM. UNI. Reducción de Agua. >5%. > 6%. No más de 1 hora antes Configuración de la. y 1 hora y 1 / 2 después. De conformidad con. hora. de los de la referencia. D.M .3/6/68.. concreta. Mayor del 10% a los 3,7 y. Mayor del 5% a los 3,7 y. 28 días que los de la. 28 días que los de la. referencia(sin aditivo) y. referencia (sin aditivo). Resistencia mecánica a compresión. 12.

(28) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. con igual relación a / c.. y con igual relación a / c.. b). Súper plastificantes/reductores de agua de alto rango: estos aditivos sin modificar la. consistencia permiten altas reducciones de agua en un determinado hormigón o sin modificar el contenido de agua, aumentan considerablemente el asentamiento, también pueden producir ambos efectos simultáneamente, son capaces de reducir el agua necesaria de un 12 a un 40% o más, para lograr la misma consistencia de la mezcla de hormigón y se adicionan frecuentemente en dosis del 0,5 al 2% en peso del cemento de la mezcla. (19) En la tabla 5 se muestran los requisitos que deben cumplir según la NC 228-1:2005 (29) y en la tabla 6 según la ASTM y UNI. Tabla 5 Requisitos adicionales para los aditivos súper plastificantes/reductores de agua de alta efectividad. Propiedades. Condición. Método de. Requisitos. ensayo Reducción de. Asentamiento. NC 174. Para el hormigón aditivado ≥15%. agua. constante. NC 279 tabla. con relación al hormigón patrón.. Resistencia a. Asentamiento. NC 244. A 24 hrs :hormigón aditivado ≥140 %. compresión. constante. que la del hormigón patrón A 28 días :hormigón aditivado ≥115 % que la del hormigón patrón.. Contenido de. Asentamiento. aire del hormigón. constante. fresco. NC 222. Para el hormigón con aditivo≤2% en volumen por encima del correspondiente al del hormigón. 13.

(29) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. patrón.. Incremento asentamiento. Relación del. NC 174. Aumento del asentamiento (cono ). agua/cemento. NC 279 tabla. 120mm con relación a los. constante. (30±20 mm) iniciales Aumento del escurrimiento ≥160mm con relación a los (350±20 mm) iniciales.. Mantenimiento. Relación. NC 174. 60 min. después de la adición como. de la consistencia. agua/cemento. NC 279 tabla. mínimo, el asentamiento del. constante. hormigón con aditivo no debe ser menor al valor del inicial del asentamiento del hormigón patrón.. Resistencia a. Relación. compresión. agua/cemento. NC 244. A 28 días hormigón con aditivo ≥90% que el hormigón patrón.. constante Contenido de. Relación. NC 222. aire del hormigón fresco agua/cemento constante. Para el hormigón con aditivo≤2%. en volumen por encima del correspondiente al del hormigón patrón.. Tabla 6 Requisitos adicionales para los aditivos súper plastificantes/reductores de agua de alta efectividad según la ASTM y UNI.. 14.

(30) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Propiedades. Reducción de Agua. ASTM. UNI. >12%. >10%. Configuración. no más de 1 hora antes. De conformidad con. De la hora. y 1 hora y 1 / 2 después. D.M .3/6/68. de los de la referencia concreta Resistencia. Mayor del 40% a 1dia. Mayor del 30% a 1 días. mecánica a compresión. Mayor del 25% a 3dias. Mayor del 20% a 3 días. Mayor del 15% a 7dias. Mayor del 15% a 7 días. Mayor del 10% a 28 días. A los 28 y 90 días. que los de la referencia (sin aditivo) y con igual relación a / c. 2.-Los que su acción principal tiene como objetivo influir sobre el tiempo de fraguado de la mezcla: a). Acelerador del fraguado: incrementa la velocidad inicial de reacción entre el agua y el. cemento, disminuyendo el tiempo del principio de transición de la mezcla para pasar del estado plástico al estado rígido. Pueden llegar a reducir el tiempo de fraguado de la mezcla de hormigón hasta unos 30 segundos. Se emplean en dosis altas, del 2 al 5% en peso del cemento. Es en extremo importante esclarecer que el tiempo de fraguado de la mezcla de hormigón se considera el tiempo que ésta demora en pasar de su fase plástica a su fase endurecida, en tanto que el endurecimiento es la fase posterior en la que el hormigón va adquiriendo ya resistencias mecánicas medibles. Por supuesto que esta división entre 15.

(31) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. fraguado y endurecimiento es un tanto convencional, pero resulta indispensable para conocer la esencia de los aditivos que influyen sobre el tiempo de fraguado de las mezclas de hormigón. (29) (37) El más conocido de los aditivos aceleradores del fraguado es el cloruro de Calcio, pero este acelerador no puede ser empleado en hormigones armados y pretensados por incluir los cloruros en la masa del hormigón. Existen también otras formulaciones de aditivos aceleradores del fraguado sin cloruros, el cloruro de sodio, cloruro de aluminio, cloruro de hierro, hidróxidos, carbonatos y silicatos. Al acelerar el fraguado estos aditivos provocan que no se produzca un ordenamiento adecuado de las partículas y de los compuestos de hidratación del cemento, lo que tiene su impacto en unas resistencias finales más bajas si se le compara con el mismo hormigón sin el empleo de estos aditivos. Los aditivos aceleradores del fraguado se emplean preferiblemente en la construcción de pavimentos rígidos de hormigón por la técnica de “Fast track”, o sea de puesta en servicio del pavimento en plazos de tiempo muy cortos, lo que es muy útil en la reparación o ampliación de autopistas y otras vías importantes de tráfico. También se emplean con amplitud en la tecnología del hormigón proyectado (gunita o torcretado), pues el fraguado rápido impide o reduce notablemente el rebote de la mezcla sobre la superficie. Otro importante uso es en morteros. especiales empleados para sellar fisuras o aberturas. accidentales en depósitos de líquidos que presenten salideros. (37) La tabla 7 muestra los requisitos adicionales que deben cumplir según la NC 228-1:2005. (29) Tabla 7. Requisitos adicionales para los aditivos aceleradores del. fraguado. (asentamiento constante). Propiedades. Métodos de ensayo. Requisitos. Tiempo del principio de. NC 54-207. A 20º C para el mortero de. fraguado. ensayo ≤30min. A 5º C para el mortero con aditivo ≤60% que el hormigón 16.

(32) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. patrón.. Resistencia a compresión. NC 244. A 28 días hormigón aditivazo ≥80% que la del hormigón patrón. A 90 días hormigón aditivado ≥ que la del hormigón con aditivo a 28 días.. Contenido de aire del. NC 222. hormigón fresco. Para el hormigón con aditivo≤2% en volumen por encima del correspondiente al del hormigón patrón.. b). Retardador del fraguado: retarda la velocidad inicial de la reacción del cemento con el. agua, aumentando el tiempo del principio de transición de la mezcla para pasar del estado plástico al estado rígido. Estos aditivos retardan el tiempo de fraguado de la mezcla de hormigón y también influyen sobre el proceso de endurecimiento de la misma, haciéndolo más lento al menos en los primeros 7 días. Se emplean por lo general en dosis bajas del orden de 0,15 a 0,5% en peso del cemento. (29) Los azúcares y en especial la sacarosa, es uno de los aditivos retardadores del fraguado de la mezcla de hormigón más conocidos y también de más fuerte efecto, pues en ciertas dosis puede provocar que la mezcla de hormigón no llegue a fraguar durante mucho tiempo. (33) Los aditivos retardadores del fraguado al permitir un proceso de fraguado más lento, hacen que las partículas y los productos de hidratación del cemento se acomoden más cuidadosamente en la masa del hormigón, dando lugar a hormigones de resistencias mecánicas finales más elevadas si se les compara con el mismo hormigón sin aditivos. 17.

(33) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Estos incrementos en las resistencias a compresión finales pueden ser de un 10 a un 15%.Los aditivos retardadores del fraguado se emplean esencialmente en el hormigón premezclado para garantizar la transportación de la mezcla a grandes distancias y también en climas cálidos. Constituyen también una vía para reducir los ritmos de hormigonado en grandes elementos monolíticos. y también resultan esenciales. en el hormigonado de. estructuras con la tecnología de moldes deslizantes. (18) (37) Los requisitos adicionales para los aditivos retardadores del fraguado según la NC 2281:2005 (29) se aprecian en la tabla 8. Tabla 8 Requisitos adicionales para los aditivos retardadores del fraguado (asentamiento constante). Propiedades. Métodos de ensayo. Requisitos. Tiempo de fraguado. NC 54-207. Principio de fraguado :para el mortero con aditivo ≥ al del mortero patrón +90min Final del fraguado : para el mortero con aditivo ≤ al del mortero patrón +360min. Resistencia a compresión. NC 244. A 7 días hormigón aditivado ≥80% que la del hormigón patrón. A 28 días mortero aditivado ≥ 90% que la del hormigón patrón.. 18.

(34) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Contenido de aire del. NC 222. Para el hormigón con aditivo ≤2% en volumen por. hormigón fresco. encima del correspondiente al del hormigón patrón.. 3.-Los que su acción principal tiene otros objetivos a) Introductor de aire: provocan la formación controlada de pequeñas burbujas de aire durante. el. amasado,. uniformemente. repartidas,. que. permanecen. después. del. endurecimiento, las dosis oscilan entre 0,1-0,3% sobre el peso del ligante (cemento, cal, cenizas, etc.), se utilizan para obtener hormigones durables en exposición al hielo-deshielo, a las variaciones térmicas en torno a los 0°C; hormigones pobres (dosificación de cemento inferior a 250 kg/m 3) exentos de arenas finas que deban ser bombeados; hormigones con áridos ligeros, para mejorar la homogeneidad de la mezcla, la trabajabilidad y la puesta en obra; morteros para revocar, para mejorar la tixotropía, plasticidad y la adhesión, además de la resistencia a los ciclos de hielo-deshielo si se aplican en el exterior expuestos a climas fríos. En la tabla 9 se muestran los requisitos que deben cumplir los aditivos introductores de aire según la NC 228-1:2005. (29) Tabla 9 Requisitos adicionales para los aditivos introductores de aire. Propiedades. Métodos de ensayo. Requisitos. Contenido de aire del. NC 222. Para el hormigón con aditivo ≥ 2.5% en volumen por. hormigón fresco.. encima del correspondiente al del hormigón patrón. Contenido de aire total :4% a 6% en volumen. Características de los huecos de aire en el. (3). Factor de espaciado en el hormigón con aditivo ≤0.200mm. 19.

(35) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. hormigón endurecido. Resistencia a compresión.. NC 244. A 28 días: mortero aditivado ≥ 75% que la del hormigón patrón.. (3)Actualmente no esta disponible la Norma Cubana que establece este método de ensayo, pero es tiene el método mediante el analizador de texturas superficiales. b) Impermeabilizantes en masa: son repelentes al agua y actúan cerrando el sistema poroso del hormigón mediante unas sustancias en el fraguado del hormigón. En la tabla 10 se muestran los requisitos que deben cumplir según la NC 228-1:2005. (29) Tabla 10 Requisitos adicionales para los aditivos hidrófugos de masa (asentamiento constante o a igual relación agua /cemento). Propiedades. Métodos de ensayo. Requisitos. Absorción capilar. NC 171. A los 7 días para el mortero con aditivo ≤ 50% en masa del mortero. A los 28 días para el mortero con aditivo ≤ 60% en masa del mortero.. Resistencia a compresión. NC 244. A 28 días: hormigón aditivado ≥ 85% que la del hormigón patrón.. Contenido de aire del hormigón fresco. NC 222. Para el hormigón con aditivo ≤ 2% en volumen por encima del correspondiente al del hormigón patrón. 20.

(36) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. c). Inhibidores de la corrosión: actúan formando en la superficie del metal una película. protectora muy insoluble para la protección del acero de refuerzo, son tratamientos alcalinos, a los aceros de la armadura, a realizar tras eliminar el hormigón que la recubre y el óxido mediante chorreo de arena o limpieza mecánica. Consistente en elevar el pH por encima de 12, nivel mínimo para garantizar la no corrosión del acero. (37) d) Cohesionantes: son elastómeros sintéticos especiales, mejoran la plasticidad, la retención de agua y la trabajabilidad en general de los morteros y hormigones confeccionados con cemento Pórtland y áridos. Los morteros y hormigones modificados con estos aditivos una vez fraguados y endurecidos, ofrecen una mejor adherencia a todo tipo de superficies, una mejor resistencia a la flexión y a la abrasión, una mayor impermeabilidad y resistencia a los ciclos de hielo/deshielo, una mejor flexibilidad y resistencia química a los ácidos y álcalis diluidos, a las soluciones salinas y a los aceites. (37) e) Expansivos: se utiliza para compensar el efecto de la retracción higrométrica y la confección de hormigón a retiro compensado y expansivo, provocan la expansión mediante formación de gases se utilizan en dosis del 5-8% sobre el peso del cemento, el grado de expansión depende del porcentaje de agente expansivo, de la relación agua-cemento adoptada, del tipo y de la naturaleza del árido y de la dosificación de cemento. La expansión, además, está influenciada por el tiempo de mezcla de la masa, la temperatura y el método y la duración del curado. (37) f) Espumógenos: actúan como estabilizadores evitando el empelotamiento del agregado ligero en la segregación de la mezcla. En la actualidad existen muy pocos aditivos disponibles en el mercado que tengan un único efecto sobre los hormigones, por lo general combinan dos o más efectos y uno de ellos es normalmente el efecto principal. 1.4 Panorámica de las distintas generaciones de aditivos súper plastificantes. Los aditivos se han convertido en un producto de gran importancia para el desarrollo de la construcción a lo largo de los años, ya que han demostrado que con su utilización y teniendo siempre presente las dosificaciones necesarias podemos obtener hormigones con mejores propiedades ya sea en estado fresco o endurecido dispuestos a cumplir la función que por mucho tiempo deberán desempeñar. 21.

(37) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Los aditivos plastificantes y súper plastificantes tienen un efecto físico, estos son absorbidos por los granos de cemento y neutralizan la carga eléctrica molecular, dispersándolos y logrando que se hidraten mejor, lo que mejora la laborabilidad de la mezcla y además se incrementan las resistencias mecánicas. (19) La principal función de un aditivo plastificante es mejorar las propiedades del hormigón: mayor laborabilidad, mayores resistencias a edades tempranas y finales, ó mayor rendimiento del cemento. Se puede utilizar para reducir el consumo de cemento en la mezcla, sin afectar sus resistencias mecánicas y manteniendo la consistencia en un valor razonablemente útil, pero esta reducción depende mucho del contenido total de finos en la mezcla (finos aportados por los áridos). Primera generación de aditivos. Surgió en el año 1930, los Lignosulfatos Modificados (LM), la lignina es un polímero natural de elevada masa molecular y junto con la celulosa es un ingrediente principal de la madera. Es un subproducto de la producción de pulpa de papel altamente contaminante al medio ambiente por lo que su utilización en la producción de hormigones es uno de los importantes aportes de la Industria del hormigón al entorno medioambiental. Como aditivo súper plastificante es capaz de lograr reducciones del agua de amasado en la mezcla de hormigón de hasta el 15%.Como una característica especial vale indicar que a dosis bajas es efectivo como reductor del agua de amasado y a altas dosis actúa también como retardador del fraguado. (19) En la fabricación de aditivos predominan los de tipo cálcico o sódico. Se les atribuye la inclusión de pequeños porcentajes de aire en el concreto. Los aditivos reductores de agua y acelerantes, generalmente han consistido en lignosulfonatos con reducidas adiciones de cloruro de calcio o formiato de calcio. Segunda generación de aditivos. En la década del 1960, especialmente por el desarrollo del concreto premezclado, se llevaron a cabo investigaciones para el desarrollo de una nueva generación de aditivos con elevados niveles de reducción de agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados súper plastificante o aditivos reductores de agua de alto rango. En Alemania se estudió la aplicación de reductores de agua de alto rango en base a las sales de formaldehído-melamina 22.

(38) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. sulfonato, productos que inicialmente se encontraban en el mercado para otros usos industriales, que luego tuvieron gran desarrollo en la industria del premezclado. Paralelamente en Japón se investigaron productos a base de sales de Naftaleno Formaldehído Sulfonato (NFS), que fueron empleados intensamente en Estados Unidos, especialmente en concretos de alta resistencia. Este aditivo es un derivado de la destilación en seco del carbón mineral, aunque también es posible obtener nafta como derivado de la destilación del petróleo. (1) Estos aditivos llamados de segunda generación causaron un verdadero impacto en la industria del hormigón por su elevado poder reductor del agua de amasado, fueron normalizados por ASTM en 1970, incluyéndole como tipos F y G en la norma de aditivos químicos; con propiedades de actuar como reductores de agua y como retardadores de fraguado. Como aditivo súper plastificante es capaz de logra reducciones en el agua de amasado de hasta el 25%.Como características especiales si bien porta una alta laborabilidad en la mezcla de hormigón, sus tiempos de acción son muy cortos, del orden de los 30 minutos, por lo que resultan adecuados para la producción de prefabricados pero son muy limitados para la producción de hormigones premezclados. (1)(19) Los polímeros de melamina sulfonada (MFS) constituyen también parte de la segunda generación de aditivos súper plastificantes para el hormigón y vieron la luz en la década de 1980, están basados en Urea y Formaldehído. Como aditivo súper plastificante es capaz de lograr reducciones del agua de amasado de hasta un 25%, aunque hay que indicar que en Cuba, al parecer debido a las características de nuestras materias primas han manifestado reducciones del agua de amasado bastante inferiores a los NFS. Como características principales hay que indicar que sus tiempos de acción también son cortos especialmente cuando se trabaja con relaciones agua/cemento bajas y en climas cálidos, l os Copolímeros Vinílicos junto a los Poliacrilatos son una segunda generación avanzada, que surgieron en la década de 1990. Se trata de Copolímeros Vinílicos o acrílicos sulfonados que son subproductos de la destilación del petróleo crudo. Su tecnología de producción requiere de una industria química más desarrollada. Como aditivos súper plastificantes son capaces de lograr reducciones del agua de amasado de hasta un 30%. Como características principales hay que indicar que son capaces (en dependencia de su diseño) de asegurar el mantenimiento de la laborabilidad de la mezcla durante tiempos prolongados y que tienen una compatibilidad mejorada con los cementos mezclados, en comparación con el resto de los súper plastificantes de la segunda generación. (1)(19) 23.

(39) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Tercera generación de aditivos. Es la última hasta ahora los Policarboxilatos surgidos en el 2000.Los éteres de policarboxilatos son copolímeros sintéticos diseñados en los laboratorios a la medida de las necesidades de los usuarios .Su tecnología de producción industrial es sofisticada y requiere de una industria química desarrollada. Como aditivos súper plastificantes son capaces de lograr reducciones en el agua de amasado de hasta un 40% garantizan un mantenimiento de la laborabilidad de la mezcla muy prolongada y muy elevadas resistencias mecánicas y durabilidad logradas con relaciones de agua /cemento muy bajas. Estos aditivos han permitido obtener los hormigones autocompactantes, que constituyen el mayor impacto técnico en la industria del hormigón de los últimos años. (19) Los aditivos han pasado a ser un ingrediente más, conjuntamente con las adiciones minerales de los nuevos concretos, que son cualitativamente diferentes a los concretos que han ocupado la mayor parte del siglo pasado. Los aditivos químicos no solamente permiten reducir la relación a/c a porcentajes de 0.32, producir concretos trabajables sino que dan como resultados materiales de resistencia en mil kilos por cm2 con durabilidad ante diferentes condiciones climáticas. (1) 1.5 Los aditivos en Cuba. En Cuba contamos en el mercado de la construcción con aditivos químicos de segunda generación avanzada (poliacrilatos) y de tercera generación (policarboxilatos),sin embargo las pruebas efectuadas hasta el momento con las materias primas de que disponemos, no nos han permitido obtener de las tan elevadas prestaciones que se manifiestan en otros países ,esto puede deberse a que nuestros áridos ,especialmente las arenas de trituración (que son la mayoría) adolecen de un elevado módulo de finura ,o sea de una carencia de finos, que es esencial para que estos aditivos manifiesten sus mayores posibilidades. Por otro lado los cementos cubanos tampoco se caracterizan por una finura elevada, al menos al nivel con que se cuentan en otros países. Por todo ello el balance actual de estos aditivos en cuanto a desempeño –costos no resulta adecuado si se les compara por ejemplo con los aditivos básicos de segunda generación modificados, a base esencialmente de naftalenos sulfonatos. (19) Los aditivos que habitualmente se están utilizando en la provincia de Villa Clara son N-100 RC y N-200 de la firma MAPEI y el B2 –R9 de la RUREDIL. 24.

(40) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Actualmente se están llevando a cabo investigaciones para determinar los comportamientos de algunos productos como aditivos en la producción de morteros y hormigones buscando un aditivo que sea completamente cubano y que por su precio pueda ser utilizado en algunos tipos de hormigones. 1.6 Los Microorganismos Eficientes (EM). Antecedentes y esencia. En Japón fue desarrollado el sistema de Agricultura Natural Kyusei con el objetivo de producir alimentos seguros y libres de químicos peligrosos y materiales tóxicos. Por algunos años los seguidores del KYUSEI NATURAL FARMING (Sistema de Agricultura Natural Kyusei) adoptaron el sistema de cultivos orgánicos obteniendo algunos resultados en cuanto a la provisión de alimentos adecuados para la mayoría de la población. (8) En la década del 80, el profesor TERUO HIGA introdujo el concepto de los Microorganismos Eficientes (EM) al Sistema de Agricultura Natural Kyusei. Así, un grupo de microorganismos benéficos eran cultivados y utilizados como medio para mejorar las condiciones de los suelos, suprimiendo los microorganismos productores de enfermedades, y aumentando la eficiencia de la utilización de la materia orgánica por parte de los cultivos. (8) Esta tecnología resultó ser altamente eficiente, y en una conferencia realizada en noviembre de 1989 en Tailandia se acordó introducir el sistema EM en la región del Asia /Pacífico. Los. microorganismos. eficientes. pueden. descomponer. materia. orgánica. liberando. compuestos complejos para ser utilizados por las plantas, esto incrementa la eficiencia de la materia orgánica en la producción de cultivos la cual se ha desarrollado por la utilización de la energía solar y la eficiencia de los microbios eficientes. (8) Los microorganismos efectivos o EM son una cultura mixta de microorganismos benéficos (fundamentalmente bacterias fotosintéticas y productoras de ácido. láctico, levaduras,. actinomycetes y hongos fermentadores) que pueden aplicarse como inoculante para incrementar la diversidad microbiana de los suelos. (Ver figuras 1 y 2) Los microorganismos benéficos son cuidadosamente seleccionados en su medio natural y multiplicados con diversos procedimientos. Contiene hongos, levaduras, lactobacilos y bacterias fototrópicas que han sido potenciadas para actuar por competencia y colonización en la materia orgánica, eliminando procesos de descomposición bacterial y generando en su lugar procesos de fermentación aeróbica, con lo cual se suprimen los malos olores y se elimina progresivamente la acción de patógenos. (8) 25.

(41) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Su amplia capacidad de multiplicación y colonización hacen del producto un importante aliado en el mejoramiento de procesos de producción de abonos orgánicos a partir de estiércoles animales, no sólo por la reducción de malos olores, sino por la incorporación de organismos benéficos al abono y posteriormente al suelo,. con lo cual se mejora la liberación de. nutrientes en beneficio de las plantas. Su acción está comprobada también como fotoprotector al actuar sus microorganismos como colonizadores benéficos del follaje y los frutos. (8). Figura 1. Figura 2. 1.7 Campo de aplicación. Estudios realizados. Este producto ha tenido varias aplicaciones en diferentes ramas de la economía como en hoteles, en la gastronomía y lugares públicos .Estos lugares siempre son asediados por los olores a humedad ya sean debido a que están ubicados en zonas húmedas tropicales o por días de lluvia, alfombras mojadas en los baños, humo de los cigarros, malos olores provenientes de los drenajes, etc., y para lidiar con esta desagradable situación en muchas ocasiones son utilizados limpiadores domésticos que prácticamente están compuestos por químicos tóxicos muy agresivos que pueden afectar la respiración de las personas y que después de un largo camino por las tuberías de evacuación. llegan a una planta de. tratamiento y luego son arrojados a nuestro subsuelo donde está el agua que nos alimenta. Casi todos los químicos provocan un alto grado de oxidación y contaminan cualquier ambiente, solo la producción de antioxidantes fracciona los productos químicos y así provoca una transformación natural y no causa la producción de sustancias patógenas. Los EM tienen la habilidad de partir estos químicos sintéticos en un tiempo relativamente corto (según el grado de la contaminación) pues los EM amortizan los residuos químicos de las tierras y 26.

(42) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. subsuelos. En otras palabras, los Microorganismos Efectivos son pequeños “Seres Vivos” que apoyan cualquier descomposición natural y por lo tanto no intoxican más. Los EM cambian el micro y macro flora de la tierra y mejoran el equilibrio natural de manera que la tierra que causa enfermedades se convierte en tierra que suprime enfermedades, y ésta a su vez tiene la capacidad de trasformarse en tierra acimógena. Los efectos antioxidantes promueven la descomposición de materia orgánica y aumenta el contenido de humus. Esto ayuda a mejorar el crecimiento de las plantas y sirve como una excelente herramienta para la producción sostenible en la agricultura orgánica. (2) Existen varios tipos de preparaciones de EM los cuales dependen de su utilización:  EM1: es un producto básico no activado para cualquier uso inmediato.  EM-aH: se utiliza para el tratamiento de las cisternas y fosas sépticas, en trabajos de revocar y en pinturas alargando su vida útil. Después de la compra de frutas o verduras se puede rociar con la mezcla de EM-aH, aumenta la conservación de las frutas y verduras y el efecto antiséptico de EM reduce las toxinas que están pegados en la cáscara. Después de cocinar, rociar la cocina con este producto para eliminar el olor a aceite o cualquier otro olor.  EM-FPE: es un producto básico fermentado con extractos de plantas para tratamiento de plantas.  EM-casa y jardín (EM-CJ): elimina las bacterias, no contamina el agua del subsuelo, reduce considerablemente los malos olores, se utiliza en el riego de plantas de macetas y jardines. Para limpiar madera aplicar a un trapo o directo al mueble, refresca el brillo y protege la madera.  EM-séptico-preparado (EM-SP) : se aplica en tratamientos de aguas residuales y fosas sépticas.  EM-Súper Bokashi: es un salvadillo fermentado para abono de subsuelos. (2) El EM es utilizado en la agricultura para el tratamiento y mejora de la calidad y el rendimiento de los cultivos pues este produce efectos benéficos en las plantaciones:  Promueve la germinación, la floración, el desarrollo de los frutos y la reproducción de las plantas.. 27.

(43) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES.  Mejora física, química y biológicamente el ambiente de los suelos y suprime los patógenos y pestes que promueven enfermedades.  Aumenta la capacidad fotosintética de los cultivos.  Asegura una mejor germinación y desarrollo de las plantas.  Incrementa la eficacia de la materia orgánica como fertilizante. (8) La utilización de los Microorganismos Eficientes (EM) encierra grandes posibilidades para los productores de cerdos y ganado vacuno. Es sumamente económica, fácil de aplicar, y produce maravillosos resultados en el control de olores, como probiótico y en las áreas de manejo de desechos, sanitación y producción de abonos orgánicos a partir de desechos animales. El inoculante microbiano EM es producido como un concentrado líquido, existen generalmente cinco formas en las que puede utilizarse en aplicaciones con porcinos:  Como aditivo probiótico agregado al agua que beben los animales.  Como aditivo incorporado al agua utilizada para la limpieza de las instalaciones.  Como probiótico incorporado al alimento.  Como tratamiento agregado al manejo de los desechos.  Como tratamiento para la producción de abono orgánico de alta calidad a partir de las deposiciones de los animales. Se ha comprobado que los mejores resultados se obtienen cuando se aplican los cinco métodos de manera integral. De todas maneras se obtienen resultados positivos aún aplicando EM en una sola forma. (5) Las investigaciones llevadas a cabo con animales, permitió comprobar la eficacia del EM como desodorizante y control de residuos orgánicos. Una de los más importantes resultados del EM como desodorizante se lo obtuvo dentro de los espacios destinados al manejo de las aves, eliminando los olores a través del control microbiano efectuado con microorganismos productores de fermentación que evitan la formación de gases olorosos. El control de los olores es uno de los mayores problemas con que se enfrenta el productor avícola. En dichos establecimientos, algunos de los componentes causantes de ellos, tales como el amoníaco, constituyen una causa de enfermedad para quienes trabajan allí, para los 28.

(44) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. animales y, a menudo es una verdadera molestia para la comunidad. Los altos cos tos de los materiales y la mano de obra, han obligado a los criadores a utilizar de tres a cuatro veces las camas de los animales. Como resultado de ésta práctica se produjo un importante aumento de los niveles de gases amoniacales dentro y fuera de los gallineros. En la reducción de olores este resultado puede obtenerse a través de cuatro formas diferentes de utilización de este producto:  Como probiótico adicionado al agua de beber de las aves.  Como probiótico agregado al alimento de las aves.  Como aditivo al spray sanitario al limpiar las instalaciones.  Como un tratamiento adicionado al proceso de manejo de las excretas de los animales. (4) 1.8 Primeras experiencias en su uso como aditivo para morteros y hormigones. Según estudios realizados en los talleres de Eco-soluciones en la empresa Econic de Nicaragua y en coordinación con La Red Eco Sur utilizando el EM con un PH de 3.2-3.8 como adición en morteros de Cemento Pórtland Canal y Cemento Pórtland Holcim para evaluar su efecto en las características constructivas de las tejas de micro concreto se obtuvo como resultado en las muestras con el primer tipo de cemento un marcado aumento de la laborabilidad cuando se adicionan por cientos del aditivo. Se realizaron varios tratamientos uno sin aditivo y los otros con 2% y 2.5% de aditivo. Este aumento sobre los parámetros no se considera como negativo ya que es mayor laborabilidad sin aumento de la cantidad de agua, siendo esta última variable la que puede comprometer la resistencia de las tejas. Cuando se analizaron los niveles de resistencia a la flexión de las tejas elaboradas con Cemento Pórtland Canal (Tabla11) se vio que ya a las 24 horas se encontraron resistencias mayores en las tejas a las cuales se les aplicó el aditivo, mostrándose el tratamiento 3 como el de mejores resultados con resistencia de 20,2 Kg/ cm 2 superando en casi 8 kg de resistencia al control, y por encima también de los estándares que propone el manual de construcción para ese momento (15Kg). Tabla 11 Resistencia a la flexión de las tejas construidas con cemento Pórtland Canal. Momento de. TTO 1 Control. TTO 2. (2%. TTO 3. (2,5%. 29.

(45) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. evaluación. (sin aditivo). aditivo) (kg/ cm2). aditivo)( kg/ cm2). (kg/ cm2) 24 horas. 12,4. 13,8. 20,2. 7 días. 48,2. 56,6. 59,8. 28 días. 77,2. 79,8. 85,6. En la evaluación realizada a los 7 días encontraron igualmente resistencias superiores en las tejas a las cuales se les incluyeron microorganismos en su construcción. A esta edad el tratamiento 3 se mantiene como la mejor propuesta, con resistencias a la flexión de 59,8 Kg/ cm 2, algo superior al tratamiento dos que mostró 56,6 Kg y con marcada diferencia con el tratamiento control que apenas alcanza 48,2 Kg de resistencia .Con el Cemento Pórtland Holcim los resultados obtenidos en cuanto a la laborabilidad de los morteros. en los. tratamientos 2 y 3 fueron muy similares al del Cemento Pórtland Canal. También se utilizaron los microorganismos benéficos con los mismos tipos de cemento para determinar sus características como desmoldante en la fabricación de losas de ferro cemento, se hicieron comparaciones con un desmoldante comercial y los resultados fueron prácticamente los mismos (Tabla 12) con ambos productos la diferencia estaba en el tipo de cemento el cual influye notablemente, pero se comprobó que el EM puede ser utilizado también de esta manera. Tabla 12 Calidad del desmoldado. Variantes. Calidad del desmoldado. Mortero con cemento Pórtland Canal + desmoldante comercial. Muy Buena. Mortero con cemento Pórtland Canal + MicoBen-IH. Muy Buena. Buena 30.

(46) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Mortero con cemento Pórtland Holcim +desmoldante comercial. Mortero con cemento Pórtland Holcim + MicoBen-IH. Buena. 31.

(47) CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE SOBRE EL EMPLEO DE ADITIVOS EN MORTEROS Y HORMIGONES. Conclusiones parciales.  Los aditivos reductores de agua tanto retardadores como aceleradores de fraguado son de vital importancia para la producción de hormigón.  En Cuba el precio de la importación de aditivos es aproximadamente un 30% superior a otros países del área.  A partir del año 1998 se han realizado algunas producciones cubanas de aditivos en forma cooperada con firmas extranjeras o en el caso del Centro Técnico a partir de materias primas importadas pero todavía con precios excesivamente altos.  Es fundamental la búsqueda de un aditivo totalmente cubano y que por sus precios pueda tener un rango de utilización en algunos tipos de hormigones, el microben es una posibilidad real que nos abre un camino hacia la reducción de costos y la posible generalización en la producción de hormigón con aditivos.  El uso de microben nos brinda la ventaja de contar con un aditivo de fácil elaboración y que solamente requiere materia prima barata y que están a disposición en muchos lugares.. 32.

(48) CAPÍTULO II.

(49)

(50) CAPÍTULO II: PARTE EXPERIMENTAL. Capítulo II. Parte experimental. 2.1 Diseño del experimento. La realización del experimento constó de las siguientes etapas:  Caracterización del aditivo.  Caracterización de las materias primas utilizadas.  Diseño del experimento.  Elaboración de muestras.  Ensayos.. 2.1.1 Materias primas utilizadas en la elaboración de las mezclas. Para la investigación, en el diseño del experimento se utilizaron las siguientes materias primas:  Arena producto de la trituración de la roca caliza y procedente de la cantera Mariano Pérez Balí (El Purio).  Gravilla procedente de la cantera Mariano Pérez Balí ( El Purio)  Cemento Pórtland P-350 de la fábrica Carlos Marx de Cienfuegos  Aditivo Microben de origen biológico de la Estación Experimental Indio Hatuey. Estos materiales se utilizan para la fabricación de muestras que serán ensayadas en pasta de cemento y en el hormigón hidráulico a partir de las dosificaciones establecidas en el diseño del experimento. 2.1.2 Ensayos realizados a las materias primas. Resultados de estos. Caracterización de las materias primas  Microben Líquido concentrado de olor agridulce con un PH de 3,5 que puede usarse puro o diluido sin peligro alguno, en presentaciones de 1 galón o pichingas de 5 u 8 galones, cuya composición exhibe el siguiente análisis microbiológico 34.

(51) CAPÍTULO II: PARTE EXPERIMENTAL. Recuento total Aerobio. 1,5 x 106 UFC/ml. Recuento de hongos. 1,1x 102 UFC/ml. Recuento Levaduras. 1,4x103 UFC/ml.  Cemento El cemento utilizado procede de la fábrica Carlos Marx ubicada en la provincia de Cienfuegos y de acuerdo a la NC 54 205:80 se clasifica como un cemento Pórtland P-350, los ensayos se le realizaron de acuerdo a la Norma (NC 54-207:1980). “Cemento. Ensayos físicosmecánicos” y se alcanzaron los siguientes resultados (tabla 13 y 14): Tabla 13 Resistencia a la flexo-tracción y a la compresión del cemento P-350. Ensayo. Unidad. Resistencia a la. Resultados. Especificaciones. MPa. 7.8. ≥6.0. MPa. 39.2. ≥35. flexión-tracción a los 28 días Resistencia a la compresión a los 28 días. Tabla 14. Características físico-mecánicas del cemento. Características. Resultados. Masa volumétrica( kg/m 3 ). 1.127. Peso específico real( g/cm 3 ). 3.05. Especificaciones. Consistencia normal (%). 25. Tiempo inicial de fraguado (min.). 165. ≥45. Tiempo final de fraguado (máx.) en hrs.. 4.30. ≤10 35.

(52) CAPÍTULO II: PARTE EXPERIMENTAL.  Áridos A los áridos se le realizaron los siguientes ensayos: 1. Granulometría, Tamiz 200, PPA. 2. Pesos específicos y absorción. Peso Unitario. 3. Contenido de partículas de arcilla Para los distintos tipos de áridos se efectuaron los ensayos según lo establecido en las Normas Cubanas siguientes: . NC 178:2002” Áridos. Análisis granulométrico”.. . NC 182:2002. “Áridos. Determinación del material más fino que el tamiz de 0.074 mm (Nº 200). Método de ensayo”.. . NC 185:2002. “Arena. Determinación de impurezas orgánicas. Método de ensayo”.. . NC 179:2002 “Áridos. Determinación del contenido de partículas de arcilla. Método de ensayo”.. . NC 181 "Áridos .Determinación del peso volumétrico. Método de ensayo. ". . NC 189 "Áridos Gruesos. Determinación de partículas planas y alargadas. Método de ensayo. ". Árido Grueso. El árido grueso utilizado procede de la Cantera “Mariano Pérez Balí” (El Purio) de origen calizo. Sus características físico - mecánicas se detallan a continuación en la tabla 15. Tabla 15. Características físico-mecánicas de los áridos gruesos. Características. Resultados. Peso específico corriente ( g/cm 3 ). 2,61. Peso específico saturado sin humedad. 2,62. superficial (g/cm 3 ) 36.

(53) CAPÍTULO II: PARTE EXPERIMENTAL. Peso específico aparente (g/cm 3 ). 2,67. Absorción (%). 1,50. Masa volumétrica suelta( kg/m 3 ). 1,413. Masa volumétrica compactada( kg/m 3 ). 1,505. Partículas de arcilla (%). 0,00. Partículas Planas y Alargadas (%). 0,00. Material más fino que el tamiz # 200 (%). 0,30. Análisis Granulométrico: Tamiz. %pasado. 25,4 mm. 100. 19,1 mm. 99. 9,52 mm. 46. 4,76 mm. 15. 2,38 mm. 3. Árido fino.. El árido fino es producto de la trituración de la roca caliza y procede de la cantera Mariano Pérez Balí, su característica físico - mecánicas se muestran en la tabla 16: Tabla 16. Características físico -mecánicas de los áridos finos. Características. Valor. Peso específico corriente ( g/cm 3 ). 2,60. Peso específico saturado sin humedad superficial ( g/cm 3 ). 2,63. Peso específico aparente ( g/cm 3 ). 2,70. Absorción (%). 0,80 37.

(54) CAPÍTULO II: PARTE EXPERIMENTAL. Masa volumétrica suelta ( kg/m 3 ). 1,503. Masa volumétrica compactada ( kg/m 3 ). 1,639. Impurezas orgánicas. 0,00. Partículas de arcilla (%). 0,00. Material más fino que el tamiz # 200 (%). 3,80. Análisis Granulométrico: Tamiz. %pasado. 9,52 mm. 100. 4,76 mm. 98. 2, 38 mm. 77. 1,19 mm. 51. 0,59 mm. 30. 0,295 mm. 14. 0,149 mm. 4. 2.2. Efecto del aditivo de microorganismos benéficos en la fluidez en pastas por el. Cono de Marsh con el cemento Pórtland P-350. El ensayo del Cono de Marsh es un ensayo de laborabilidad utilizado para el control de especificaciones y calidad de las pastas de cemento. Para optimizar la relación súper plastificante/cemento, habiendo fijado una a/c constante, se determina el máximo porcentaje de súper plastificante a utilizar, que está en función de su punto de saturación para el sistema agua/cemento/aditivo y se le evalúa en el ensayo de fluidez por el Cono de Marsh. Al dosificar por encima del punto de saturación pueden ocasionarse problemas como retraso de fraguado, segregación ó aumento de la viscosidad de la mezcla, sin modificar significativamente la fluidez y con el consecuente aumento del costo. Este ensayo permite además evaluar la pérdida de fluidez con el tiempo e influencia de la temperatura entre otros. El ensayo se realizó de acuerdo a la NC 461: 2006. 38.

(55) CAPÍTULO II: PARTE EXPERIMENTAL. Estudio experimental en pastas. Materiales utilizados Cemento:  Cemento Pórtland P-350 Aditivo biológico  Aditivo: MicroBen  Clasificación: Producto biológico compuesto por un pool de microorganismos.  PH: 3,2-3,8 Temperatura durante los Ensayos: 25 ± 1 ºC Metodología de evaluación: El plan experimental seguido para las pastas, consideró la medición del tiempo que transcurre en llenarse un litro de pasta al pasar por el Cono de Marsh como tiempo de fluidez. Evaluación de los tiempos de fluidez teniendo en cuenta variación de los por cientos de aditivo biológico.  Tiempos de fluidez definidos del promedio de 3 lecturas, una lectura por pasta. (Ver figura 4)  La cantidad de agua no considera el aporte de agua del súper plastificante.  Relación agua /cemento fijada de 0,4.  Proceso de mezclado durante un minuto en la mezcladora de eje vertical con movimiento planetario y de rotación sobre su eje.  Las dimensiones del Cono de Marsh son los que se muestran en la Figura No 3.. Figura 3 39.