Cement o
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TECNOLOGIA DEL
CONCRETO CAPITULO 3
CEMENTO
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CEMENTO
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CEMENTO
- Cemento Pórtland
Según la Norma Técnica Peruana NTP 334.009, el cemento
Pórtland es un cemento hidráulico producido mediante la
pulverización del Clìnker compuesto esencialmente por
silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente
una o más de las formas sulfato de calcio como adición
durante la molienda
Cemento Pórtland = Clinker Pórtland + Yeso
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CEMENTO
- Cemento Pórtland Puzolànico:
Es aquel cemento que contiene puzolana se
obtiene por la pulverización conjunta de una
mezcla de clìnker Pórtland y puzolana con
adición de Sulfato de calcio.
. El contenido de puzolana debe estar
comprendido entre 15 y 40% en peso total.
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CEMENTO
- Materias primas del cemento Pórtland
a. Materiales calcáreos: Deben tener un adecuado contenido de
carbonato de calcio (Co3Ca) que será entre 60% a 80%, y no deberá tener mas de 1.5% de magnesia. Aquí tenemos a las margas, cretas y calizas en general estos materiales suministran el óxido de calcio o cal.
b. Materiales arcillosos: Deben contener sílice en cantidad entre 60% y 70%. Estos materiales proveen el dióxido de silicio o sílice y también el óxido de aluminio o alúmina, aquí tenemos a las pizarras, esquistos y arcillas en general.
c. Minerales de fierro: Suministran el óxido férrico en pequeñas cantidades. En algunos casos éstos vienen con la arcilla.
d. Yeso: Aporta el sulfato de calcio.
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FABRICACIÓN DEL CEMENTO
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FABRICACION DEL CEMENTO
1.- Extracción de la materia prima:
2.- Reducción de la Caliza y su homogenización
3.- Molienda
4.- Obtención Clinker - Horneado
5.- Obtención del Cemento
6.- Envase y Despacho del cemento
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CEMENTO
Compuestos Químicos
Durante la calcinación en la fabricación del clinker de cemento Pórtland los óxidos se combinan con los componentes ácidos de la materia prima entre si dando lugar a cuatro importantes compuestos.
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Designación
Fórmula
Abreviatura
Porcentaje
Silicato tricálcico
3CaO.SiO2
C3S
30% a 50%
Silicato dicálcico
2CaO.SiO2
C2S
15% a 30%
Aluminato tricálcico
3CaO.Al2O3
C3A
4% a 12%
Ferro aluminato
tetracálcico
4CaO.Al2O3.Fe2O3
C4AF
8% a 13%
Cal libre
CaO
Magnesia libre
(Periclasa)
MgO
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CEMENTO
Propiedades de los compuestos principales
a. Silicato Tricálcico (C3S), conocido también como alita.
• Se hidrata y endurece rápidamente
• Es el más importante de los compuestos del cemento
• Determina la rapidez o velocidad de fraguado
• Determina la resistencia inicial del cemento
• Libera gran cantidad de calor de hidratación es equivalente a 120 cal/gr. Este compuesto tiene mucha importancia en el calor de hidratación de los cementos
• Contribuye una buena estabilidad de volumen
• Contribuye a la resistencia al intemperismo
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CEMENTO
b. Silicato Dicálcico (C2S), conocido también como belita. • Contribuye con las resistencias a edades mayores a una
semana
• Por su porcentaje en el clinker es el segundo en importancia
• Se hidrata y endurece con lentitud
• Alcanza elevada resistencia a la compresión a largo plazo (después de prolongado endurecimiento)
• El valor de hidratación es equivalente a 63 cal/gr
• Contribuye a la resistencia al intemperismo junto al C3S
• Su contribución a la estabilidad de volumen es regular
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CEMENTO
c. Aluminato Tricálcico (C3A) • Es el primero en hidratarse, o sea fragua con mucha
rapidez (hidratación violenta)
• Libera gran cantidad de calor durante los primeros días de la hidratación
• Incide levemente en la resistencia mecánica
• Tiene baja resistencia al intemperismo (acción del hielo y deshielo)
• Tiene mala estabilidad de volumen
• Escasa resistencia a la acción del ataque de los sulfatos y ataques químicos
• Calor de hidratación equivalente a 207
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CEMENTO
d. Ferro Alumínato Tetra calcico (C4AF)
• Reduce la temperatura de formación del clinker
• Rápida velocidad de hidratación
• El calor de hidratación es equivalente a 100 cal/gr (moderado)
• En la resistencia mecánica no esta definida su influencia
• La estabilidad de volumen es mala
• Influye en el color final del cemento
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
Los componentes principales del clinker están presentes en este entre 90% y 95% del total. El resto corresponde a los compuestos secundarios
- oxido de cal libre
- óxido de Magnesia
- óxido de sodio y potasio
- cantidades pequeñas de otros óxidos
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
- oxido de cal libre.- Es un componente accidental
que puede deberse a:
- Una combinación imperfecta de la cal con otros
materiales (inadecuada cocción del clinker)
- Defectos de dosificación, homogenización del
crudo
- Deficiencia de enfriamiento del clinker
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
- oxido de cal libre.-
INCOVENIENTES
La cal libre en presencia de agua o de sustancias ácidas forma sales de calcio las cuales dan origen a expansiones , agrietamientos y desmoronamientos del concreto, investigadores alemanes sitúan dentro del grupo de cal libre al hidróxido de calcio
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
- oxido de cal libre.-
CONTROL
El contenido de cal libre debe ser inferior al 2%. A partir de valores superiores de 2.5% puede obtenerse ensayos en Autoclave con una expansión superior a 1% . La Norma menciona que una pasta de cemento no debe tener una expansión mayor a 0.8% cuando es ensayada en el Autoclave
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
- oxido de Magnesio.-
Origen
Frecuentemente acompaña al óxido de calcio, puede provenir tanto de las materias primas calizas como de las arcillosas. Es un factor determinante de la calidad del cemento , cuando la cantidad de MgO es superior al 5% en el clinker, el cemento puede ser expansivo
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
- oxido de Magnesio.-
Limitaciones de la Norma
La Norma ASTM C 150 para cementos
portland ha fijado en 5% el contenido
máximo de óxido de magnesio en los
cementos tipo I,II,III y IV y en 4% en el
cemento tipo V
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
- Öxido de Sodio y Potasio.-
Concepto
Conocidos también como álcalis, son
acompañantes inevitables de la materia
prima del cemento.
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CEMENTO COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
- Öxido de Sodio y Potasio.-
Inconvenientes
En pequeñas cantidades se considera
inocuo, cuando sobrepasan determinados
porcentajes pueden ser nocivos porque
reaccionan con determinados compuestos
presentes en algunos agregados (formas de
sílice, tridimita, cristobalita,heulandita, ópalo, calcedonia) .
Esta reacción da origen a expansión con
destrucción del concreto.
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
- Óxido de Sodio y Potasio.-
Límites permisibles
La Norma ASTM C 150 indica que el
cemento portland normal no deberá
contener más del 0.6 % de álcalis en
peso del cemento
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CEMENTO
COMPUESTOS SECUNDARIOS.-
OTROS COMPUESTOS SECUNDARIOS
Oxido Ferroso
Bióxido de titanio
Anhídrido Fosfórico
Azufre Libre
Óxido Mangánico
Oxido de Estroncio
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CEMENTO
Propiedades del cemento
a. Finura o Fineza
Grado de molienda del polvo, se expresa por la superficie específica, en m²/kg.
Importancia: A mayor finura, crece la resistencia, pero aumenta el calor de hidratación y cambios de volumen.
A mayor finura del cemento mayor rapidez de hidratación del cemento y mayor desarrollo de resistencia.
Ensayos para determinarlo:
• Permeabilimetro de Blaine
• Turbidimetro de Wagner
Permeabilimetro de
Blaine
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CEMENTO
b. Peso Especifico
Referido al peso del cemento por unidad de volumen, se expresa en gr/cm³. En el laboratorio
se determina por medio de:
• Ensayo del Frasco de Le Chatelier (NTP 334.005
Importancia: Se usa para los cálculos en el diseño de mezclas
Los pesos específicos de los cementos Pórtland son de aproximadamente 3.15
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CEMENTO c. Tiempo de Fraguado Es el tiempo entre el mezclado (agua con
cemento) y la solidificación de la pasta. Se expresa en minutos. Se presenta como: El tiempo de Fraguado Inicial y El tiempo de Fraguado Final.
En el laboratorio existen 2 métodos para calcularlo
• Agujas de Vicat : NTP 334.006 (97)
• Agujas de Gillmore : NTP 334.056 (97)
Importancia: Fija la puesta correcta en obra y endurecimiento de los concretos y morteros.
Aguja de Vicat
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CEMENTO
d. Resistencia a la Compresión
Mide la capacidad mecánica del cemento a soportar una fuerza externa de compresión .
Es una de las más importantes propiedades, se expresa en kg/cm².
En el laboratorio se determina mediante:
• Ensayo de compresión en probetas cúbicas de 5 cm de lado (con mortero cemento-arena normalizada): NTP 334. 051 (98)
Se prueba a diferentes edades : 1,3,7, 28 días.
Importancia: Propiedad que decide la calidad de los cementos
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CANTIDAD APROXIMADA DE CALOR GENERADA
EN LOS PRIMEROS SIETE DIAS.
e. Calor de Hidratación
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CALOR DE HIDRATACION DE LOS
COMPUESTOS
Es el calor que se genera por la reacción ( agua + cemento ) exotérmica de la hidratación del cemento, se expresa en cal/gr.y depende principalmente del C3A y el C3S . En el laboratorio se determina mediante:
• Ensayo del Calorímetro de Langavant o el de la Botella Aislante. Se emplea morteros estándar: NTP 334.064
COMPUESTOS ( CAL/GR) C2 S 62 C3 S 120 C3 A 207 C4 AF 100
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CEMENTO
f. Estabilidad de Volumen
Representa la verificación de los cambios volumétricos por presencia de agentes expansivos,
Se expresa en %. En el laboratorio se determina mediante:
• Ensayo en Autoclave : NTP 334.004 (99)
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CEMENTO
G. Contenido de aire Mide la cantidad de aire atrapado o retenido
en la mezcla (mortero), se expresa en % del volumen total. En el laboratorio se determina mediante:
• Pesos y volúmenes absolutos de mortero C-A en molde cilíndrico estándar: NTP 334.048
Importancia: Concretos con aire atrapado disminuye la resistencia (5% por cada 1 %)
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CEMENTO
Tipos de cementos
a. Cementos Pórtland sin adición
- Tipo I: Para usos que no requieran propiedades especiales de cualquier otro tipo
- Tipo II: Para uso general y específicamente cuando se desea moderada resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratación
- Tipo III: Para utilizarse cuando se requiere altas resistencias iniciales
- Tipo IV: Para emplearse cuando se desea bajo calor de hidratación
- Tipo V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfates.
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CEMENTO b.Cementos Pórtland Adicionados
- Cementos Pórtland Puzolánicos (NTP 334.044 )
-Cemento Pórtland Puzolánico Tipo IP: Contenido de puzolana entre 15% y 40%.
- Cemento Pórtland Puzolánico Modificado Tipo I (PM) : Contenido de puzolana menos de 15%.
- Cementos Pórtland de Escoria ( NTP 334.049 )
- Cemento Pórtland de Escoria Tipo IS : Contenido de escoria entre 25% y 70%
- Cemento Pórtland de Escoria Modificado Tipo I (SM) : Contenido de escoria menor a 25%
- Cementos Pórtland Compuesto Tipo 1 (Co) (NTP 334.073): Cemento adicionado obtenido por la pulverización conjunta de Clinker Pórtland y materiales calizos (travertino), hasta un 30% de peso
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CEMENTOS PORTLAND NTP 334. 009
TIPO I Cemento Portland para uso general que no
requiera propiedades especiales
TIPO II Cemento Portland para uso general y
específicamente cuando se desea moderada
resistencia a los sulfatos
TIPO II (MH) Cemento Portland para uso general y
específicamente cuando se desea moderada calor de
hidratación y moderada resistencia a los sulfatos
TIPO III Cemento Portland para ser utilizado cuando se
requiera resistencias iniciales altas
TIPO IV Cemento Portland para usar cuando se requiera
baja calor de hidratación
TIPO V Cemento Portland para usar cuando se requiera
altas resistencias a los sulfatos
![Page 35: Cement o](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022051401/563db90c550346aa9a9982c8/html5/thumbnails/35.jpg)
CEMENTOS ADICIONADOS NTP 334. 090
TIPO IS Cemento Portland con escoria de alto
horno
TIPO IP Cemento Portland Puzolánico
TIPO IL Cemento Portland – Caliza
TIPO I(PM) Cemento Portland Puzolánico
Modificado
TIPO IT Cemento Portland adicionado Ternario
TIPO ICo Cemento Portland Compuesto
![Page 36: Cement o](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022051401/563db90c550346aa9a9982c8/html5/thumbnails/36.jpg)
CEMENTOS PORTLAND ESPECIFICACIÓN DE LA
PERFOMANCE NTP 334,082
Tipo GU: Cemento Portland para construcciones
generales. Usar cuando no se requieran
propiedades especiales
Tipo HE: de alta resistencia
Tipo MS: De moderada resistencia a los sulfatos.
Tipo HS: De alta resistencia a los sulfatos
Tipo MH: De moderada calor de hidratación.
Tipo LH: De bajo Calor de Hidratación
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USOS
Portland Tipo I Este cemento está destinado al uso común y corriente en construcciones de concreto y trabajos de albañilería. Su uso está recomendado en todas aquellas obras en las cuales no se requieren características y/o especificaciones de otros tipos especiales de cemento. Este cemento se recomienda para la construcción de estructuras de edificios, estructuras industriales, viviendas unifamiliares, conjuntos habitacionales, y todas aquellas obras que se construyan sobre terrenos con exposición menor de 150 p.p.m.' de sulfato soluble en agua.
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Portland Tipo II
Este cemento esta destinado a obras de concreto en general, principalmente donde se requiera una resistencia moderada a la acción de los sulfatos alcalinos (Tipo MS) y/o cuando se requiera un moderado calor hidratación (Tipo MH). Se recomienda para estructuras de edificios, estructuras industriales, puentes, obras portuarias, tuberías de concreto, perforaciones, y todas aquellas obras que requieren soportar la acción moderada de los suelos ácidos y/o aguas subterráneas.
![Page 39: Cement o](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022051401/563db90c550346aa9a9982c8/html5/thumbnails/39.jpg)
Portland Tipo V
Este cemento esta destinado a obras, es un cemento especial que además de reunir las cualidades del Cemento Portland tipo II, es usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos .Se recomienda su uso en estructuras de canales, alcantarillas, túneles y sifones con suelos y aguas que contengan alta concentración de sulfatos, así como de obras portuarias que estén permanentemente expuestas a la acción de las aguas marinas.
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Portland Tipo I (PM)
Este cemento está destinado a construcciones generales de concreto y cuando así sea especificado por el constructor, este cemento puede ser usado en obras que requieran una moderada resistencia a sulfatos. Este cemento Hidráulico producido mediante la molienda conjunta de clinker, puzolana y yeso, en el cual la puzolana esta presente en no más del 15% en la masa del cemento portland puzolanico.
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Portland Tipo I (P)
Este cemento está destinado a construcciones generales de concreto y cuando así sea especificado por el constructor, este cemento puede ser usado en obras que requieran una moderada resistencia a sulfatos. Este cemento Hidráulico producido mediante la molienda conjunta de clinker, puzolana y yeso, en el cual la puzolana esta presente entre 15% y 40% en la masa del cemento portland
![Page 42: Cement o](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022051401/563db90c550346aa9a9982c8/html5/thumbnails/42.jpg)
EMPRESA
TIPOS DE CEMENTO QUE
PRODUCE
Cementos Lima S A
Sol I, Sol II, Supercemento Atlas
IP
Cementos Pacasmayo S A
Pacasmayo I, Pacasmayo II,
Pacasmayo V,
Pacasmayo MS-ASTM C-1157 ,
Pacasmayo IP,
Pacasmayo ICo (COMPUESTO
)
Cemento Andino S A
Andino I, Andino II, Andino V,
Andino IPM
Cementos Selva
Cemento Pórtland Tipo I, Tipo II,
Tipo V
,Puzolanico 1P,Compuesto 1Co
Yura SA
Yura Tipo I, Yura IP, Yura IPM,
Tipo V, Tipo II
HE, HS
Cemento Sur S A
Rumi I, Inti 1PM, Portland tipo II,
Portland Tipo V.
Cemento Rioja S.A.
Cemento Pórtland Tipo IPM
![Page 43: Cement o](https://reader034.fdocuments.ec/reader034/viewer/2022051401/563db90c550346aa9a9982c8/html5/thumbnails/43.jpg)
TIPOS Y CLASES DE CEMENTO
Empresas
Cemento Portland C. Portland Adicionados
I II V IP I(PM) MS I Co
Cemento Andino (1) (1) (1)
Cementos Lima (1)
Cementos Pacasmayo
Cementos Selva (1) (1)(2) (1)(2)
Cementos Sur (2) (2)
Yura (2) (2)
(1) de bajo contenido de álcalis
(2) a pedido
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Exposición
a sulfatos
Sulfatos
solubles en
agua (SO4)
en el suelo
Sulfatos (SO4)
en el agua, ppm
Tipo
Cemento
Concreto con
agregado de
peso normal
rel. a/c máx en
peso
Concreto con
agregado de
peso normal y
ligero Resist.
Comp. mínma
MPa
Insignificante
0<SO4<0.1
0<SO4<150
--
--
--
Moderada
0.1<SO4<0.2
150<SO4<1500
II, IP, MS,
IPM
0.50
40
Severa
0.2<SO4<2.0
1500<SO4<10,000
V
0.45
45
Muy severa
SO4>2.0
SO4>10,000
V más
puzolana
0.45
45
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CEMENTO
Almacenamiento del cemento
° Ubicación y características del área donde se asienta la construcción.
° Espacios disponibles.
° Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronograma de la obra
° Consumo máximo y duración del periodo en el cual se realiza la mayor producción de concreto.
° Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales.
° Stock mínimo que es conveniente mantener.
° Ubicación de las mezcladoras o central de mezcla.
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BIBLIOGRAFIA
Naturaleza y Materiales del Concreto – Enrique Rivva
López
Tecnología del Concreto - A.M. Neville y j.j. Brooks