UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAENUNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN

TECNOLOGIA DEL CONCRETO TECNOLOGIA DEL CONCRETO

Período 2014 - II Período 2014 - II

Ing. P. A. C. DIng. P. A. C. D

EL CEMENTO

El cemento es el ingrediente activo que interviene en menor cantidad, sin embargo es el que define las tendencias del comportamiento

La mayoría de beneficios que obtenemos del concreto provienen del cemento asimismo la mayoría de problemas ..................

PROPORCIONES TIPICAS EN VOLUMEN ABSOLUTO DE LOS

COMPONENTES DEL CONCRETO

Aire = 1 % a 3 %

Cemento = 7 % a 15 %

Agua = 15 % a 22 %

Agregados 60 % a 75 %

Aditivos = 0.1 % a 0.2 %

Conceptos Básicos sobre el Conceptos Básicos sobre el comportamiento del cementocomportamiento del cemento

Pese a intervenir en tan pequeña proporción su efecto es determinante en el concreto.

La mayoría de beneficios en el concreto provienen del cemento.

La mayoría de problemas en el concreto provienen del cemento.

Para conocer el comportamiento del concreto hay que conocer el comportamiento del cemento

FABRICACION DEL CEMENTO Rocas : Calizas + Areniscas + Arcillas +

+ 1300ºC = Clinker Clinker + Yeso + Molienda =

!CEMENTO!

Materias Primas

Descomposición de la cal

Formación inicial de Silicato dicálcico

Formación de Silicato tricálcico

Zona de dehydration deshidratación

Zona de calcinación zone

Zona formación clinker

Zona enfriamiento

Þ C 450 800 1200 1350 1550 Temperatura

Descomposición de la arcilla

Formación de compuestos iniciales compounds

clinker

Calor

Agua libre

Esquema del proceso de fabricación del cemento

 

   

 

95%

 

     

   

5%

Minerales Varios

Componente Químico

Procedencia Usual

 

Oxido de Calcio (CaO) Rocas Calizas

Oxido de Sílice (SiO2) Areniscas

Oxido de Aluminio (Al2O3)

Arcillas

  Oxido de Fierro (Fe2O3)

Arcillas, Mineral de Hierro, Pirita

Oxidos de Magnesio, Sodio,

Potasio, Titanio, Azufre,

  Fósforo y Manganeso  

     

Oxido Componente

Porcentaje Típico

Abreviatura

CaO 61% - 67% C

SiO2 20% - 27% S

Al2O3 4% - 7% A

Fe2O3 2% - 4% F

SO3 1% - 3%  

MgO 1% - 5%  

K2O y Na2O 0.25% - 1.5%  

FORMULAS DE BOGUE (Composición Potencial) : Si Al2O3/Fe2O3 0.64 : C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 6.718Al2O3 - 1.43Fe2O3 - 2.852SO3

 C2S = 2.867SiO2 - 0.7544C3S C3A = 2.65Al2O3 - 1.692Fe2O3

 C4AF = 3.04Fe2O3

  Si Al 2O3/Fe2O3 0.64 se forma (C4AF+C2AF) y se calcula: (C4AF+C2AF) = 2.1Al2O3 + 1.702Fe2O3

  y en cuyo caso el Silicato Tricálcico se calcula como: C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 4.479Al2O3 - 2.859Fe2O3 - 2.852SO3

COMPOSICION DEL CEMENTO PORTLAND.  a) Silicato Tricálcico (3CaO.SiO2 --> C3S--> Alita- Resistencia inicial (en la primera semana) y tiene mucha importancia en el calor de hidratación. b) Silicato Dicálcico (2CaO.SiO2--> C2S--> Belita).- Define la resistencia a largo plazo y tiene incidencia menor en el calor de hidratación. c) Aluminato Tricálcico (3CaO.Al2O3)--> C3A).- Con silicatos condiciona fraguado violento actuando como catalizador yeso (3% - 6%) .Responsable resistencia a los sulfatos Sulfoaluminatos expansivos. d) Alumino-Ferrito Tetracálcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3-->C4AF--Celita).- Velocidad de hidratación y secundariamente en el calor de hidratación. e) Oxido de Magnesio (MgO).-Componente menor, > 5% problemas expansión en la pasta hidratada y endurecida. f) Oxidos de Potasio y Sodio (K2O,Na2O-->Alcalis).- Reacciones químicas con ciertos agregados, solubles en agua florescencias con agregados calcáreos. g) Oxidos de Manganeso y Titanio (Mn2O3,TiO2).- Coloración, resistencia a largo plazo pero en menor orden.

Mecanismo de hidratación del Mecanismo de hidratación del CementoCemento

Fraguado Inicial ( Caso Junta fría )

Estado Plástico

Endurecimiento

Fraguado Final

Estructura del cemento Estructura del cemento hidratadohidratado

Poros de gel

Gel de cemento (parte solida de la pasta, resul

tado de la reacción química cemento-agua)

Poros por aire atrapado

Poros capilares

Poros por aire incorporado

Resistencia en compresión vs Relación Agua/Cemento

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Relación Agua/cemento en peso

Res

iste

ncia

en

com

pres

ión

f´c e

n kg

/cm

2

Tipos de Cemento : Los Estandard Tipos de Cemento : Los Estandard o no mezcladoso no mezclados

Tipo II : Mediana Resistencia Sulfatos, calor moderado, f´c lento.

Tipo I : Uso general, alto calor, f´c rápido

Tipo III : Alto calor, f´c muy rápido, baja resistencia sulfatos. Tipo IV : Muy bajo calor, f´c muy lento Tipo V : Muy resistente sulfatos bajo calor, f´c muy lento

Desarrollo de la resistencia en compresión en % de la resistencia a 28 días

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V

28días 90días 180días 1año 2 años 5 años7días 14días 21días

Desarrollo del calor de hidratación vs tiempo para cementos estandard

0

20

40

60

80

100

120

Cal

oría

s po

r gr

amo

de c

emen

to

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V

14días 28días 1 año1día 3días 7días 90días 180días

Tipos de Cemento : Los Tipos de Cemento : Los adicionados o mezcladosadicionados o mezclados

Tipo IP : Uso general, hasta 15 % a 40% puzolana. Menor calor, f´c después 28 días

Tipo IPM : Uso general, hasta 15% puzolana. Menor calor, f´c después 28 días Tipo MS : Mediana resistencia a sulfatos, hasta 25% escoria, menor calor, f´c después 28 días Tipo ICo : Uso general, hasta 30% filler calizo. Menor calor, f´c después 28 días

Las FábricasLas Fábricas

de Cementode Cemento

en elen el

PerúPerú

CementosRioja

CementosPacasmay

o

CementosLima

CementoAndino

CementosYura

CementosSur

 

Fabricante

Ubicación de la Fábrica Tipos de cemento que producen

Cementos Lima S.A.46%

Lima Tipo I (Sol I) Tipo IP (Atlas)Tipo II (Sol II)

Cemento Andino S.A.19%

Tarma - Junín Tipo I (Andino I) Tipo II(Andino II)Tipo V (Andino V) Tipo IPM (Andino IPM)

Yura S.A.14%

Yura - Arequipa Tipo I (Yura I) Tipo IP (Yura IP)Tipo IPM (Yura IPM)

Cemento Pacasmayo S.A.13%

Pacasmayo - La Libertad Tipo I (Pacasmayo I) Tipo II(Pacasmayo II) Tipo V (Pacasmayo V) Tipo IMS (Pacasmayo IMS) Tipo IP (Pacasmayo IP) Tipo ICo (Pacasmayo ICo)

Cementos Sur S.A.5%

Juliaca - Puno Tipo I (Rumi I) Tipo II (Rumi II) Tipo V (Rumi V)Tipo IPM

Cementos Rioja S.A.1%

Pucallpa - Ucayali Tipo I

 

No se conocen a fondo las propiedades y variacionesde los cementos en el tiempo por falta de estadística.

No siempre se emplea el cemento mas adecuado parael trabajo a ejecutar, sino que se usa el disponible.

Se trabaja el concreto sin usar aditivos con las limitaciones derivadas del Tipo de cemento utilizado .

Por la ubicación geográfica de las fábricas,se da una suerte de monopolio regional en la producción, debiendo el usuario común y corriente consumir necesariamente el cemento que se elabora en su zona, con muy poca opción de utilizar cementos de otra procedencia por el costo adicional en fletes.

El control de calidad depende exclusivamente de los fabricantes.

No es usual que suministren certificados de calidad a los consumidores medianos o pequeños, y la mayor parte del mercado no lo exige.

No tienen la costumbre de suministrar información periódica sobre aspectos básicos, como la variación del desarrollo de la resistencia en el tiempo, uniformidad de las propiedades físicas y químicas, características de las puzolanas que emplean en los cementos mezclados, estadísticas de los controles interlaboratorios que realizan, etc.

Los fabricantes tienen mucha experiencia en la elaboración y control de calidad del cemento, pero ninguno la tiene en la aplicación práctica de este material en la producción de concreto (recientemente algunos han incursionado en la industria del premezclado o productos de concreto)

PRODUCCION DE CEMENTO EN EL MUNDO - Millones de toneladas

1994 1995 1996 1997

TOTAL MUNDIAL 1386,4 1441,8 1483,7 1516,0

 

China 405,0 446,0 490,0 493,0

Japon 91,6 90,6 93,6 92,2Estados Unidos 75,9 75,3 80,5 84,0

India 61,5 68,5 75,6 81,2

Corea del Sur 51,7 49,8 56,3 59,8

Brasil 25,2 28,2 34,6 38,1

Thailandia 31,1 33,5 34,0 37,2

Turquía 30,1 33,1 35,2 36,0

Italia 33,0 33,6 33,8 34,3

Alemania 36,1 33,3 31,5 31,1

México 27,6 24,2 25,8 29,5

España 25,2 26,4 25,4 27,9

Indonesia 21,9 23,2 24,6 27,5

Rusia 37,0 36,4 28,3 26,6

Taiwan 23,4 22,8 21,6 20,7

Francia 20,0 19,7 18,3 18,4

* No comprende exportación de clinkerFUENTE: Cembureau

Distribución aproximada de la producción anual de cemento en el Perú en miles de Toneladas

260180200

1,980 800

Premezclado Usos varios en minasContratistas formales Concreto informalAlbañílería y acabados

Distribución aproximada de la producción anual de cemento en el Perú en porcentaje

8%5%6%

58% 23%

Premezclado Usos varios en minasConcreto por contratistas Concreto informalAlbañílería y acabados

Hidratacion: reaccion quimica cemento-agua requiere presencia de humedad y tiempo.

Curado: periodo durante el cual el cº es mantenido con humedad y tº para la hidratacion del cemento y la resistencia buscada.

Concreto: Es un material compuesto contiene un material ligante (PASTA) dentro del cual se encuentra partículas llamado AGREGADO.

FIN

Producto artificial obtenido por calcificacon a tº elevadas de mezclas adecuadas dosificadas y molidas de materias primas naturales calizas y arcillas.