AGLOMERANTES 1

[ ] TECNOLOGÍA DE MATERIALES

AGLOMERANTES

Se llaman materiales aglomerantes aquellos materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de poderse moldear, de adherirse fácilmente a otros materiales, de unirlos entre sí, protegerlos, endurecerse y alcanzar resistencias mecánicas considerables.

Son todos aquellos materiales generalmente pétreos blandos, que mezclados con agua se hacen plásticos, formando pasta y que al secarse alcanzan resistencia mecánica, siendo los aglomerantes típicos, la arcilla, yeso, cal y cemento.

Los aglomerantes más utilizados son el yeso, la cal, y el cemento. Se clasifican, según su composición, en:

Primarioso Yesoo Calo Cemento

Secundarioso Morteroo Hormigón

Materiales bituminososo Betúno Asfaltoo Alquitrán

Tipos de aglomerantes

Aglomerantes aéreos: los que endurecen en contacto con el aire. Aglomerantes hidráulicos: los que pueden endurecer en contacto con el aire y sumergidos en

agua.

1. ARCILLAS

Son aquellas sustancias, provenientes de la descomposición de rocas, que poseen plasticidad cuando se les humedece y que así humedecidas si se les moldea, después de secas, conservan la forma que han recibido, pero además, sometidas al fuego, después de moldeadas, a la temperatura del rojo o aún mayor, adquieren dureza y resistencia asimilable a las de las rocas naturales.

a. Composición: El mineral básico de las arcillas recibe el nombre de caolín, el cual es un silicato hidratado de composición compleja y cuya fórmula química (Al2O3.2SiO2.H2O) ó (H4Al2Si2O9). Es de color blanco o casi blanco, de estructura terrosa, grano fino, encontrándose en yacimientos sedimentarios. El caolín con impurezas características forma las diversas arcillas. Entre esas impurezas se tiene: sílice, óxido férrico, magnesia, anhídrido carbónico, carbonatos de cal y hierro, algunas veces cloruro sódico y alumbre; y en mezcla menos perfecta, trozos de cuarzo, feldespato, mica, humus, etc.

Ing. Edison Palma Vañez Pág. 1


b. Clasificación: Las arcillas se clasifican en varias ramas, las cuales veremos a continuación: Según su mayor o menor plasticidad: las arcillas se clasifican en grasas y magras. La plasticidad

es la propiedad según la cual la arcilla embebida con agua se transforma en una masa modelable. Las arcillas grasas son las plásticas por excelencia. Son untuosas al tacto, frotándolas con la uña, cuando están húmedas, presentan una superficie unida y brillante y mojándolas exhalan el olor característico de la tierra en fermentación.Las arcilla magras, son las que poseen muy poca o ninguna plasticidad, se llaman también arcillas áridas.

Por su origen las arcillas se clasifican en residuales y transportadas: Las arcillas residuales, son aquellas que se han formado por descomposición de las rocas, permaneciendo sobre el piso de origen. Entre estas es muy importante el caolín que se ha derivado de la alteración de rocas feldespáticas tales como granito, pegmatita, etc, es de color blanquecino, de composición química definida como un silicato de alúmina hidratado casi puro.Las arcillas transportadas o sedimentarias, son las que han sido arrastradas por un agente tal como el agua, viento, acción glaciar, etc; por esta razón se llaman transportadas, y como después yacen en capas, han sido llamadas también sedimentarias.

Otro tipo de clasificación es de acuerdo a su comercialización:Arcillas caolines: Son arcillas residuales, las más puras, de alto porcentaje de caolinita. Son de alto grado, grano fino. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza, porcelana y papel. Arcillas refractarias: Son arcillas que contienen poco óxido metálico y álcalis, y pueden resistir temperaturas elevadas sin desagregarse, por cuya razón se usan en la construcción de hornos, crisoles, estufas y obras similares.Arcillas de alfarería: Son arcillas semirefractarias de fuerte acción y muy semejantes a las arcillas refractarias. Se emplean en alfarería y cerámica. Arcillas para ladrillos y tejas: Constituyen el tipo más corriente. Son de bajo valor. Se emplean en todas partes para estos productos. Al ser sometidas a la acción del fuego adquieren un color rojo.

c. Propiedades físicas y mecánicas de las arcillas Plasticidad: Es una de las más importantes. Se produce humedeciendo las arcillas. Es mayor

cuando menor es la dimensión de los granos de arcillas (0.005mm). La cantidad de agua para obtener un buen producto cerámico varía con la clase de arcilla y puede oscilar entre 15 y 35% en peso. Aunque la plasticidad es una cualidad tan importante de conocer, no hay métodos para determinarla a priori y cuyos resultados sean satisfactorio, el más simple y al mismo tiempo el más recomendado es apreciarla al tacto, con los dedos, la experiencia personal es de vital importancia.

Resistencia a la tensión: Es importante porque las piezas deben soportar los esfuerzos desarrollados en ellas en su manipulación en las operaciones de moldeado y secado.

Molturación: La textura de las arcillas se determina por análisis granulométrico.



Contracción: De ella depende la dimensión definitiva de las piezas, es usual distinguir la contracción de la arcilla modelada, o sea la producida por la evaporación del agua de la pasta, y aquella que se realiza por la cocción en el horno.

Porosidad: Influye en la cantidad de agua necesaria para preparar las pastas. Fusibilidad: Es la propiedad característica de las arcillas, por la cual sometidas a temperaturas

elevadas se ablanda suavemente y se funden después. Color: Las arcillas son blancas cuando están exentas de óxido de hierro y materia carbonosa,

aparecen coloreadas en amarillo, pardo, rojo y aún verde, por los óxidos de hierro y gris o negro, por las materias carbonosas.

2. YESO

Es un producto preparado a partir de una piedra natural denominada aljez (sulfato de calcio dihidrato: CaSO4· 2H2O), mediante deshidratación, al que puede añadirse en fábrica determinadas adiciones de otras sustancias químicas para modificar sus características de fraguado, resistencia, adherencia, retención de agua y densidad, que una vez amasado con agua, puede ser utilizado directamente. También, se emplea para la elaboración de materiales prefabricados. El yeso, como producto industrial, es sulfato de calcio semihidrato (CaSO4·½H2O), también llamado vulgarmente "yeso cocido". Se comercializa molido, en forma de polvo. Una variedad de yeso, denominada alabastro, se utiliza profusamente, por su facilidad de tallado, para elaborar pequeñas vasijas, estatuillas y otros utensilios.

a. Característica de la piedra de yeso:

Es una roca sedimentaria, formada principalmente por sulfato de calcio y cristalizada por dos moléculas de agua; su fórmula química es: CaSO4.2H2O, o sea un hidrato cálcico. Este mineral puede ser rayado con la uña, es de estructura lameral-granular, y de color blanco, gris rojizo. Se encuentra con impurezas constituidas por arcilla, arenisca, caliza azufre, cloruro de sodio y lignita, principalmente. A medida que es más impuro, el color pasa del gris obscuro, pardo o amarillo. En la naturaleza se encuentra también el sulfato de calcio cristalizado, anhidro, y entonces se llama anhidrita (CaSO4).

Otra variedad del yeso es la selenita, en la cual el yeso se encuentra en cristales grandes, discernibles, separados individualmente, de estructura lamelar.

El alabastro es una piedra a de yeso semejante al mármol blanco y de granulación cristalina. Se usa principalmente en estatuaria. Se diferencia del mármol en que se puede rayar con la uña. Nuestra piedra de Huamanga, es un alabastro.

b. Clases de yeso

Los principales, usados en la industria, son los siguientes, clasificados en grupos de acuerdo con la temperatura de cocción.

Obtenido por cochura de la piedra de yeso temperatura a inferior a 200ºC:



Yeso de Paris: Es el más puro de los manufacturados, molidos en polvo impalpable. Muy blanco. Es usado para modelos de arquitectura y escultura, en medicina osteológica, etc.

Estuco o escayola: Es un yeso de París molido menos finamente. Yeso de empastados: Es el usado en las construcciones. Tiene algunas impurezas naturales,

principalmente arcillas y a veces se agregan ciertas sustancias para retardar la fragua.

Obtenido por cochura de la piedra yesera a temperatura superior a 200ºC

Yesos para pisos: Manufacturados deshidratando completamente piedra yesera. Son de fragua lenta.

Yeso al alumbre, al bórax, etc: Se obtiene agregando a la piedra yesera el producto que les da el nombre. A esta clase pertenecen las pastas industriales denominadas “Mármol artificial”, “Cemento Keene”, Cemento Paros”, etc.

c. Fragua de yeso.

La fragua es la propiedad que tienen todos los aglomerantes por la cual, amasados con proporción conveniente de agua, forman, en un tiempo más o menos variable, pero relativamente corto, una masa solida dotada de coherencia suficiente para ser aprovechada con determinados fines. La fragua del yeso vivo en un proceso complejo que se inicia desde el momento en que se vierte agua para amasarlo, y que pasa sucesivamente por los fenómenos de disolución. Transformación química, saturación, y finalmente, cristalización. Estos fenómenos se producen sobre fracciones de parciales de la masa, en primer lugar, y después toda ella comprometida en esas etapas. Debe llamarse la atención sobre otros dos fenómenos concurrentes con la fragua del yeso; el primero es que esta se produce con aumento de temperatura, que puede alcanzar hasta 20ºC, o sea desprendimiento de calor; y el segundo, que el yeso aumenta de volumen al fraguar. La fragua del yeso se puede retardar agregándole algunos productos orgánicos tales como glicerina, harinas, azúcar, alcohol, sangre y cola de carpintero. En la industria se usa un retardador a base de pelos, soda caustica, y cal viva; la soda caustica reduce el pelo a cola, y la cal actúa como un secante. Como acelerador de la fragua se emplea el alumbre y la sal de cocina.

d. Especificaciones técnicas.

La generalidad de los yesos limeños poseen las siguientes características:

Molturación o grado de finura: pasan la malla14. No menos del 40%, ni más del 75%, pasan la malla 100. (La resistencia a la tracción del yeso, aumenta proporcionalmente a su grado de finura).

Volumen en seco: 1-2 m3 por 1,000 Kg de yeso vivo. Tiempo de fragua: de 16 a 20 minutos. Volumen del agua: el necesario para prepara la pasta, es el 60% del volumen del yeso vivo. Volumen de la pasta: 95% del volumen del yeso vivo.



e. Resistencias.

La generalidad de los pliegos de especificación, prescriben que la resistencia mínima debe ser la de 8 Kg. /cm2, a la tensión, a las 2 horas; y de 16 Kg./cm2 a los siete días , para yesos cocidos en calderas.

Como resistencia a la compresión se suele considerar la de 80 Kg. /cm2, para el yeso de construcción; y de 180 Kg. /cm2 para el de pisos.

3. Cal

Es el producto resultante de la descomposición, por el calor, de las rocas calizas, que son carbonatos cálcicos o carbonatos de calcio. Si las calizas son puras y se calientan a 900ºC, se verifica la siguiente reacción:

CaCaO3 +calor CO2 + Ca O

Es decir que el carbonato cálcico se descompone, originando anhídrido carbónico y oxido de calcio o cal viva. El anhídrido carbónico es gaseoso y se escapa con los humos de la combustión, quedando, pues, como residuo de la combustión el oxido de calcio.

Las piedras de cal o calizas naturales, casi nunca se encuentran puras, ose en forma de carbonato cálcico, sino acompañados de otros cuerpos extraños, principalmente arcilla, magnesia, hierro, azufre, álcalis y materias orgánicas, comunicándole a la cal, proveniente de aquellas, determinadas características. El carbonato cálcico se presenta, en la naturaleza en multitud de formas, siendo muy abundante, se le conoce con los siguientes nombres:

Aragonito, espato de Islandia, Calcita, estalactitas y estalagmitas, Caliza, mármol, Creta, piedra litográfica, etc., etc.

a. Clasificación de la cal.- Las distintas clases de cal se pueden agrupar en la forma siguiente.

Por la acción del agua:

Cal viva Cal apagada

Por su grosura:

Cal de grasa: Se obtiene de una caliza que contiene hasta 5% de arcilla. Esta cal al apagarse forma una pasta ligosa y untuosa al tacto, lo que ha dado origen a su nombre.



Cal árida: Se procede de calizas que aun teniendo menos de 5% de arcilla contiene además de oxido de magnesio en porción superior al 10%.

Cal hidráulica: Es la proveniente de la calcinación de calizas que tienen más de 5% de arcilla y que da un producto que además de los caracteres que poseen los cales grasas, puede endurecerse y consolidarse bajo el agua.

Por refinamiento industrial:

Cemento grappier: Formado por tozos sumamente calcinados obtenido después del apagado de la cal hidráulica, los cuales son molidos constituyendo un material de cementación gracias al silicato de cal que contienen, en grado mayor o menor.

Cemento Lafarge: Usado en EE.UU., siendo un producto similar al anterior.

En el mercado limeño se encuentran las siguientes clases de cal:

De obra.- la más barata contiene impurezas y de color no blanco. Fina.- de color blanco, por la usencia de impurezas. Tamiza.- exenta de grumos o granos gruesos. Hidráulica.- preparada para endurecerse en presencia del agua. Blanca fina.- usada en la preparación del revestimiento decorativo. Cal viva.

4. Cemento

Se denomina cemento a un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto con el agua. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón (en España y el Caribe hispano) o concreto (en México y Sudamérica). Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil.

a. Cemento Portland

El cemento Portland es un conglomerante o cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción utilizada como aglomerante para la preparación del hormigón o concreta. Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Pórtland, en el condado de Dorset. A diferencia de cómo muchos creen, su origen no está relacionado con Portland, Oregón, EEUU.



b. Composición Química

El cemento obtenido tiene una composición del tipo:

64% óxido de calcio

21% óxido de silicio

5,5% óxido de aluminio

4,5% óxido de hierro

2,4% óxido de magnesio

1,6% sulfatos

1% otros materiales, entre los cuales principalmente agua.

Las materias primas que se usan para la fabricación del clinker, aportan con 4 óxidos fundamentales: SiO2, Al2O3, Fe2O3 y CaO, mientras que el MgO, Na2O, y K2O, pueden considerarse como accidentales debido a su pequeño porcentaje. Por consiguiente, la composición química del clinker se presenta por medio del sistema cuaternario:

CaO – SiO2 – Al2O3 – Fe2O3

Estos óxidos vamos a describirlos brevemente de la siguiente manera: OXIDO DE CALCIO: Se ha descrito al estudiar la cal. DIÓXIDO DE SILICIO: Se encuentra en abundancia en la naturaleza, formando parte de

los silicatos, en las variedades cristalizadas cuarzo ß, tridimita r, cristobalita ß y en forma vitrea en la silicie fundida. La sílice pura o cuarzo ß, establece a la temperatura ordinaria, se transforma a 573 °C en cuarzo α, cristalizando en prismas hexagonales ( densidad: 2,65 y dureza: 2,7 ); a 870 °C se obtiene la tridimita α, de las que existen la variedad α, β y r ( densidad: 2,28 ) y a 1 470 °C se forma la cristobalita α ( densidad: 2,33 ), se funde a 1 710 °C ( densidad: 2,20 ) , ocupando este cuarzo vitreo un volumen mayor que el cuarzo β. Para que el cuarzo se transforme en tridimita y

cristobalita hay que calentar muy despacio, pues ordinariamente a los 1 600 °C. Forma una masa vitrea pastosa que no cristaliza al enfriarse. Aunque la Sílice sea químicamente inerte a la temperatura ordinaria, reacciona enérgicamente con las bases, a temperaturas elevadas, formando los silicatos. El bióxido de silicio, a pesar de no unirse directamente con el agua se le considera como anhídrido, formando gases del ácido silícico que, aunque no se hayan aislado, se les puede considerar como hidratos SiO2.H2O ó SiO3H2 ( ácido metasilícico ), y el

SiO2, 2H2O ó SiO4H4 ( ácido ortosilícico ), aun con mas moléculas de agua y bióxido de silicio se forman compuestos muy complejos.

OXIDO DE ALUMINIO: Llamado también alumina, se encuentra en la naturaleza en forma de corindon incoloro, se funde a 2 505 °C, cristalizando en numerosas formas por enfriamiento.



Tiene una densidad de 4 y un a dureza de 9 en la escala de Mohs. La alumina se halla combinada en la arcilla (2SiO2Al2O3.2H2O) y la eliminación de la sílice da origen a la formación de dos óxidos hidratados, el diásporo (Al2O3. H2O), y la hidrargirita ó gibsita (Al2O3. 3H2O), siendo la bauxita

OXIDO FÉRRICO: Es muy abundante en la naturaleza, constituyendo el mineral de hierro llamado oligisto y hematites roja. En el cemento Pórtland se encuentra en dosis pequeñas, pues provienen de las impurezas de las arcillas, pero en los cementos aluminosos alcanzan proporciones importantes procediendo de la bauxita. Este oxido da el color al cemento. Se parece a la alumina, cambiándose principalmente con la cal. Existen dos óxidos férricos hidratados amorfos, uno de color amarillo y el otro rojizo de formula: Fe(OH)3.H2O.

c. Propiedades Fisicoquímica de los cementos Módulo de fundente: Es el módulo o parámetro que nos fija la composición, cualitativa y

cuantitativa de la fase fundida.

MF=%Al2O3%Fe2O3

=1.5−2.5

El modulo de fundentes, es un valor que no afecta a las resistencias a largo plazo, sino tan solo a las resistencias iníciales cuando es elevado. Influye sobre la mayor o menor facilidad de clinkerizacion por su acción sobre la viscosidad de la fase liquida a alta temperatura. Al disminuir su valor, como se consigue normalmente por una adición al crudo de 1% a 2% de Fe2O3, disminuye la temperatura de combinabilidad del clinker; en igualdad de composición deja más CaO disponible aumentando el contenido de silicatos y disminuyendo el contenido de aluminato tricálcico (C 3A). Este es la base para la elaboración de cementos especiales resistentes a la acción agresiva de los sulfatos, limitando el contenido de C3A, entre 3% y 5%. Cuando el M.F., es igual a 0.64, todo el oxido de aluminio forma el ferroaluminato tetracálcico ( C4AF ), en cuyo caso no cristaliza prácticamente el C3A. Este tipo de clinker, constituye el fundamento de los cementos resistentes a los sulfatos.

Módulo Hidráulico: Es la relación entre el óxido de calcio y los demás componentes óxidos primarios del cemento.

MH= %CaO%SiO2+%Fe2O3+%Al2O3

=1.8−2.2

El valor óptimo del modulo Hidráulico, para obtener altas resistencias, es el comprendido entre 1.8 y 2.2. Cuando este valor es inferior a 1.8, el aglomerante tiene resistencias muy bajas y cuando el valor es superior a 2.2, el aglomerante, una vez puesto en obra, sufre al cabo de pocos días o semanas un fenómeno de agrietamiento por expansión, formando grietas centrífugas.

Módulo de los Silicatos: Modulo de Silicatos: El valor limite aproximado es:



MS=%SiO2

%Fe2O3+%Al2O3=1.8−3.5

Cuanto más elevado sea el modulo de silicatos, dentro de su variación normal de 1.8 a 3.5, mayor contenido total de silicatos tricálcico (C3S ) y silicato bicálcico ( C2S ) se tendrá en el clinker o cemento, así como un mayor potencial de resistencia a cualquier plazo

Estándar de cal o factores de saturación de cal: El valor limite aproximado es:

MS= 100CaO2.8SiO2+0.65Fe2O3+1.18 Al2O3

=88−97

El estándar de cal mide el grado de formación de los compuestos cálcicos. Su variación normal, oscila entre 88 – 97, siendo el límite superior el valor que da lugar a una mayor cantidad de silicato tricálcico (C3S), en comparación con análogos contenidos en Al2O3 y Fe2O3 y es, por tanto el más favorable para las resistencias.

Finura de molido: La finura del cemento influye en el calor liberado y en la velocidad de hidratación. A mayor finura del cemento, mayor rapidez de hidratación del cemento y por lo tanto mayor desarrollo de resistencia. Los efectos que una mayor finura provoca sobre la resistencia se manifiestan principalmente durante los primeros siete días. La finura se mide por medio del ensayo del turbidímetro de Wagner (ASTM C 115), el ensayo Blaine de permeabilidad al aire (ASTM C 204), o con la malla No.325 (45 mieras) (ASTM C 430). Aproximadamente del 85% al 95% de las partículas de cemento son menores de 45 micras.

Tiempo de fraguado: Se refiere al fenómeno en que la pasta de cemento se rigidiza hasta que cambia de un estado plástico a sólido. Es diferente el fraguado al endurecimiento: En el endurecimiento la pasta adquiere resistencia, en el fraguado no. El fraguado se define mediante el fraguado inicial y el fraguado final. Las definiciones de fraguado inicial y final son arbitrarios y basados en el aparato de Vicat o las agujas de Gillmore. Si el cemento está expuesto a humedad cuando está almacenado, puede ocurrir un falso fraguado, en el cual el cemento se rigidiza a los pocos minutos de empezar la mezcla.

Hidratación del cemento: Es la reacción química entre las partículas de cemento y el agua. Muchas reacciones químicas ocurren ya que el cemento tiene muchos compuestos químicos. Los aluminatos se hidratan más rápido que los silicatos. La reacción del aluminato tricalcio con el agua es inmediata y libera mucho calor. El yeso se usa para retrasar la velocidad de esta reacción produciendo iones de sulfato. El balance entre el aluminato y sulfato determina la velocidad de fraguado. El cemento de fraguado normal tiene poca concentración de aluminato y sulfato. Permanece manejable por 45min y empieza a solidificarse a las 2-4 horas. Exceso de aluminato y sulfato la manejabilidad dura aproximadamente 10 min y se solidifica entre 1-2 horas. Alto aluminato con bajo sulfato produce un fraguado rápido (10-45 min) o un fraguado instantáneo (<10 min). Bajo aluminato y alto sulfato



produce también un fraguado instantáneo. El silicato tricalcio se hidrata más rápido que el silicato dicalcio, contribuyendo al tiempo de fraguado final y la ganancia de resistencia inicial.

Relación agua – cemento: En 1918 Abrams encontró que la razón del peso del agua al del cemento (w/c ratio) influía en todas las propiedades buenas del hormigón. Ley de Abrams: Para un hormigón totalmente compactado hecho con agregados buenos y limpios, la resistencia y otras características buenas se mejoran disminuyendo la cantidad de agua por unidad de peso de cemento. ¿Porque esto ocurre? La hidratación requiere apenas 0.22-0.25 kg de agua por kilo de cemento. Se debe usar más agua para que la mezcla sea manejable. Esta agua en exceso al evaporarse crean vacios capilares. Los vacios capilares aumentan la porosidad y la permeabilidad del hormigón y reducen su resistencia. Una relación agua-cemento baja también aumenta la resistencia al medio ambiente, provee una buena adhesión entre capas de hormigón, provee una buena adherencia entre hormigón y acero y limita los cambios de volumen debido al secado y humedecido.

Calor de hidratación: El calor de hidratación se define como la cantidad de calor en calorías por gramo de cemento deshidratado, generad o después de una hidratación completa a una temperatura dada. Para que un cemento se endurezca al esparcirle agua, se necesita una reacción química, esta reacción química libera calor y seguirá liberando calor (y por lo tanto ganando resistencia) hasta que cada singular partícula de cemento este hidratada.

d. CALCULO POTENCIAL DE BOGUE SU SIGNIFICADO

El análisis químico no tiene mucho significado en la calidad del cemento. Sin embargo a partir de los análisis químicos se puede efectuar el cálculo de la “Composición Potencial” del clinker, así como el índice de saturación de cal, el modulo de fundentes, el modulo hidráulico y el modulo de silicatos.

Se denomina “Cálculo potencial” a las expresiones y formulas que permiten calcular la composición mineralógica a partir del análisis químico o composición centesimal del cemento. El



fundamento reside en supuestos estados de equilibrio y por consiguiente, solo son aproximados. El cálculo potencial mas empleado es el “calculo potencia de Bogue” con las correspondientes de Lea y Parque. Otras expresiones de Calculo Potencial es debido a Newkirk que introduce en las formulas los componentes minoritarios del cemento.

DERIVACIÓN DEL CÁLCULO POTENCIAL DE BOGUE: En la derivación de las ecuaciones se asume lo siguiente:

- No hay vidrios presentes material no cristalino).- Todo el SO3 se combina como SO4Ca.- Todo el Fe2O3 y Al2O3 se combina como C4AF y C3A.- Todo el CaO (excepto la cal libre y el que se combino como SO 4Ca, y C3A), se combina con el

SiO2 para formar una mezcla de C2S y C3S. Para efectuar pasa a paso los cálculos se necesita también de las formulas de los compuestos, sus pesos moleculares y las proporciones de combinación de óxidos.

e. CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS

De acuerdo a las normas nacionales ITINTEC y a las internacionales A. S. T. M., los cementos están clasificados en dos grandes grupos:

Cementos Pórtland Comunes: La norma C – 150 de la A. S. T.M., clasifica al cemento Pórtland común en cinco tipos diferentes, de acuerdo a las proporciones relativas de los cuatro componentes mineralógicos principales y a las condiciones de uso, los cuales son:

Cemento tipo I 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 específicos, como a los sulfatos del suelo o del agua, o a aleaciones perjudiciales de temperatura, debido al calor generado en la hidratación. En el Perú, 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

-2 0.1 – 0.2% o sulfatos en agua: 150 – 1,500 p.p.m. ) o en aquellos casos en que se requiere moderado calor de hidratación. 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. Además, de las propiedades que caracteriza al cemento tipo I, estos cementos presentan menores cambios de volumen, menor tendencia a la exudación, moderada resistencia al ataque de sulfatos y menor generación de calor de hidratación. En el Perú, se fabrica únicamente el cemento Andino Tipo II.

Cemento Tipo III o de rápido Endurecimiento: Este tipo de cemento permite obtener con rapidez elevadas resistencias, usualmente en una semana o menos. A los 28 días, la diferencia de Resistencia con el cemento Tipo I, tiende a desaparecer. La alta resistencia inicial puede lograrse por modificaciones en la dosificación de crudos de la composición química, a fin de obtener un porcentaje más alto de C3S; o por un incremento en la finura del cemento, dado que se obtiene



una mayor área superficial, la cual expuesta a la acción del agua dará lugar a una hidratación y endurecimiento más rápidos. Si bien, con inicial más alta, esta principalmente expuesto a procesos de agrietamiento por contracción por secado. Igualmente, debido a los altos porcentajes de C3S y C3A, o al mayor grado de finura, la generación de calor es más alta que en los cementos Tipo I. Este tipo de retirar los moldes o encofrandoslo mas pronto que sea posible, o cuando la estructura se debe poner en servicio rápidamente. También se puede usar en climas fríos, pues, su uso, permite reducir el periodo de curado controlado. En el Perú, no se fabrica este tipo de cemento.

Cemento Tipo IV o De Bajo Calor de Hidratación: Este tipo de cemento se fabrica para ser empleado donde el grado y la cantidad de calor generado se debe reducirla mínimo, es decir, en aquellos casos en que se requiere un bajo calor de hidratación. Sus características principales son: altos porcentajes de C2S y C4AF; lenta generación de calor; buena resistencia a la acción de los sulfatos; lento desarrollo de resistencia a la comprensión 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 presas de gravedad, donde la elevación producida en la temperatura por el calor generado durante el endurecimiento es un factor crítico. Dada su lenta velocidad de hidratación, en general, es inadecuado para la construcción de estructuras normales, dado que requiere un curado de por lo menos 21 días para obtener un adecuado desarrollo de resistencia a la compresión y al interperismo. No existe en el mercado nacional.

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 acción de los sulfatos ( sulfatos soluble en gua presente en el suelo como: SO4 = 0.2 – 2% o sulfato en agua: 1,500 – 10,000 ppm. ), la cual se obtiene por un alto contenido de C3A ( menor del 5% ). El contenido de silicatos cálcicos hace que este tipo de cemento tenga alta resistencia a compresión, aunque su desarrollo de resistencia aumenta más lentamente que en el cemento Tipo I. El calor generado durante la hidratación no difiere fundamentalmente del de los cementos tipo IV. Por sus características es el cemento que más se aproxima al cemento ideal. En el Perú, existe el cemento Pacasmayo y el Cemento Andino, correspondiente a este tipo.


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