MATERIALES DE CONSTRUCCIN.

ESTUDIO DEL CEMENTO

CEMENTO - VIDEO

http://www.youtube.com/watch?v=T03LF0-KEuc

CEMENTOS

Definiciones

Tipos

Cemento.

Generalidades

Fabricacin.

Componentes

NTP 334

Aplicaciones Cemento Hidrulico

En ingeniera civil y construccin se denomina cemento a un conglomerante hidrulico que, mezclado con agregados ptreos (rido grueso o grava ms rido fino o arena) y agua, crea una mezcla uniforme, manejable y plstica capaz de fraguar y endurecer al reaccionar con el agua y adquiriendo por ello consistencia ptrea, el hormign o concreto. Su uso est muy generalizado, siendo su principal funcin la de aglutinante.

CONGLOMERANTES HIDRAULICOS

CEMENTOS

VARIEDADES DE LOS CONGLOMERANTES HIDRAULICOS

CEMENTO PORTLAND

GENERALIDADES

Es un Cemento hidrulico producido al pulverizar clinker y una o ms formas de sulfato de calcio como adicin de molienda y que se endurece al ser mezclado con arena, grava y agua y adquiere una buena resistencia a la compresin.

CEMENTO - FABRICACIN CLINKER.- Principal materia prima para la obtencin del cemento, podramos decir que es la CALIZA y ARCILLA COCIDA.

MATERIAS PRIMAS PARA LA FABRICACION DEL

CEMENTO:

-COMPONENTES ADICIONADOS

-Oxido de manganeso (0.1 5.5%)

-lcalis : K2O, Na2O (0.5 5.5%)

-Azufre -Cloruros -Floruros

FASES MINERALES DEL CLINKER

Al combinarse durante el proceso de sinterizacin en el horno

los cuatro elementos: Calcio (60 67%), Slice (17 25%),

Aluminio (3 8%) y Hierro (0.5 6%); se producen cuatro

nuevos compuestos mineralgicos principales en el clinker, que

son:

1.-El SILICATO TRICLCICO: 3CaO.SiO2 (C3S) ALITA: 40 60% - (120 cal/gr)

Es el compuesto qumico ms activo y que se presenta en mayor cantidad. Atribuyndole resistencias iniciales. La desventaja de los cementos rico en este silicato es que son pocos resistentes a la corrosin.

2.-El SILICATO BICALCICO 2CaO.SiO2 (C2S) BELITA: 20 30% (62 cal/gr)

Silicato diclcico (1) y (3) y silicato triclcico (2)

Su resistencia inicial

son bajas, pero a largo

plazo adquieran

valores de

importancia.

Tiene una lenta velocidad de hidratacin

Se le considera como un elemento poroso endure excelentemente y se le atribuye las resistencias finales.

Se funde a 1535 C, en estado puro se hidrata y fragua rpidamente y contribuye al falso fraguado de los cementos.

Es el elemento responsable de acelerar el endurecimiento en las primeras horas. Presenta poca resistencia a la corrosin, es susceptible al ataque de sulfatos y agrietamientos.

El aluminato triclcico reacciona inmediatamente con el agua por lo que al hacer cemento, ste fragua al instante. Para evitarlo se aade yeso, que reacciona con el aluminato produciendo ettringita o Sal de Candlot, sustancia que en exceso es daina para el cemento. Generalmente su tiempo de curado se establece en 28 das, aunque su resistencia sigue aumentando tras ese periodo.

3.-El ALUMINATO TRICALCICO 3 CaO.Al2O3 (C3A):

7 14% (207 cal/gr) CELITA

Etringita (1), tri-sulfo-aluminato de clcio hidratado

Tanto la resistencia del concreto a ciclos de hielo y deshielo as como su resistencia al ataque de sulfatos tiende a disminuir conforme se incrementa el contenido de aluminato triclcico en el cemento.

El aluminato triclcico es muy sensible a la accin de sulfatos y cloruros, debido a la formacin de sales del tipo sulfoaluminatos y cloroaluminatos, la formacin de estas sales es de carcter expansivo, pudiendo originar agrietamiento y desintegracin del concreto.

4.-El FERRO ALUMINATO TETRACALCICO

4CaO. Al2O3 . Fe2O3 (C4AF)

FELITA CLARA O FERRITO: 5 12% (100 cal/gr)

Este compuesto es prcticamente inactivo se le asigna una resistencia similar al C3A, tiene cierta resistencia a la retencin de fragua de concreto.

Frente a la accin de aguas sulfatadas es de resistencia aceptable

Ferrita de clcio hidratada (1) a (3).

PRODUCCIN

CEMENTO

FABRICACIN

PRODUCCION Proceso de Fabricacin

1. EXTRACCION DE CANTERAS 2. CHANCADO

3. MOLINO DE CRUDO 4. HORNEADO 5. MOLINO DE CEMENTO

6. ENSACADO

CEMENTO

Reacciones durante el quemado:

Combinacin de la cal y arcilla con formacin de silicatos y aluminatos triclcicos (clinker) (1000 a 1300C)

2 CaO + CaO.Al2O3 3CaO.Al2O3 (1000C) CaO + 2CaO.SiO2 3CaO.SiO2 (1300C)

Temperaturas en el sistema: Zona de secado Hasta 100C Zona precalentamiento 100 - 500C Zona de calcinacin 550 - 1000C Zona sinterizacin 1000 - 1450C

ferrito diclcico

PROPIEDADES DE LOS COMPONENTES

MINORITARIOS DEL CEMENTO PORTLAND

El contenido de MgO: >5% -> Expansivo

El contenido de Na2O y K2O: Contenido Mximo: 0.6% (Ver ASTM C227 y C566) El contenido de SO3: Cuando 2 y 4% influye en tiempo de fraguado. Cuando < 2% el fraguado puede ser muy rpido. Cuando >6% - 10%, inhibe el fraguado. Expansivo si excede del 4 al 4.5%.

El contenido de Cal libre: < 2%, expansivo que produce su hidrlisis

El residuo insoluble (R.I.):

Es la cantidad de material que no se disuelve en

cido clorhdrico (HCl) al 10%. Disminuye

resistencias.

La Prdida al fuego (P.F.):

Indica grado de meteorizacin de un cemento.

El contenido de Mn2O3 Colorea marrn si > 3%, si > 5% disminuye resistencias

a largo plazo.

Oxido de titanio TiO2:

Si > 5% disminuye resistencias a largo plazo.

El contenido de P2O6:

- Influye como perturbaciones en la cristalizacin de

las fases en cantidades > 0.5%.

-Cantidad de agua:

-Depende de la composicin y de cmo pierda calor

-Debe ser exenta de sales perturban proceso y tiempo de fraguado

-Existe relacin agua /cemento (w/c) adecuada

Mnimo terico: w/c= 0.18

Mnimo real: w/c= 0.3-0.4

Factores que afectan al fraguado

Sales con agua (% peso sulf)

Cantidad de Sulfatos en agua (ppm)

TIPO Rel A/C mx peso

INSIGNIFICANTE 0 I - ICo -

MODERADO 0.10 150 II - MS 0.50

SEVERO 0.20 1500 V 0.45

MUY SEVERA Sobre 2.00 Sobre 10 000 HS 0.45

DESVENTAJAS DE LOS CEMENTO PORTLAND:

HIDRXIDO DE CALCIO (PORTLANDITA)

ATAQUE DE SULFATOS

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND: 334.090/ASTM C150

-TIPO I : o NORMAL es el cemento Prtland destinado a

obras de concreto en general, cuando en las mismas no se

especifique la utilizacin de otro tipo.

Libera ms calor de hidratacin que otros tipos de cemento.

-TIPO II : de moderada resistencia a los sulfatos, es el

cemento Prtland destinado a obras de concreto en general y

obras expuestas a la accin moderada de sulfatos o donde se

requiera moderado calor de hidratacin, cuando as sea

especificado. C3A menor de 6%.

-TIPO III : Alta resistencia inicial, como cuando se

necesita que la estructura de concreto reciba carga

lo antes posible o cuando es necesario desencofrar

a los pocos das del vaciado. Alto % de C3S.

No se produce

comercialmente en

el Per.

-TIPO IV : Se requiere bajo calor de hidratacin en

que no deben producirse dilataciones durante el

fraguado. Alto % C2S y C4AF.

-TIPO V : Usado donde se requiera una elevada

resistencia a la accin concentrada de los sulfatos.

Alto contenido de silicatos clcicos

No se produce comercialmente en el Per.

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND

PUZOLNICO:

-Prtland Puzolnico tipo I(PM) : Donde la

adicin de puzolana es menos del 15 %

-Prtland Puzolnico tipo IP : Donde la adicin de puzolana es

del 15 40 % del total.

-Prtland Puzolnico tipo P : Donde la adicin de puzolana es

ms del 40%

-Cemento Prtland Blanco

-Cemento de Albailera

-Cementos Aluminosos

-Cementos compuestos

CEMENTOS ESPECIALES

Prtland tipo I - Co : Pacasmayo Extraforte. Con microfillercalizo.Recomendado para columnas, vigas, losas, cimentaciones y obras en general no expuestas a ambientes hmedo-salitrosos.

Prtland MS: Pacasmayo Antisalitre. Se recomienda su uso en obras que requieran moderada resistencia a los sulfatos.

Pacasmayo Extradurable HS. En obras que requieran extrema resistencia a sulfatos, al agua de mar y a los agregados lcali-reactivos.

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND ADICIONADOS O COMPUESTOS: NTP 334.090/ASTM 1157

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Caractersticas qumicas:

Mdulo fundente

Compuestos secundarios

Perdida por calcinacin

Residuo insoluble

Caractersticas fsicas:

Superficie especfica

Tiempo de fraguado

Falso fraguado

Estabilidad de volumen

Resistencia mecnica

Contenido de aire

Calor de hidratacin

Ejemplo: Norma C-150 ASTM

Finura

Superficie

especifica Blaine

3270 cm2/gr

Estabilidad de

volumen

Expansin de autoclave

0.2%

Tiempo de

fraguado

Prueba Vicat:

Fraguado inicial 2h 48m

Fraguado Final 3h 55m

Resistencia a la

compresin

3 das: 170kg/cm2

7 das: 225kg/cm2

28 das: 265Kg/cm2

Contenido de

aire

9.0%

PESO ESPECIFICO

Este valor es sensiblemente mayor de 3 gr/cm3. (3.10 3.15) para los cementos comunes, es decir sin adicin, tras aadir nicamente clnker del 7% al 10% de yeso.

Frasco Le Chatelier, para

determinar Peso especifico.

El valor de la finura decide la calidad en el sentido ms amplio, de tal manera que cuanto ms elevado sea el grado de finura del conglomerante elaborado, mayor extensin tendrn las reacciones de hidrlisis dando lugar a un mayor desarrollo en la formacin de hidrosilicatos, hidroaluminatos y geles por unidad de volumen, aumentando los gradientes de resistencia.

FINURA

ASTM C 184

FRAGUADO: Es la perdida de plasticidad o de fluidez que sufre la pasta de cemento y que hace que sta soporte sin dejar huellas aparentes, la presin suave de un objeto.

FRAGUADO INICIAL: Se define como el tiempo transcurrido desde el momento en que se vierte el agua del amasado, hasta que las pasta pierde, parcialmente, la plasticidad.

FRAGUADO FINAL: Es el tiempo transcurrido desde el momento que se adiciona el agua de mezcla al cemento, hasta que la pasta adquiere suficiente consistencia para resistir determinada presin.

ASTM C 191

FALSO FRAGUADO: Es una rigidez prematura y anormal del cemento, que se presenta dentro de los dos primeros minutos despus de haberlo mezclado con agua.

Equipo para determinar Fragua - VICAT

CALOR DE HIDRATACIN.

Cantidad de calor expresado en caloras por gramo de un cemento deshidratado, dispersado por una hidratacin completa a una temperatura dada.

NTP 334.047

RESISTENCIA A LA COMPRESIN.

Se realiza con un mortero con las siguientes caractersticas:

MORTERO: Cemento: Arena + 25% de la cantidad de

cemento, de agua.

Se ensaya a ms de 7 das de fragua.

Especmenes estndar de dimetro 2 x Altura 4o cubos de

5cm * 5cm * 5cm

ASTM C 109

COMERCIALIZACION

La mayor parte del cemento se comercializa en bolsas de 42.5 K. y el resto a granel, de acuerdo a los requerimientos del usuario. Las bolsas por lo general, son fabricadas en papel krap extensible tipo Klupac con variable contenido de hojas, que usualmente estn entre dos y cuatro, de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo. En algunos casos cuando las condiciones del entorno lo aconseja, van provistas de un refuerzo interior de polipropileno. Tambin la comercializacin del cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas. Dichos bolsones se conocen como big bag.

ALMACENAMIENTO

La buena disposicin que se adopte para el almacenamiento de los insumos del concreto, contribuye a la buena marcha de la obra, y permite la produccin eficiente de un concreto de calidad. El diseo general de las instalaciones de almacenamiento, se efecta en la etapa previa de la construccin, teniendo en cuenta:

Ubicacin y caractersticas del rea donde se asienta la construccin.

Espacios disponibles.

Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronograma de la obra

Consumo mximo y duracin del periodo en el cual se realiza la mayor produccin de concreto.

Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales.

Stock mnimo que es conveniente mantener.

Ubicacin de las mezcladoras o central de mezcla.

Alternativas y costos para las diferentes instalaciones de almacenamiento.

http://www.fao.org/docrep/003/v5270s/V5270S04.htm

FBRICAS DE CEMENTO EN EL PER

FBRICAS DE CEMENTO EN EL PER

1. CEMENTOS PACASMAYO SAA:

Cantera: Tembladera, provincia de Contumaz Cajamarca Fbrica: Planta Pacasmayo La Libertad Proceso: seco Combustible: Carbn Capacidad instalada de clinker(TM): 150 000, 690 000 Tipos: Prtland tipo I Prtland tipo II Prtland tipo V Prtland MS-ASTM C-1157 Prtland tipo I Co-ASTM C-1157

2. CEMENTOS LIMA:

Fbrica: Atocongo Lima Proceso: seco Combustible: Carbn Capacidad instalada de clinker(TM): 1 100 000, 2 580 000 Tipos: Prtland tipo I Marca Sol Prtland puzolanico tipo IP Marca sper cemento atlas

3. CEMENTOS YURA:

Fbrica: Yura - Arequipa Proceso: seco Combustible: Petrleo Capacidad instalada de clinker(TM): 260 000, 410 000 Tipos: Prtland tipo I Prtland puzolanico tipo IP Prtland puzolanico tipo IPM Cemento de albailera, marca estuco Flex

3. CEMENTO ANDINO:

Fbrica: Condorcocha Tarma Proceso: seco Combustible: Carbn Capacidad instalada de clinker(TM): 460 000, 600 000 Tipos: Prtland tipo I Prtland tipo II Prtland tipo V

FABRICAS DE CEMENTO

5. CEMENTO SUR:

Fbrica: Coracoto Juliaca Proceso: hmedo Combustible: Carbn Capacidad instalada de clinker(TM): 92 000, 63 000 Tipos: Prtland tipo I, marca RUMI Prtland puzolanico tipo IP, marca INTI Prtland tipo II Prtland tipo V

6. CEMENTO INKA:

Fbrica: Chosica Lima

Va seca

Combustible: Carbn

Tipos: Prtland tipo I- Co

http://www.cementoinca.com.pe/

TIPOS DE CEMENTO - Aplicaciones

Represa en Antamina

Clnica San Jos

Punta Lagunas de San Juan

Represa de

concreto

Puente de concreto

Tipo arco

Pilares de concreto en

agua salada.

Pilares de concreto

Puente sobre ro.