PROCESOS FISICOQUMICOS EN EL CEMENTO
Universidad nacional de cajamarcaSeminario
Procesos Fisicoqumicos del cemento
1UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCATema: Procesos Fisicoqumicos
del cemento
Profesora: MCs. Lic. IRMA MOSTACERO CASTILLO
Asignatura: Qumica
Integrantes:Becerra Huamn Wilmer Fernndez verstegui Kevin
Pajares Cardozo Jhon Rodrguez Daz Jos Snchez Valera Luis Miguel
Urrutia Medina Sarli
PRESENTACINEl siguiente informe ha sido ideado con el objetivo
de adquirir un mejor conocimiento cerca de los procesos fsicos y
qumicos del Cemento; basndonos en el conocimiento de diversos
autores que constituyen una gama de reconocidos cientficos e
ingenieros, expertos en solucionar problemas, tratando de aclarar y
fijar las ideas bsicas sobre los procesos en el Cemento. En el
presente trabajo grupal hemos pretendido dar a conocer
principalmente sobre las reacciones fsicas y qumicas en el cementos
as como su importancia en el desarrollo de la civilizacin, tratando
de hacerlo lo ms didctico posible para un mejor entendimiento.
1.-INTRODUCCINEl Cemento Portland, uno de los componentes bsicos
para la elaboracin del concreto, debe su nombre a Joseph Aspdin, un
albail ingls quin en 1824 obtuvo la patente para este producto.
Debido a su semejanza con una caliza natural que se explotaba en la
Isla de Portland, Inglaterra, lo denomin Cemento Portland. Los
cementos Portland son cementos hidrulicos compuestos principalmente
de silicatos de calcio hidrulicos, esto es, fraguan y endurecen al
reaccionar qumicamente con el agua. En el curso de esta reaccin,
denominada hidratacin, el cemento se combina con el agua para
formar una pasta, y cuando le son agregados arena y grava
triturada, se forma lo que se conoce como el material ms verstil
utilizado para la construccin: el CONCRETO. El clinker, la materia
prima para producir el cemento, se alimenta a los molinos de
cemento junto con mineral de yeso, el cual acta como regulador del
fraguado. La molienda conjunta de stos materiales produce el
cemento. Las variables a controlar y los porcentajes y tipos de
materiales aadidos, dependern del tipo de cemento que se requiera
producir.
2.-OBJETIVOSInformar a nuestros compaeros sobre la gran
importancia que tiene en cemento en nuestra carrera.Comprender las
propiedades y caractersticas del cemento.Cononocer las diferentes
formas de utilizacin del cemento.
3.-EL CEMENTODEFINICIN:El cemento es un producto artificial que
so obtiene de la transformacin de una materia prima, que puede
estar compuesta de una mezcla de calizas, arcillas y otros
minerales. Esta materia prima finalmente molida y homogeneizada,
llevada a altas temperaturas, a travs de un horno (rotativo o
vertical), de donde se obtiene un producto intermedio denominado
clinker, del cual, al molerse finamente con alrededor de 5 % en
peso de yeso dihidratado, se obtiene el cemento. El clinker de
cemento puede definirse como el producto granulado obtenido por
tratamiento trmico hasta reblandecimiento o fusin parcial y
sintetizacin de mezclas adecuadas de calizas y arcillas y,
eventualmente, de arenas y minerales de hierro. El clinker es la
conversin a elevadas temperaturas de mezclas de minerales naturales
en una nueva escala de minerales con propiedades hidrulicas
obtenidas generalmente entre 1250 y 1450 C de temperatura. El
vocablo cemento, proviene del trmino OpusCaementitium que
utilizaron los romanos para identificar una mezcla, denominada
Concreto Romano, que obtenan usando agregados gruesos, cal, polvo
de arcilla y pusolana, la cual endureca aun bajo el agua. Hoy,
despus de 2000 aos de se comprueba que ya en tan remotas pocas, los
romanos eran dueos de un aglomerante hidrulico de excelente
calidad, que nos ha dejado como muestra los fabulosos monumentos
arquitectnicos aun existentes.CARACTERSTICAS GENERALES:
El cemento, a diferencia de otros aglomerantes, es un
aglomerante hidrulico porque posee la propiedad de endurecer en el
aire y bajo el agua, debido a las reacciones qumicas que se
producen entre el agua y los silicatos y aluminatos de calcio,
presentes en el. Si el clinker fuera molido finamente para ser
utilizado como cemento, en el momento de su mezcla con el agua
fraguara casi de inmediato, no permitiendo de sta manera, tanto su
manipuleo como su instalacin, por sta razn, en el momento de la
molienda del Clinker, se le adiciona a ste, yeso dihidrato, con el
objeto de retardar el tiempo de fraguado. El cemento al mezclarlo
con el agua presenta un tiempo de fraguado inicial y un tiempo de
fraguado final, acompaado de generacin de calor, denominado calor
de hidratacin y un aumento de volumen. El cemento se hidrata
rpidamente cuando se encuentra en contacto con el medio ambiente,
por lo que es preciso, tratar de protegerlo de la humedad o usarlo
lo ms rpidamente posible. El cemento presenta un grado de finura
tal, que mientras ms fino sean sus granos, ms rpidamente se
obtienen elevadas resistencias mecnicas, pero existe el peligro
permanente de producirse contracciones por secado.
COMPONENTES BSICOS:
Los elementos minerales principales que debe contener la materia
prima son: El xido de calcio (CaO), el dixido de silicio (SiO2), el
xido de aluminio (Al2O3), y el Oxido de Fierro (Fe2O3), los cuales
tienen que estar relacionados entre si en proporciones
pre-establecidas, con el objeto de dar determinadas caractersticas
al clinker que de ellos se obtiene.Estos elementos pueden provenir
de diferentes minerales, como por ejemplo: la caliza aporta el CaO,
la Arcilla aporta SiO2 y el Al203, la pirita o hematita aporta el
Fe203, etc; teniendo que proceder a mezclarlos previamente, o de
una caliza que contenga todos los elementos en las debidas
proporciones, como es el caso muy especial de la materia prima de
la fbrica de Cementos Lima S. A. Ubicada en Atocongo. Como se ha
indicado anteriormente, la materia prima pasa por el horno en
donde, al elevarse su temperatura a 1450 C, se re-combinan los
cuatros elementos.
PROCESO DE FABRICACIN:
Existe una gran variedad de cementos segn la materia prima base
y los procesos utilizados para producirlo, que se clasifican en
procesos de va seca y procesos de va hmeda. El proceso de
fabricacin del cemento comprende cuatro etapas
principales:Extraccin y molienda de la materia prima Homogeneizacin
de la materia prima Produccin del clinker Molienda de cemento. LA
MATERIA PRIMA PARA LA ELABORACION DEL CEMENTO:
(caliza, arcilla, arena, mineral, de hierro y yeso) se extrae de
canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicacin del
material, se aplican ciertos sistemas de explotacin y equipos. Una
vez extrada la materia prima es reducida a tamaos que puedan ser
procesados por los molinos de crudo. La etapa de homogeneizacin
puede ser por va hmeda o por va seca, dependiendo de si se usan
corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el
proceso hmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de
homogeneizacin y de all hasta los hornos en donde se produce el
clnker a temperaturas superiores a los 1500 C. En el proceso seco,
la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el
uso de maquinarias especiales. En este proceso el control qumico es
ms eficiente y el consumo de energa es menor, ya que al no tener
que eliminar el agua aadida con el objeto de mezclar los
materiales, los hornos son ms cortos y el clnker requiere menos
tiempo sometido a las altas temperaturas. El clnker obtenido,
independientemente del proceso utilizado en la etapa de
homogeneizacin, es luego molido con pequeas cantidades de yeso para
finalmente obtener cemento.
REACCIN DE FORMACIN DEL CLINKER :10001100C3CaO+Al2O3
3CaOAl2O32CaO+SiO2 2CaOSiO2CaO+Fe2O3
CaOFe2O311001200CCaOFe2O3+3CaOAl2O3 4CaOAl2O3Fe2O31250 -
1480C2CaOSiO2+CaO 3CaOSiO2La composicin final ser de:50%
3CaOSiO225% 2CaOSiO212% 3CaOAl2O38% 4CaOAl2O3Fe2O3MDULOS:Los mdulos
son valores caractersticos de cada cemento o cal, que permiten
conocer en qu relacin se encuentran, porcentualmente, los diversos
componentes en el producto final. Para el cemento Prtland se
tiene:
Esquema de un horno KilmCLASIFICACIN DE LOS CEMENTOS:De acuerdo
a las normas nacionales ITINTEC 334.001 y a las internacionales
ASTM C 001, los cementos estn clasificados en:CEMENTOS PORTLAND
COMUNES: La norma ASTM C 150 establece cinco diferentes tipos de
cemento, de acuerdo a los usos y necesidades del mercado de la
construccin:Cemento tipo I-RTCR o normal: Este tipo para uso
general. Se recomienda para construcciones normales en que no se
requieren las propiedades especiales de los otros tipos. Se usa
donde el concreto no va a estar expuesto al ataque de factores
especficos, como a los sulfatos del suelo o del agua, o a
aleaciones perjudiciales de temperatura, debido al calor generado
en la hidratacin, entre los usos donde se emplea este tipo de
cemento estn: pisos, pavimentos, edificios, estructuras, elementos
prefabricados. En el Per, se fabrican los siguientes cementos tipo
I: Pacasmayo, Sol, Andino, Yura y Rumi.
Cemento Tipo II o Moderado: Este tipo de cemento se fabrica para
ser empleado en construcciones de concreto, las cuales han de estar
expuestas al ataque moderado por los sulfatos (sulfato soluble en
el suelo como SO4 = 0.1 0.2% o sulfatos en agua: 150 1,500 ppm. )
por ejemplo en las tuberas de drenaje o en aquellos casos en que se
requiere moderado calor de hidratacin. Se caracteriza por su
contenido de C3A menor del 8%. La suma de C3S y C2S asegura una
adecuada resistencia, tanto en el periodo inicial de fraguado como
en edades posteriores. Adems presentan menores cambios de volumen,
menor tendencia a la exudacin, moderada resistencia al ataque de
sulfatos y menor generacin de calor de hidratacin. En el Per, se
fabrica nicamente el cemento Andino Tipo II.SULFATOSNORMA ASTM
C-01NORMA ASTM C-150Solubles en los suelos0.1% - 0.2%
70 cal/g en siete das Solubles en agua150ppm - 1500ppm
70 cal/g en siete das
Cemento Tipo III o de Rpido Endurecimiento : Este tipo de
cemento permite obtener con rapidez elevadas resistencias,
usualmente en una semana o menos. A los 28 das, la diferencia de
resistencia con el cemento Tipo I, tiende a desaparecer. La alta
resistencia inicial puede lograrse por modificaciones en la
dosificacin de crudos de la composicin qumica, a fin de obtener un
porcentaje ms alto de C3O; o por un incremento en la finura del
cemento, dado que se obtiene una mayor rea superficial, la cual
expuesta a la accin del agua dar lugar a una hidratacin y
endurecimiento ms rpidos. Si bien, con inicial ms alta, esta
principalmente expuesto a procesos de agrietamiento por contraccin
por secado. Igualmente, debido a los altos porcentajes de C3S y
C3A, o al mayor grado de finura, la generacin de calor es ms alta
que en los cementos Tipo I. Su utilizacin se debe a necesidades
especficas de la construccin, cuando es necesario retirar cimbras
lo ms pronto posible o cuando por requerimientos particulares, una
obra tiene que ponerse en servicio muy rpidamente, como en el caso
de carreteras y autopistas. En el Per, no se fabrica este tipo de
cemento.
Cemento Tipo IV o de bajo calor de Hidratacin: Este tipo de
cemento se fabrica para ser empleado donde el grado y la cantidad
de calor generado se debe reducirla mnimo, en aquellos casos en que
se requiere un bajo calor de hidratacin. Sus caractersticas
principales son : lenta generacin de calor; buena resistencia a la
accin de los sulfatos; lento desarrollo de resistencia a la
comprensin aunque a edades avanzadas alcanza los mismos valores de
los otros tipos de cemento; buena resistencia al agrietamiento.
Este cemento, es especialmente recomendado para ser usado en
circunstancias que requieren grandes masas de concreto, como las
grandes represas. Dada su lenta velocidad de hidratacin, en
general, es inadecuado para la construccin de estructuras normales,
dado que requiere un curado de por lo menos 21 das para obtener un
adecuado desarrollo de resistencia a la compresin y al
interperismo. No existe en el mercado nacional. En la fabricacin
del cemento se utilizan normalmente calizas de diferentes tipos,
arcillas, aditivos -como el mineral de fierro cuando es necesario-
y en ocasiones materiales silicosos y aluminosos. Estos materiales
son triturados y molidos finamente, para luego ser alimentados a un
horno rotatorio a una temperatura de 1,400 grados centgrados y
producir un material nodular de color verde oscuro denominado
CLINKER.
Cemento Tipo V o Resistente a los Sulfatos : Este tipo de
cemento se fabrica para ser empleado en aquellos casos en que se
requiera alta resistencia a la accin de los sulfatos (sulfatos
solubles en agua presente en el suelo como: SO4 = 0.2 2% o sulfato
en agua: 1,500 10,000 p.p.m.), la cual se obtiene por un alto
contenido de C3A (menor del 5%). El contenido de silicatos clcicos
hace que este tipo de cemento tenga alta resistencia a compresin,
aunque su desarrollo de resistencia aumenta ms lentamente que en el
cemento Tipo I. El calor generado durante la hidratacin no difiere
fundamentalmente del de los cementos tipo IV. Por sus
caractersticas es el cemento que ms se aproxima al cemento ideal,
canales, alcantarillas, obras portuarias En el Per, existe el
cemento Pacasmayo y el Cemento Andino, correspondiente a este
tipo.
SULFATOSNORMA ASTM C-01NORMA ASTM C-150Solubles en los
suelos0.2% - 2%
300 cal/g en das Solubles en agua1500ppm - 10000ppm
300 cal/g en das
La reduccin en la relacin agua/cemento aumenta la resistencia
del concreto al ataque de sulfatos.
Composicin Tpica Calculada y Finura de los Cementos Portland
* Las composiciones que se dan en el cuadro anterior son las ms
generales. Diferencias con respecto a estos valores no indican un
comportamiento defectuoso. Los lmites en las especificaciones se
pueden consultar en ATSM C 150 o CSA A5** La finura ha sido
determinada en la prueba del Turbidimetro de Wagner.
20
CEMENTOS PORTLAND ESPECIALES: Los cementos portland especiales
son los cementos que se obtienen de la misma forma que el portland,
pero que tienen caractersticas diferentes a causa de variaciones en
el porcentaje de los componentes que lo forman; estos son:Cemento
para Pozos Petroleros : Estos cementos, empleados para sellar pozos
petroleros, normalmente estn hechos de clinker de cemento Prtland.
Generalmente deben tener un fraguado lento y deben ser resistentes
a temperaturas y presiones elevadas. El Instituto Americano del
Petrleo (American Petroleum Institute) establece especificaciones
(API 10-A) para nueve clases de cemento para pozos (clases A a la
H). Cada clase resulta aplicable para su uso en un cierto rango de
profundidades de pozo, temperaturas, presiones y ambientes
sulfatados. Tambin se emplean tipos convencionales de cemento
Prtland con los aditivos adecuados para modificar el cemento.
Cementos Plsticos : Los cementos plsticos se fabrican aadiendo
agentes plastificantes, en una cantidad no mayor del 12% del
volumen total, al cemento Prtland de TIPO I II durante la operacin
de molienda. Estos cementos comnmente son empleados para hacer
morteros y aplanados.
Cementos Portland Impermeabilizados: El cemento Prtland
impermeabilizado usualmente se fabrica aadiendo una pequea cantidad
de aditivo repelente al agua como el estearato de sodio, de
aluminio, u otros, al clinker de cemento durante la molienda
final.
CEMENTOS HIDRAULICOS MEZCLADOS: Estos cementos han sido
desarrollados debido al inters de la industria por la conservacin
de la energa y la economa en su produccin, la norma ASTM C-595
reconoce la existencia de cinco tipos:Cemento Portland de Escoria
de Alto Horno-Tipo IS: El cemento Prtland de escoria de alto horno
se puede emplear en las construcciones de concreto en general. Para
producir este tipo de cemento, la escoria del alto horno se muele
junto con el clinker de cemento Prtland, o puede tambin molerse en
forma separada y luego mezclarse con el cemento. El contenido de
escoria vara entre el 25 y el 70% en peso.
Cemento Portland Puzolnico Tipo IP y P: El cemento Prtland IP
puede ser empleado en construcciones en general y el tipo P se
utiliza en construcciones donde no sean necesarias resistencias
altas a edades tempranas. El tipo P se utiliza normalmente en
estructuras masivas, como estribos, presas y pilas de cimentacin.
El contenido de puzolana de estos cementos se sita entre el 15 y el
40 % en peso.
Cemento Portland de Escoria Tipo S: El cemento tipo S, de
escoria, se usa comnmente en donde se requieren resistencias
inferiores. Este cemento se fabrica mediante cualquiera de los
siguientes mtodos:1) Mezclando escoria molida de alto horno y
cemento Prtland.2) Mezclando escoria molida y cal hidratada.3)
Mezclando escoria molida, cemento Prtland y cal hidratada.El
contenido mnimo de escoria es del 70% en peso del cemento de
escoria
Cemento Portland Puzolnico Modificado Tipo I(PM): El cemento
Prtland tipo I (PM), modificado con puzolana, se emplea en todo
tipo de construcciones de concreto. El cemento se fabrica
combinando cemento Prtland o cemento Prtland de escoria de alto
horno con puzolana fina. Esto se puede lograr:1) Mezclando el
cemento Prtland con la puzolana2) Mezclando el cemento Prtland de
escoria de alto horno con puzolana3) Moliendo conjuntamente el
clinker de cemento con la puzolana4) Por medio de una combinacin de
molienda conjunta y de mezclado.El contenido de puzolana es menor
del 15% en peso del cemento terminado.
Cemento Portland Modificado con Escoria Tipo I(SM): Se puede
emplear en todo tipo de construcciones de concreto. Se fabrica
mediante cualquiera de los siguientes procesos:1) Moliendo
conjuntamente el clinker con alguna escoria granular de alto
horno2) Mezclando escoria molida y cal hidratada3) Mezclando
escoria, cemento Prtland y cal hidratada
El contenido mximo de escoria es del 25% del peso del cemento de
escoria.A todos los cementos mezclados arriba mencionados, se les
puede designar la inclusin de aire agregando el sufijo A, por
ejemplo, cemento TIPO S-A.Adems, en este tipo de cementos, la norma
establece como requisito opcional para los cementos tipo I (SM), I
(PM), IS, IP y los denominados con subfijo MS o MH lo siguiente:
moderada resistencia a los sulfatos y/o moderado calor de
hidratacin y en caso del tipo P y PA, moderada resistencia a los
sulfatos y/o bajo calor de hidratacin.La Norma ASTM C 1157
establece los requisitos de durabilidad para los cementos
hidrulicos cuando se utilicen en aplicaciones especiales o para uso
general. Por ejemplo, donde se requieran altas resistencias
tempranas, moderada a alta resistencia a los sulfatos, moderado o
bajo calor de hidratacin y opcionalmente baja reactividad con los
agregados reactivos a los lcalis.
OTROS TIPOS DE CEMENTOS : Estos tipos de cementos varan en sus
mdulos de fundentes.Cemento Portland Frrico: El portland frrico est
caracterizado por un mdulo de fundentes de 0,64. Esto significa que
este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene
introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo.
Este tipo de composicin comporta por lo tanto, adems de una mayor
presencia de Fe2O3, una menor presencia de 3CaOAl2O3 cuya
hidratacin es la que desarrolla ms calor. Por este motivo estos
cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en
climas clidos. Los mejores cementos frricos son los que tienen un
mdulo calcreo bajo, en efecto estos contienen una menor cantidad de
3CaOSiO2, cuya hidratacin produce la mayor cantidad de cal libre
(Ca(OH)2). Puesto que la cal libre es el componente mayormente
atacable por las aguas agresivas, estos cementos, conteniendo una
menor cantidad, son ms resistentes a las aguas agresivas.
Cemento Portland Blanco : Contrariamente a los cementos frricos,
los cementos blancos tienen un mdulo de fundentes muy alto,
aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje
bajsimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro
que le da una tonalidad griscea al Portland normal y un gris ms
oscuro al cemento frrico. La reduccin del Fe2O3 es compensada con
el agregado de fluorita (CaF2) y de criolita (Na3AlF6), El cemento
Prtland blanco es fabricado con materias primas que contienen
cantidades insignificantes de xido de hierro y de manganeso, que
son las sustancias que dan el color al cemento gris.El cemento
blanco se utiliza para fines estructurales y para fines
arquitectnicos, como muros precolados, aplanados, pintura de
cemento, paneles para fachadas, pegamento para azulejos y como
concreto decorativo.
Cemento Puzolnico:. Mezclada con cal (en la relacin de 2 a 1) se
comporta como el cemento puzolnico, y permite la preparacin de una
buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua. La puzolana es
una piedra de naturaleza cida, muy reactiva, al ser muy porosa y
puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolnico contiene
aproximadamente:55-70% de clinker Portland 30-45% de puzolana 2-4%
de yeso Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se
tendr una menor cantidad de esta ltima. Pero justamente porque la
cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el
cemento puzolnico ser ms resistente al ataque de stas. Por otro
lado, como el 3CaOAl2O3 est presente solamente en el componente
constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolnico
desarrollar un menor calor de reaccin durante el fraguado. Este
cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas
particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones. Se
usa principalmente en elementos en las que se necesita alta
permeabilidad y durabilidad.
Cemento Siderrgico : La puzolana ha sido sustituida en muchos
casos por la ceniza de carbn proveniente de las centrales
termoelctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos
calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el
35 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser
particularmente elevado, siendo que se origina a partir de
silicatos, es un material potencialmente hidrulico. Esta debe sin
embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia
de iones OH-. Es por este motivo que debe estar presente por lo
menos un 20% de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que
el cemento Puzolnico, el cemento siderrgico tambin tiene buena
resistencia a las aguas agresivas y desarrolla menos calor durante
el fraguado. Otra caracterstica de estos cementos es su elevada
alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la
corrosin atmosfrica causada por los sulfatos. Tiene alta
resistencia qumica, de cidos y sulfatos, y una alta temperatura al
fraguar.
Cemento Romano o Prompt Natural :El cemento de fraguado rpido,
tambin conocido como "cemento romano prompt natural", se
caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su
preparacin con agua. Se produce en forma similar al cemento
Portland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a
1.200C).[1] Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y
reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se
dispondra del tiempo para efectuar una buena colada. Aunque se
puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales
(E-330) como el cido ctrico, pero aun as si inicia el fraguado
aproximadamente a los 15 minutos (a 20C). La ventaja es que al
pasar aproximadamente 180 minutos de iniciado del fraguado, se
consigue una resistencia muy alta a la compresin (entre 8 a 10
MPa), por lo que se obtiene gran prestacin para trabajos de
intervencin rpida y definitivos. Hay cementos rpidos que pasados 10
aos, obtienen resistencia a la compresin superior algunos
hormigones armados (mayor a 60 MPa).
Cemento Aluminoso :El cemento aluminoso se produce a partir
principalmente de la bauxita con impurezas de xido de hierro
(Fe2O3), xido de titanio (TiO2) y xido de silicio (SiO2).
Adicionalmente se agrega calcreo o bien carbonato de calcio. El
cemento aluminoso, tambin llamado cemento fundido, por lo que la
temperatura del horno alcanza hasta los 1.600C y se alcanza la
fusin de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes
para formar lingotes que sern enfriados y finalmente molidos para
obtener el producto final.El cemento aluminoso tiene la siguiente
composicin de xidos:35-40% xido de calcio 40-50% xido de aluminio
5% xido de silicio 5-10% xido de hierro 1% xido de titanio Por lo
que se refiere a sus reales componentes se tiene:60-70% CaOAl2O3
10-15% 2CaOSiO2 4CaOAl2O3Fe2O3 2CaOAl2O3SiO2 Por lo que se refiere
al xido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor
al 6%, porque el componente al que da origen, es decir el
(2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrfilas (poca absorcin de
agua).
1) Para estructuras marinas con mediana agresividad a sulfatos
se usa el cemento tipo II i si no el puzol+anico tipo IP.2) Para
estructuras marinas con alta agresividad a sulfatos se usa el ASTM
tipo V.3) Cuando se requiera altas resistencias e impermeabilidad
se usa micro slice condensada (slice fumes).
ESTRUCTURA DE CONCRETO
4.-AGUA PARA EL CEMENTOGeneralmente cualquier agua natural que
sea potable y que no tenga sabor u olor destacable, se puede
utilizar para producir concreto. Sin embargo, algunas aguas no
potables pueden ser adecuadas para la produccin de concreto. Se
pueden utilizar para fabricar concreto si los cubos de prueba
(Norma ASTM C109 ), producidos con ella alcanzan una resistencia a
los siete das iguales a al menos el 90% de especmenes testigo
fabricados con agua potable o destilada, segn la norma ASTM C 109.
Las impurezas excesivas en el agua no solo pueden afectar el tiempo
de fraguado y la resistencia de el concreto, si no tambin pueden
ser causa de eflorescencia, El agua que contiene menos de 2,000
partes de milln (ppm) de slidos disueltos totales generalmente
pueden ser utilizada de manera satisfactoria para elaborar
concreto. El agua que contenga mas de 2,000 ppm de slidos disueltos
deber ser ensayada para investigar su efecto sobre la resistencia y
el tiempo de fraguado. manchado, inestabilidad volumtrica y una
menor durabilidad.La mayor parte de las aguas que llevan
desperdicios industriales tienen menos de 4.000 ppm de slidos
totales. Cuando se hace uso de esta agua como aguas de mezclado, la
reduccin en la resistencia a la compresin generalmente no es mayor
que del 10% al 15%.Los iones cloruro atacan la capa de oxido
protectora formada en el acero por el medio qumico altamente
alcalino, El Reglamento de Construccin, limita el contenido de in
cloruro soluble al agua en el concreto
Aguas y Sustancias Agresivas para el Concreto:
Las aguas agresivas son aguas que actuando sobre construcciones
de concreto u hormign fraguado pueden entrar en reaccin con algunos
de sus componentes y aumentar la porosidad o causar fisuras,
rindiendo de esta forma la estructura ms vulnerable ante la accin
de agentes fsicos.Agua disolventesLas aguas disolventes son las que
no contienen iones y actan por lo tanto solamente sobre la cal
libre (Ca (OH)2) disolviendo los cristales y aumentando la
porosidad del concreto.Aguas con contenido de CO2Tambin el dixido
de carbono presente en este tipo de aguas sobre la cal libre
produciendo carbonato de calcioCa (OH)2+CO2 CaCO3+H2OSi la accin de
estas aguas continua se producir una nueva reaccin que lleva a la
produccin de bicarbonato de calcio. (Ca (HCO3)2CaCO3+H2O+CO2 Ca
(HCO3)2Siendo que el bicarbonato de calcio es soluble, este se
disolver en el agua produciendo un incremento de la porosidad.Aguas
con contenido de sulfatosLos iones sulfato contenidos en el agua
entran en reaccin con la cal para formar el sulfato de calcio, el
cual reacciona a su vez con el aluminato tricalcico (3CaOAl2O3)
para formar:3CaOAl2O3 + 3(CaSO42H2O) + 26H2O
3CaOAl2O33CaSO432H2OEsta ltima sal (llamada estringita') es
expansiva, al estar el concreto endurecido, la sal expansiva, al
aumentar de volumen, provoca fisuras en la estructura, lo que
permite al agua agresiva de entrar en contacto con nuevos estratos
de concreto, el cual tambin ser atacado.
SulfatosEl inters respecto a un elevado contenido de sulfatos en
el agua, se debe a las posibles reacciones expansivas y al
deterioro por ataque de sulfatos, especialmente en aquellos lugares
donde el concreto vaya a quedar expuesto a suelos o agua con
contenidos elevados de sulfatos. Aunque se ha empleado
satisfactoriamente aguas que contenan 10,000 ppm de sulfatos de
sodio.Otras Sales ComunesLos carbonatos de calcio y de magnesio no
son muy solubles en el agua y rara vez se les encuentra en
concentraciones suficientes para afectar la resistencia del
concreto. En algunas aguas municipales se pueden encontrar
bicarbonatos de calcio y de magnesio. No se consideran dainas las
concentraciones inferiores o iguales a 400 ppm de bicarbonato en
estas formas. Se han obtenido buenas resistencias con
concentraciones hasta de 40,000 ppm de cloruro de magnesio. Las
concentraciones e sulfato de magnesio debern ser inferiores a
25,000 ppm. Sales de HierroLas aguas freticas naturales rara vez
contienen ms de 20 a30 ppm de hierro; sin embargo, las aguas de
mina acidas pueden contener cantidades muy grandes. Las sales de
hierro en concentraciones hasta 40,000 ppm normalmente no afectan
de manera adversa al desarrollo de la resistencia. Diversas Sales
InorgnicasLas sales de magnesio, estao, zinc, cobre y plomo
presentes en el agua pueden provocar una reduccin considerable en
la resistencia y tambin grandes variaciones en el tiempo de
fraguado. De estas, las ms activas son las sales de zinc, de cobre
y de plomo. Las sales que son especialmente activas como
retornantes, incluyen el yodato de sodio, fosfato de sodio,
arseniato de sodio y borato de sodio. Generalmente se pueden
tolerar en el agua de mezclado concentraciones de estas sales hasta
de 500 ppm. Otra sal que puede ser daina al concreto es el sulfuro
de sodio; aun la presencia de 100 ppm requiere de ensayes.
Normas para la Utilizacin de Aguas para Concreto: Segn las
normas ASTM C109Sustancias Lmite MximoCloruros300 ppmSulfatos200
ppmSales de Magnesio125 ppmSales Solubles300 ppmSlido en
Suspensin10 ppmMateria Orgnica Expresada en Oxgeno
Consumido0.001ppmSulfuro de Sodio100 ppmBicarbonatos400
ppmSustancias Lmite MximoCloruros de magnesio40000 ppmSulfatos de
Magnesio25000 ppmSales de Hierro40000 ppmYodato de Sodio500
ppmFosfato de Sodio500 ppmSlidos Totales2000 ppmArseniato de
Sodio500 ppmBorato de Sodio500 ppmREACCIN DE LAS PARTCULAS DE
CEMENTO CON EL AGUA :1)Periodo inicial: las partculas con el agua
se encuentran en estado de disolucin, existiendo una intensa
reaccin exotrmica inicial. Dura aproximadamente diez minutos.
2)Periodo durmiente: en las partculas se produce una pelcula
gelatinosa, la cul inhibe la hidratacin del material durante una
hora aproximadamente. 3)Inicio de rigidez: al continuar la
hidratacin de las partculas de cemento, la pelcula gelatinosa
comienza a crecer, generando puntos de contacto entre las
partculas, las cuales en conjunto inmovilizan la masa de cemento.
Tambin se le llama fraguado. Por lo tanto, el fraguado sera el
aumento de la viscosidad de una mezcla de cemento con agua.
4)Ganancia de resistencia: al continuar la hidratacin de las
partculas de cemento, y en presencia de cristales de CaOH2, la
pelcula gelatinosa (la cual est saturada en este punto)desarrolla
unos filamentos tubulares llados agujas fusiformes, las cuales al
aumentar en nmero, generan una trama que traspasa resistencia
mecnica entre los granos de cemento ya hidratados. 5)Fraguado y
endurecimiento: el principio de fraguado es el tiempo de una pasta
de cemento de difcil moldeado y de alta viscosidad. Luego la pasta
se endurece y se transforma en un slido resistente que no puede ser
deformado. El tiempo en el que alcanza este estado se llama final
de fraguado.
REACCIONES DE HIDRATACIN :
Las reacciones de hidratacin, que forman el proceso de fraguado
son:2(3CaOSiO2) + (x+3)H2O 3CaO2SiO2xH2O + 3Ca(0H)22(2CaOSiO2)+
(x+1)H2O 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)22(3CaOAl2O3)+ (x+8)H2O
4CaOAl2O3xH2O + 2CaOAl2O38H2O3CaOAl2O3 + 12H2O + Ca(0H)2
4CaOAl2O313H2O4CaOAl2O3Fe2O3 + 7H2O 3CaOAl2O36H2O +
CaOFe2O3H2OEstas reacciones son todas exotrmicas. La ms exotrmica
es la hidratacin de3CaOAl2O3, seguida de la de 3CaOSiO2, y luego
4CaOAl2O3Fe2O3 y finalmente2CaOSiO2.Mientras el cemento Portland es
un cemento de naturaleza bsica, gracias a la presencia de cal
Ca(OH)2, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente
neutra. La presencia del hidrxido de aluminio Al(OH)3, que en este
caso se comporta como cido, provocando la neutralizacin de los dos
componentes y dando como resultado un cemento neutro. El cemento
aluminoso debe utilizarse con temperaturas inferiores a los 30C,
por lo tanto en climas fros. En efecto, si la temperatura fuera
superior la segunda reaccin de hidratacin cambiara y se tendra la
formacin de 3CaOAl2O36H2O (cristales cbicos) y una mayor produccin
de Al(OH)3, lo que llevara a un aumento del volumen y podra causar
fisuras.Hidratacin del Cemento Luego de Agotarse el Suministro de
Yeso:
Cantera de Piedra Caliza
PUZOLANA
EL CLNKER 5.-LOS AGREGADOSLos agregados son un conjunto de
partculas inorgnicas de origen natural o artificial que pueden ser
tratadas o elaboradas, cuyas dimensiones estn comprendidas entre
los lmites fijados en la NTP 400.011 y ITINTEC 400.037Los agregados
son la fase discontinua del concreto y son materiales que estn
embebidos en la pasta y que ocupan entre el 60% al 75% del volumen
de la unidad cbica de concreto.Los agregados son materiales
inorgnicos naturales o artificiales que estn embebidos en los
aglomerados (cemento, cal y con el agua forman los concretos y
morteros).CLASIFICACIN:A)Por su Naturaleza:Los agregados pueden ser
naturales o artificiales, siendo los naturales de uso frecuente,
adems los agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar
en: agregado grueso, fino y hormign (agregado global).a. El
agregado fino, se define como aquel que pasa el tamiz 3/8" y queda
retenido en la malla N 200, el ms usual es la arena producto
resultante de la desintegracin de las rocas.b. El agregado grueso,
es aquel que queda retenido en el tamiz N4 y proviene de la
desintegracin de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra
chancada y grava.c. El hormign, es el material conformado por una
mezcla de arena y grava este material mezclado en proporciones
arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y
se emplea tal cual se extrae en la cantera.
B) Por su Densidad:Se pueden clasificar en agregados de peso
especifico normal comprendidos entre 2.50 a 2.75, ligeros con pesos
especficos menores a 2.5, y agregados pesados cuyos pesos
especficos son mayores a 2.75. C) Por en Origen, Forma y Textura
Superficial:Por naturaleza los agregados tienen forma
irregularmente geomtrica compuestos aleatoriamente por caras
redondeadas y angularidades. En trminos descriptivos la forma de
los agregados pueden ser:a. Angular, Poca evidencia de desgaste en
caras y bordes.b. Sub angular, Evidencia de algo de desgaste en
caras y bordes.c. Sub redondeada, Considerable desgaste en caras y
bordes.d. Redondeada, Bordes casi eliminados.e. Muy Redondeada, Sin
caras ni bordes
D) Por el Tamao del Agregado: a). ridos y Arenas, Aquel agregado
que es menor a 4,75 mm (arena).La arena o rido fino es el material
que resulta de la desintegracin natural de las rocas o se obtiene
de la trituracin de las mismas, y cuyo tamao es inferior a los
5mm.Para su uso se clasifican las arenas por su tamao. A tal fin se
les hace pasar por unos tamices que van reteniendo los granos mas
gruesos y dejan pasar los ms finos.-Arena fina: es la que sus
granos pasan por un tamiz de mallas de 1mm de dimetro y son
retenidos por otro de 0.25mm.- Arena media: es aquella cuyos granos
pasan por un tamiz de 2.5mm de dimetro y son retenidos por otro de
1mm.- Arena gruesa: es la que sus granos pasan por un tamiz de 5mm
de dimetro y son retenidos por otro de 2.5mm.Las arenas de granos
gruesos dan, por lo general, morteros ms resistentes que las finas,
si bien tienen el inconveniente de necesitar mucha pasta de
conglomerante para rellenar sus huecos y ser adherente. En contra
partida, el mortero sea plstico, resultando ste muy poroso y poco
adherente.
b). Agregado Fino, Un agregado fino con partculas de forma
redondeada y textura suave ha demostrado que requiere menos agua de
mezclado.Se acepta habitualmente, que el agregado fino causa un
efecto mayor en las proporciones de la mezcla que el agregado
grueso.- Los primeros tienen una mayor superficie especfica y como
la pasta tiene que recubrir todas las superficies de los agregados,
el requerimiento de pasta en la mezcla se ver afectado por la
proporcin en que se incluyan stos.Una ptima granulometra del rido
fino es determinante por su requerimiento de agua en los HAD, ms
que por el acomodamiento fsico.La experiencia indica que las arenas
con un mdulo de finura ( MF ) inferior a 2.5 dan hormigones con
consistencia pegajosa, hacindolo difcil de compactar. Arenas con un
mdulo de finura de 3.0 han dado los mejores resultados en cuanto a
trabajabilidad y resistencia a la compresin.Agregado proveniente de
la desintegracin natural o artificial, que pasa por el tamiz
propuesto por ITINTEC de 9.5 mm (3/8) y que cumple con los lmites
establecidos en la norma ITINTEC 400.037.
c). Agregado Grueso, Numerosos estudios han demostrado que para
una resistencia a la compresin alta con un elevado contenido de
cemento y baja relacin agua-cemento el tamao mximo de agregado debe
mantenerse en el mnimo posible (12,7 a 9,5 ). En principio el
incremento en la resistencia a medida que disminuye el tamao mximo
del agregado se debe a una reduccin en los esfuerzos de adherencia
debido al aumento de la superficie especfica de las partculas.Se ha
encontrado que la adherencia a una partcula de 76 mm. es apenas un
10% de la correspondiente a una de 12,5 mm., y que excepto para
agregados extremadamente buenos o malos, la adherencia es
aproximadamente entre el 50 a 60% de la resistencia de la pasta a
los 7 das.Las fuerzas de vnculo dependen de la forma y textura
superficial del agregado grueso, de la reaccin qumica entre los
componentes de la pasta de cemento y los agregados.Otro aspecto que
tiene que ver con el tamao mximo del agregado es el hecho de que
existe una mayor probabilidad de encontrar fisuras o fallas en una
partcula de mayor tamao provocadas por los procesos de explotacin
de las canteras (dinamitado) y debido a la reduccin de tamao
(trituracin), lo cual lo convertir en un material indeseable para
su utilizacin en concreto.Agregado retenido en el tamiz ITINTEC
4.75 mm(N4) proveniente de la desintegracin natural o mecnica de
las rocas y que cumple con los lmites establecidos en la norma
ITINTEC 400.037
PROPIEDADES QUMICAS:A). Reaccin Alcali-SliceLos lcalis en el
cemento estn constituidos por el Oxido de sodio y de potasio
quienes en condiciones de temperatura y humedad pueden reaccionar
con ciertos minerales, produciendo un gel expansivo Normalmente
para que se produzca esta reaccin es necesario contenidos de lcalis
del orden del 0.6% temperaturas ambientes de 30C y humedades
relativas de 80% y un tiempo de 5 aos para que se evidencie la
reaccin. Existen pruebas de laboratorio para evaluar estas
reacciones que se encuentran definidas en ASTM C227, ASTM C289,
ASTM C-295 y que permiten obtener informacin para calificar la
reactividad del agregado.
B). Reaccin Alcali-carbonatosEs un proceso sospechado por la
degradacin del hormign que contiene dolomita agregada. Alcalino del
cemento pueden reaccionar con los cristales de dolomita presentes
en el total de inducir la produccin de brucita , (MgOH) 2, y la
calcita (CaCO3). Se produce por reaccin de los carbonatos presentes
en los agregados generando sustancias expansivas, en el Per no
existen evidencias de este tipo de reaccin.Los procedimientos para
la evaluaci n de esta caracterstica se encuentran normalizados en
ASTM C-586.CaMg(CO 3 ) 2 + 2 NaOH > CaCO 3 + Na 2 CO 3 + Mg(OH)
2 La Brucita (Mg(OH) 2 ), podra ser el responsable de la expansin
volumtrica despues de la de-dolomotisacin, debido a la absorcin
total de agua.
GRANULOMETRA:La granulometra es la distribucin de los tamaos de
las partculas de un agregado tal como se determina por anlisis de
tamices (norma ASTM C 136). El tamao de partcula del agregado se
determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas
cuadradas. Los siete tamices estndar ASTM C 33 para agregado fino
tiene aberturas que varan desde la malla No. 100(150 micras) hasta
9.52 mm.A). Granulometra de los Agregados Gruesos, Comnmente se
necesita mas agua y cemento para agregados de tamao pequeo que para
tamaos mayores, para revenimiento de aproximadamente 7.5 cm para un
amplio rango de tamaos de agregado grueso.El numero de tamao se
aplica a la cantidad colectiva de agregado que pasa a travs de un
arreglo mallas.El tamao mximo nominal de un agregado, es el menor
tamao de la malla por el cual debe pasar la mayor parte del
agregado. La malla de tamao mximo nominal, puede retener de 5% a
15% del del agregado dependiendo del numero de tamao. Por ejemplo,
el agregado de numero de tamao 67 tiene un tamao mximo de 25 mm y
un tamao mximo nominal de 19 mm. De noventa a cien por ciento de
este agregado debe pasar la malla de 19 mm y todas sus partculas
debern pasar la malla 25 mm.
Al no usar arena graduada puede aumentar a gran cantidad la
exudacin.El agregado debe ser de granulometra graduada y debe
satisfacer los husos de agregados segn ASTM C33.
B). Granulometra de los agregados Finos, Depende del tipo de
trabajo, de la riqueza de la mezcla, y el tamao mximo del agregado
grueso. En mezclas ms pobres, o cuando se emplean agregados gruesos
de tamao pequeo, la granulometra que ms se aproxime al porcentaje
mximo que pasa por cada criba resulta lo ms conveniente para lograr
una buena trabajabilidad. En general, si la relacin agua cemento se
mantiene constante y la relacin de agregado fino a grueso se elige
correctamente, se puede hacer uso de un amplio rango de
granulometra sin tener un efecto apreciable en la resistencia.Entre
ms uniforme sea la granulometra, mayor ser la economa.Estas
especificaciones permiten que los porcentajes mininos (en peso) del
material que pasa las mallas de 0.30mm (No. 50) y de 15mm (No. 100)
sean reducidos a 15% y 0%, respectivamente, siempre y cuando:1): El
agregado que se emplee en un concreto que contenga ms de 296 Kg de
cemento por metro cubico cuando el concreto no tenga inclusin de
aire.2): Que el modulo de finura no sea inferior a 2.3 ni superior
a 3.1, el agregado fino se deber rechazar a menos de que se hagan
los ajustes adecuados en las proporciones el agregado fino y
grueso.Las cantidades de agregado fino que pasan las mallas de 0.30
mm (No. 50) y de 1.15 mm (No. 100), afectan la trabajabilidad, la
textura superficial, y el sangrado del concreto.El modulo de finura
(FM) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene, conforme a
la norma ASTM C 125, sumando los porcentajes acumulados en peso de
los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y
dividiendo la suma entre 100.El modulo de finura es un ndice de la
finura del agregado entre mayor sea el modo de finura, ms grueso
ser el agregado.El modulo de finura del agregado fino es til para
estimar las proporciones de los de los agregados finos y gruesos en
las mezclas de concreto.
C). Agregados con Granulometra Discontinua, Consisten en solo un
tamao de agregado grueso siendo todas las partculas de agregado
fino capaces de pasar a travs de los vacos en el agregado grueso
compactado. Las mezclas con granulometra discontinua se utilizan
para obtener texturas uniformes en concretos con agregados
expuestos. Tambin se emplean en concretos estructurales normales,
debido a las posibles mejoras en densidad, permeabilidad,
contraccin, fluencia, resistencia, consolidacin, y para permitir el
uso de granulometra de agregados locales. Para un agregado de 19.0
mm de tamao mximo, se pueden omitir las partculas de 4.75 mm a 9.52
mm sin hacer al concreto excesivamente spero o propenso a
segregarse. En el caso del agregado de 38.1 mm, normalmente se
omiten los tamaos de 4.75 mm a 19.0 mm.Una eleccin incorrecta,
puede resultar en un concreto susceptible de producir segregacin o
alveolado debido a un exceso de agregado grueso o en un concreto de
baja densidad y alta demanda de agua provocada por un exceso de
agregado fino. Normalmente el agregado fino ocupa del 25% al 35%
del volumen del agregado total. Para un acabado terso al retirar la
cimbra, se puede usar un porcentaje de agregado fino respecto del
agregado total ligeramente mayor que para un acabado con agregado
expuesto, pero ambos utilizan un menor contenido de agregado fino
que las mezclas con granulometra continua. El contenido de agregado
fino depende del contenido del cemento, del tipo de agregado, y de
la trabajabilidad. Para mantener la trabajabilidad normalmente se
requiere de inclusin de aire puesto que las mezclas con
granulometra discontinua con revenimiento bajo hacen uso de un bajo
porcentaje de agregado fino y a falta de aire incluido producen
mezclas speras.Se debe evitar la segregacin de las mezclas con
granulometra discontinua, restringiendo el revenimiento al valor
mnimo acorde a una buena consolidacin. Este puede variar de cero a
7.5 cm dependiendo del espesor de la seccin, de la cantidad de
refuerzo, y de la altura de colado.Si se requiere una mezcla spera,
los agregados con granulometra discontinua podran producir mayores
resistencias que los agregados normales empleados con contenidos de
cemento similares. Sin embargo, cuando han sido proporcionados
adecuadamente, estos concretos se consolidan fcilmente por
vibracin.
FUNCIONES EN EL CONCRETO:a. Como esqueleto o relleno adecuado
para la pasta (cemento y agua), reduciendo el contenido de pasta en
el metro cbico.b. Proporciona una masa de partculas capaz de
resistir las acciones mecnicas de desgaste o de intemperismo, que
puedan actuar sobre el concreto.c. Reducir los cambios de volumen
resultantes de los procesos de fraguado y endurecimiento, de
humedecimiento y secado o de calentamiento de la pasta.
En la clasificacin ASTM, los suelos se dividen en tres grandes
grupos:Suelos de grano grueso, constituidos por gravas y arenas con
menos del 50% de finos que pasan por el tamiz n 200 ASTM (0,074
mm). Establecindose varios subgrupos en funcin de la granulometra
del suelo y de la plasticidad de la fraccin que pasa por el tamiz n
40 (0,42 mm). Suelos de grano fino, constituidos por los suelos con
50% o ms de finos. Se trata de suelos arcillosos y limosos,
establecindose una subclasificacin en funcin de la relacin entre su
lmite lquido y su ndice de plasticidad y segn que contengan o no
materia orgnica. Los subgrupos se representan sobre unas zonas
establecidas en el grfico de plasticidad. Suelos de estructura
orgnica, constituidos fundamentalmente por materia orgnica fibrosa,
como las turbas. Estos suelos se identifican fcilmente por su color
marrn oscuro y su olor a materia orgnica en descomposicin.
Resistencia que va Adquiriendo el Hormign
Cual es la Funcin del Yeso? El yeso es generalmente agregado al
clinker para regular el fraguado. Su presencia hace que el fraguado
se concluya aproximadamente en 45 minutos. El yeso reacciona con el
aluminato triclcico para formar una sal expansiva llamada
'etringita'.3CaOAl2O3 + 3(CaSO42H2O) + 26H2O
3CaOAl2O33CaSO4.32H2OQu son los aditivos?Los aditivos son
sustancias qumicas naturales o manufacturadas que se adicionan al
concreto (hormign), antes o durante el mezclado del mismo. Los
aditivos ms frecuentemente utilizados son: los agentes
incorporadores de aire, los reductores de agua, los acelerantes y
los retardantes.Por qu utilizar Aditivos?Los aditivos se emplean
para aportarle propiedades especiales el concreto fresco o
endurecido. Los aditivos pueden mejorar las caractersticas de
durabilidad, trabajabilidad o resistencia de una mezcla dada de
concreto6.- LOS ADITIVOSQu son los aditivos? Los aditivos son
sustancias qumicas naturales o manufacturadas que se adicionan al
concreto (hormign), antes o durante el mezclado del mismo. Los
aditivos ms frecuentemente utilizados son: los agentes
incorporadores de aire, los reductores de agua, los acelerantes y
los retardantes.Por qu Utilizar Aditivos?Los aditivos se emplean
para aportarle propiedades especiales el concreto fresco o
endurecido. Los aditivos pueden mejorar las caractersticas de
durabilidad, trabajabilidad o resistencia de una mezcla dada de
concreto. Lo aditivos son utilizados para vencer difciles
situaciones de construccin.Por qu Razores Utilizamos Aditivos? En
el concreto fresco: Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el
contenido de agua.Disminuir el contenido de agua sin modificar su
trabajabilidad.Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla.Crear
una ligera expansin.Modificar la velocidad y/o el volumen de
exudacin.Reducir la velocidad de prdida de asentamiento.En el
concreto endurecido:Disminuir el calor de hidratacin. Desarrollo
inicial de resistencia.Incrementar las resistencias mecnicas del
concreto. Disminuir el flujo capilar del agua.Mejorar la adherencia
concreto-acero de refuerzo.
NORMA ASTM-C497Agrega % del Peso de la MezclaAgrega % de Peso
del Cemento UtilizadoTipo A: Reductor de AguaHasta un 5%0.2% -
0.5%Tipo B: RetardanteHasta un 5%
0.2% - 0.5%
Tipo C: AceleranteHasta un 5%
0.2% - 0.5%
Tipo D: Reductor de Agua RetardanteHasta un 5%
0.2% - 0.5%
Tipo E: Reductor de Agua AceleranteHasta un 5%
0.2% - 0.5%
Tipo F:Super Reductor de AguaHasta un 5%
0.2% - 0.5%
Tipo G:Super Reductor de Agua RetardanteHasta un 5%
0.2% - 0.5%
7.-PROPIEDADESPROPIEDADES QUMICAS:-La propiedad de liga de las
pastas de cemento Portland se debe a la reaccin qumica entre el
cemento y el agua llamada hidratacin.-El cemento Portland no es un
compuesto qumico simple, sino que es una mezcla de muchos
compuestos. Cuatro de ellos conforman el 90% o ms de el peso del
cemento Portland y son: el silicato triclcico, el silicato
diclcico, el aluminato tricalcico y el aluminio ferrito
tetraclcico. -Adems de estos componentes principales, algunos otros
desempean papeles importantes en el proceso de hidratacin. -Los
tipos de cemento Portland contienen los mismos cuatro compuestos
principales, pero en proporciones diferentes.-Los dos silicatos de
calcio, los cuales constituyen cerca del 75% del peso del cemento
Portland, reaccionan con el agua para formar dos nuevos compuestos:
el hidrxido de calcio y el hidrato de silicato de calcio. Este
ltimo es con mucho el componente cementante ms importante en el
concreto. -En la pasta de cemento ya endurecida, estas partculas
forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los
granos sobrantes de cemento sin hidratar; tambin se adhieren a los
granos de arena y a piezas de agregado grueso, cementando todo el
conjunto.-
PROPIEDADES FSICAS:
-Cuando el clinker (el producto del horno que se muele para
fabricar el cemento Portland) se examina al microscopio, la mayora
de los compuestos individuales del cemento se pueden identificar y
se puede determinar sus cantidades. Sin embargo, los granos ms
pequeos evaden la deteccin visual.-El dimetro promedio de una
partcula de cemento tpica es de aproximadamente 10 micras, o una
centsima de milmetro. -Si todas las partculas de cemento fueran las
promedio, el cemento Portland contendra aproximadamente 298,000
millones de granos por kilogramo, pero de hecho existen unos 15
billones de partculas debido al alto rango de tamaos de partcula.
-Las propiedades ingenieriles del concreto, fraguado y
endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional
principalmente dependen del gel del hidrato de silicato de
calcio.-La composicin qumica del silicato de calcio hidratado es en
cierto modo variable, pero contiene cal (CaO) y slice (Si02), en
una proporcin sobre el orden de 3 a 2. El rea superficial del
hidrato de silicato de calcio es de unos 3000 metros cuadrados por
gramo. - Cuando el concreto fragua, su volumen bruto permanece casi
inalterado, pero el concreto endurecido contiene poros llenos de
agua y aire, mismos que no tienen resistencia alguna, menos porosa
sea la pasta de cemento, mucho ms resistente es el concreto.
FinuraSuperficie especifica Blaine3270 cm^2/grEstabilidad de
volumenExpansin de autoclave 0.2%Tiempo de fraguadoPrueba
Vicat:Fraguado inicial2h 48mFinal 3h 55mResistencia a la compresin3
das: 170kg/cm^27 das: 225kg/cm^228 das: 265Kg/cm^2Contenido de
aire9.0%FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE HIDRATACIN:
El yeso, que es adicionado en el molino de cemento durante la
molienda del clinker, acta como regulador de la velocidad inicial
de hidratacin del cemento Portland.
La finura de molienda
Los aditivos.
La cantidad de agua adicionada
La temperatura de los materiales en el momento del mezclado.
8.-NORMALIZACINLa normalizacin en el PER, se lleva a cabo por el
Comit tcnico Permanente de Normalizacin de Cemento y Cales. Tiene a
su cargo a ASOCEM.Inicialmente las normas fueron dados por el ASTM,
luego en el Per se dio con INANTIC que luego fue reemplazado por
ITINTEC.El cemento en el Per es uno de los productos con mayor
numero de normas que datan del proceso de normalizacin en el
Per.Existen:-7 normas sobre especificaciones-1 norma de muestreo-5
normas sobre ediciones-30 normas sobre mtodos de ensayos
LAS NORMAS PARA EL CEMENTO SON:ITINTEC 334.001: Definiciones y
nomenclaturaITINTEC 334.002: Mtodo para determinar la finuraITINTEC
334.004: Ensayo de autoclave para la estabilidad de volumenITINTEC
334.006: Mtodo de determinacin de la consistencia normal y
fraguadoITINTEC 334.007: Extraccin de muestraITINTEC 334.008:
Clasificacin y nomenclaturaITINTEC 334.016: Anlisis qumico,
disposiciones generalesITINTEC 334.017: Anlisis qumico, mtodo usual
para determinar el diosado de silicio,oxido frrico oxido de calcio,
aluminio y magnesio.ITINTEC 334.018: Anlisis qumico, anhidrido
carbnicoITINTEC 334.020: Anlisis qumico, perdida por
calcinacinITINTEC 334.021: Anlisis qumico, residuo insoluble
ITINTEC 334.041: Anlisis qumico, mtodo de determinacin de xidos de
sodio y potasio ITINTEC 334.042: Mtodo para ensayos de resistencia
a flexin y compresin del mortero plsticoITINTEC 334.046: Mtodo de
ensayo para determinar la finura por tamizado hmedo,tamiz N
325ITINTEC 334.047: Mtodo de determinacin del calor de
hidratacinITINTEC 334.048: Mtodos de determinacin del contenido de
aire del mortero plstico.
9.- CARACTERSTICAS DE LOS CEMENTOS PERUANOSCaractersticas Fsicas
de los Cementos Peruanos
Caractersticas Qumicas de los cementos Peruanos
10.- SEGURIDAD NEN EL USO DEL CEMENTO
11.- ALGUNOS DATOS
1.-El carbonato de sodio puede causar fraguados muy rpidos, en
tanto que lo bicarbonatos pueden acelerar o retardar el fraguado.
2.-En concentraciones fuertes estas sales pueden reducir de manera
significativa la resistencia del concreto 3.-Cuando la suma de las
sales disueltas exceda 1,000 ppm, se deberan realizar pruebas para
analizar su efecto sobre el tiempo de fraguado y sobre la
resistencia a los 28 das. 4.-Las aguas con concentraciones de
hidrxido de sodio de 0.5% del peso del cemento, no afecta en gran
medida a la resistencia del hormign mayores concentraciones pueden
reducir la resistencia del hormign 5.-El hidrxido de potasio en
concentraciones menores a 1.2% por peso de cemento tiene poco
efecto en la resistencia del hormign desarrollada por ciertos
cementos, pero la misma concentracin al ser usada con otros
cementos puede reducir sustancialmente la resistencia a los 28
das.
PRODUCCIN DEL CEMENTO
12.-CONCLUIONESEn este trabajado podemos observar el proceso de
fabricacin del cemento Portland, as como los principales
componentes y las propiedades qumicas y fsicas de este cemento. Por
lo que cabe en los campos de aplicacin determinamos que el cemento
Portland es el de ms uso en comn, adems de su calidad podemos
observar un costo accesible, por lo que lo hace el apropiado para
construcciones en general. Las normas de calidad que rigen que se
sealan en este trabajo son las ms comunes, sin embargo, en cada
planta procesadora de cemento Portland se basan en pruebas
especficas de calidad, por lo que resulta un poco difcil detallar
todas las normas de cada una de las plantas. Podemos concluir que
la hidrlisis y la hidratacin son los factores importantes en el
endurecimiento del cemento, ya que los productos que resultan de la
hidratacin tienen muy baja solubilidad en el agua. Si esto no fuera
cierto, el concreto sera atacado rpidamente al contacto con el
agua.Para poder hacer uso de los agregados, estos deben de
encontrarse limpios, libre de cantidades perjudiciales tales como
el Limo y la materia orgnica.- El material a usarse deber de estar
graduado dentro de los limites establecidos en la N.T.P 400.037.-
La porosidad del concreto disminuye la resistencia de ste y aumenta
su permeabilidad.
13.-BIBLIOGRAFAwww.mtas.es/insht/ipcsnspn/nspn1425.htmwww.escolar.com/article-php-sid=73.htmlEnciclopedia
Microsoft Encarta 2002. 1993-2001 Microsoft Corporation. Reservados
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