CEMENTO Y SUS APLICACIONES

1. CEMENTO HIDRALICO

Material inorgnico finamente dividido que, amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurece en virtud de reacciones y procesos de hidratacin y que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua.

Fragua y endurece por reaccin qumica con el agua (hidratacin del cemento).

2. CEMENTOS PORTLAND: TIPOS

2.1 CEMENTOS PORTLAND:+ CALIZA (mx. 5%)

Clinker + Yeso

2.2 CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS:Clinker + Yeso+ ADICIN MINERAL

3. CEMENTOS PORTLAND: TIPOS Y APLICACIONES

TIPO I: De uso general.TIPO II: De uso general, especific. cuando se desea:. moderada resistencia a los sulfatos o. moderado calor de hidratacin.TIPO III: Alta resistencia inicial.TIPO IV: Bajo calor de hidratacin.TIPO V: Alta resistencia a los sulfatos.

4 . CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS :

Clinker + Yeso + ADICIN MINERALADICIN MINERAL:Materiales inorgnicos que se incorporan al cemento o al concreto, con el fin de mejorar sus propiedades.

PRINCIPALES ADICIONES: Puzolanas Escoria de Alto Horno Fillers

4.1 TIPOS

CEMENTOS PORTLAND PUZOLNICOS

1. Cemento Portland Puzolnico Tipo IP: Producido mediante molienda conjunta de Clinker y puzolana (contenido de puzolana:15% - 40%)

2. Cemento Portland Puzolnico Modificado Tipo I(PM): Producido mediante molienda conjunta de clinker y puzolana (contenido de puzolana < 15%).

CEMENTOS PORTLAND DE ESCORIA

Cemento Portland de Escoria Tipo IS:Producido mediante molienda conjunta de clinker y escoria (contenido de escoria: 25% - 70 %). Cemento Portland de Escoria Modificado Tipo I(SM): Producido mediante molienda conjunta de clinker y escoria (contenido de escoria < 25%).

CEMENTO PORTLAND COMPUESTO TIPO ICo

Cemento Portland obtenido por pulverizacin conjunta de clinker Portland, materias calizas y/o inertes hasta un mximo de 30%.

4.2CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS: APLICACIONESCEMENTOTIPOAPLICACIONES

PORTLANDIUso general

PORTLAND PUZOLNICOIP, I(PM)Uso general

PORTLAND DE ESCORIAIS, I(SM)Uso general

PORTLAND COMPUESTOICoUso general

Cementos adicionados propiedades especiales: Moderada resistencia a los sulfatos (MS) Moderado calor de hidratacin (MH) Baja reactividad con agregados lcali-reactivos.5. CEMENTOS PORTLAND. ESPECIFICACIN DE LA PEFORMANCE. Requisitos de performance fsica de los cementos.. No existen restricciones a la composicin qumica del cemento o de sus constituyentes.TIPOS:Tipo GU:Uso general.Tipo HE:Alta resistencia inicial.Tipo MS:Moderada resistencia a los sulfatos.Tipo HS:Alta resistencia a los sulfatos.Tipo MH:Moderado calor de hidratacin.Tipo LH:Bajo calor de hidratacin.Opcin R:Baja reactividad con agregados lcali-reactivos.

COMPUESTOS QUMICOS DEL CEMENTO1. COMPOSICIN QUMICA DEL CLINKERSiO2 :16 - 26 %Al2O3:4 - 8 %Fe2O3:2 - 5 %CaO:58 - 67 %MgO:1 - 5 %Na 2O + K2O:0 - 1 %SO3:0,1 - 2,5 %Mn2O3:0 - 3,0 %TiO2:0 - 0,5 %P2O5:0 - 1,5 %PxC:0,5 - 3,0 %

1.1 Clculo potencial de BoguePermite calcular la composicin mineralgica del clinker a partir del anlisis qumico.

2. FASES MINERALES (COMPUESTOS) DEL CLINKER

DESIGNACINFRMULAABREVIATURA

Silicato triclcico3CaO.SiO2C3S

Silicato diclcico2CaO.SiO2C2S

Aluminato triclcico3CaO.Al2O3C3A

Ferroaluminato tetraclcico4CaO.Al2O3.Fe2O3C4AF

Cal libreCaO

Magnesia libre (periclasa)MgO

Fases minerales del Clinker

3. COMPUESTOS PRINCIPALES DEL CEMENTO

a) Silicato triclcico (C3S): Fase denominada alita. Constituye del 50% al 70% del clinker. Se hidrata y endurece rpidamente. Responsable, en gran parte, del inicio del fraguado. Aporta resistencia a corto y largo plazo (a mayor porcentaje de C3S mayor resistencia).b)Silicato diclcico (C2S): Fase denominada belita. Constituye del 15% al 30% del clinker. Se hidrata y endurece lentamente. Contribuye al incremento de la resistencia a edades mayores de 7 das.

c) Aluminato triclcico (C3A): Constituye aprox. del 5% al 10% del clinker. Libera una gran cantidad de calor durante los primeros das de hidratacin y endurecimiento. Contribuye al desarrollo de las resistencias muy tempranas y al fraguado del cemento. Vulnerable a la accin de los sulfatos: forman producto expansivo (etringita).d) Ferroaluminato tetraclcico (C4AF): Constituye aprox. del 5% al 15% del clinker. Se hidrata con rapidez pero contribuye muy poco a la resistencia. Su formacin reduce la T de clinkerizacin.

e) Sulfato de calcio: Yeso: CaSO4.2H2O Anhidrita: CaSO4 Se adiciona al cemento (aprox. 5%), durante su molienda, para controlar el fraguado:controla la hidratacin del C3A. Ayuda a controlar la contraccin por secado y puede influenciar la resistencia.3.1 Influencia de los compuestos en las propiedades del cementoFASEVELOCIDAD DE HIDRATACINCALOR DE HIDRATACINDESARROLLO DE RESISTENCIA

C3SC2SC3AC4AFRpidaLentaMuy rpidaRpidaAlto (120 cal/g)Bajo (62 cal/g)Muy alto (207 cal/g)Moderado (100 cal/g)Rpido y prolongadoLento y muy prolongadoMuy rpido y de corta duracinLento y poco significativo

REQUISITOS DEL CEMENTO

1. REQUISITOS QUMICOS

a)xido de magnesio (MgO):Cristaliza como Periclasa, con incremento de volumen, originando grietas que fisuran al concreto.

b)Trixido de azufre (SO3):Forma equivalente de expresar los sulfatos presentes en el cemento.

c)Prdida por ignicin:Una elevada prdida por ignicin es ndice de la hidratacin o carbonatacin del cemento producida por un almacenamiento incorrecto y prolongado.El envejecimiento del cemento disminuye la resistencia y aumenta los tiempos de fraguado.

d)Residuo insoluble:ndice de la transformacin de xidos en compuestos.Ensayo con el que se puede verificar, de ser el caso, si un cemento Portland ha sido adulterado.

e)lcalis (Na2O + K2O):La reaccin lcali-agregado se produce entre determinados agregados reactivos y los lcalis del cemento, formndose un gel que absorbe agua, se dilata y genera presiones internas que fisuran el concreto.Los problemas de expansin debidos a la reaccin lcaliagregado se pueden evitar o controlar utilizando:

. Cementos Portland de bajo contenido de lcalis:lcalis equivalentes: (Na2O + 0,658 K2O) < 0,60 %.Cementos Portland adicionados (Opcin R).Opcin R: Baja reactividad con agregados lcali-reactivos.

Concreto con presencia de gel de reaccin lcali-slice (RAS)

Fisuracin caracterstica por reaccin lcali-slice

2. REQUISITOS FSICOSa)Resistencia a la compresin:Se determina llevando a la rotura especmenes cbicos de 50 mm de lado, preparados con mortero consistente de una parte de cemento y 2,75 partes de arena estndar, dosificados en masa (a/c=0,485).Los cubos se curan un da en su molde y luego son retirados de su molde e inmersos en agua de cal hasta su ensayo (3, 7 y 28 das).

b) Tiempo de fraguado:Fraguado: Condicin alcanzada por una pasta, mortero o concreto de cemento cuando han perdido plasticidad a un grado arbitrario. Se determina observando la penetracin de una aguja en la pasta de cemento:

Ensayo del tiempo de fraguado en pastausando la aguja de Vicat

c) Expansin en autoclave:Un espcimen prismtico (25 mm de seccin transversal cuadrada y 250 mm de longitud), curado 24 horas en cmara hmeda, se coloca en una autoclave, a una T y P especificadas. Luego se mide la expansin producida.Determina la posibilidad de una expansin potencial causada por la hidratacin tarda de la CaO libre, o del MgO, o de ambos, presentes en cantidades excesivas en el cemento Portland.d) Resistencia a los sulfatos:El concreto expuesto a concentraciones perjudiciales de sulfatos, debe elaborarse con cementos resistentes a sulfatos:

Cementos de moderada resistencia a los sulfatos:- Cemento Portland Tipo II.- Cementos Portland adicionado Tipo MS. Cementos de alta resistencia a los sulfatos:- Cemento Portland Tipo V.- Cemento Portland adicionado Tipo HS.Deterioro del concreto por ataque de sulfatos Origen: del suelo; aguas superficiales, subterrneas; materias primas del concreto. Reacciones que producen expansin:

SO4-2 + Ca(OH)2 + 2H2O CaSO4 .2H2O + 2(OH)-Yeso Volumen > 100%

SO4-2 + C3A + H2O C3A.3CaSO4 .32H2O Etringita Volumen > 200%

Agrietamiento debido al ataque por sulfatos

e) Calor de hidratacin:Calor generado cuando reaccionan el cemento y el agua (hidratacin del cemento es proceso exotrmico). En estructuras de gran volumen, la rapidez y la cantidad de calor generado son importantes: crean esfuerzos perjudiciales que fisuran el concreto.

. Los cementos con bajos contenidos de C3A y C3S generan bajo calor de hidratacin.. El incremento de: finura del cemento, contenido de cemento y T de curado aumentan calor de hidratacin.

NORMATIVIDAD 5 normas sobre especificaciones, 1 norma de muestreo e inspeccin, 1 norma sobre terminologa, 4 normas sobre adiciones, 4 normas sobre aditivos, 45 normas sobre mtodos de ensayo.Las Normas Tcnicas Peruanas (NTP) guardan armona con las Normas ASTM.

1. NORMAS SOBRE ESPECIFICACIONES

1.1 CEMENTOS PORTLAND: NTP 334.009:20051.2 CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS: NTP 334.090:20071.3 CEMENTOS PORTLAND. ESPECIFICACIN DE LA PERFORMANCE: NTP 334.082:20081.4 CEMENTO DE ALBAILERA: NTP 334.069:1998

CEMENTOS PORTLANDREQUISITOS FSICOSREQUISITOS FSICOSNORMA ASTMNORMA TCNICA PERUANATipo IASTM C 150NTP 334.009Tipo IIASTM C 150NTP 334.009Tipo VASTM C 150NTP 334.009Tipo MSASTM C 1157NTP 334.082IP, I(PM), ICoASTM C 595NTP 334.090

Resistencia a compresin3 das, kg/cm2, mn.7 das, kg/cm2, mn.28 das, kg/cm2, mn.120190280*100170280*80150210100170280*130200250

Tiempo de fraguado, min.Inicial, mn.Final, mx.4537545375453754542045420

Expansin en autoclave, %, mximo.0,800,800,800,800,80

Resistencia a los sulfatos, % mximo de expansin.--------0,04* (14 das)0,10 (6 meses)0,10* (6 meses )

Calor de hidratacin, 7 das, mx, kJ/kg 28 das, mx, kJ/kg--------290*--------------------290*330*

*Requisito opcional.

COMPOSICIN QUMICACPSAARequisito NTP 334.009 / ASTM C150

MgO%2.5Mximo 6.0

SO3%2.6Mximo 3.0

Prdida por Ignicin%2.6Mximo 3.0

Residuo Insoluble%0.60Mximo 0.75

PROPIEDADES FISICASCPSAARequisito NTP 334.009 / ASTM C150

Contenido de Aire%4Mximo 12

Expansin en Autoclave%0.21Mximo 0.80

Superficie Especficacm2/g3800Mnimo 2800

Densidadg/mL3.14NO ESPECIFICA

Resistencia Compresin :Resistencia Compresin a 3dasMPa(kg/cm2)24.5(250)Mnimo 12.0 ( Mnimo 122)

Resistencia Compresin a 7dasMPa(kg/cm2)29.6(302)Mnimo 19.0 ( Mnimo 194)

Resistencia Compresin a 28das (*)MPa(kg/cm2)35.0(357)Mnimo 28.0 ( Mnimo 286)

Tiempo de Fraguado Vicat :Fraguado Inicialmin119Mnimo 45

Fraguado Finalmin268Mximo 375

CEMENTO TIPO I: De uso general en la construccin. Para obras que no requieren propiedades especiales.

CEMENTO TIPO V: Para obras que requieran alta resistencia a los sulfatos.

CEMENTO ANTI SALITRE MS: Moderada resistencia a los sulfatos. Para estructuras en contacto con ambientes y suelos hmedos salitrosos y estructuras expuestas al agua de mar.

CEMENTO EXTRA FORTE: De uso general en la construccin. Para columnas, losas, cimentaciones y obras no expuestas a suelos hmedos-salitrosos.

CEMENTO ANTI SALITRE MS: Moderada resistencia a los sulfatos. Para estructuras en contacto con ambientes y suelos hmedos salitrosos y estructuras expuestas al agua de mar.

Resistente a los sulfatos

Reacciones de deterioro por ataque de sulfatos:

1. SO4-2 + Ca(OH)2 CaSO4.2H2O + (OH)-2. CaSO4 + C3A Etringita

El efecto de las adiciones en el cemento implica:

- remocin del Ca(OH)2 por rx. con la adicin.- reduccin de la permeabilidad;- dilucin del contenido de C3A.

Resistente a la accin del agua de mar(presencia de sulfatos y cloruros) Cementos portland con adicin de escoria (resistentes a sulfatos y cloruros) mejores que los cementos de muy bajo C3A (resistentes a sulfatos). Cementos portland con: 5% < C3A < 10 %(Fuente: Comite Euro-Internacional del Concreto, 1992). Cementos con C3A hasta de 10% si a/c < 0 , 4.( Fuente: ACI 318-02).

REQUISITOS PARA CONCRETOS EXPUESTOS A SOLUCIONES QUE CONTIENEN SULFATOS

Exposicin a sulfatosSulfatos solubles en agua (SO4) en el suelo, % en pesoSulfato (SO4) disuelto en el agua,ppmTipo de CementoConcreto con agregado de peso normal, relacin agua/materiales cementososmximaConcreto con agregado de pesonormal y ligero,resistencia acompresin mnima,f'c, kg/cm (MPa)

Insignificante0,00 SO4 < 0,100 SO4 < 150Sin restriccin en el tipo ----175 (17)

Moderada0,10 SO4 < 0,20150 SO4 < 1500; agua marina0,50280 (28)

Severa0,20 SO4 2,001500 SO4 10000V, IP(HS), IS(HS), HS0,45315 (31)

Muy severaSO4 > 2,00SO4 > 10000[V, IP(HS), IS(HS), HS] + puzolana o escoria0,45315 (31)

Fuente: ACI 318S-08.