CEMENTO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCATECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

2009

EL CEMENTO

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

La mayora de beneficios que obtenemos del concreto provienen del cemento y la mayora 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 %! tambin !

Conceptos Bsicos sobre el comportamiento del cemento Pese a intervenir en tan pequea proporcin su efecto es determinante en el concreto. La mayora de beneficios en el concreto provienen del cemento. La mayora 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 + + 1300C = Clinker Clinker + Yeso + Molienda = !CEMENTO!

Esquema del proceso de fabricacin del cemento

Materias

Primas

Descomposicin de la cal

Formacin inicial de

Silicato diclcico

Formacin de

Silicato triclcico

Zona de dehydration

deshidratacin

Zona de calcinacin zone

Zona formacin

clinker

Zona enfriamiento

C 450 800 1200 1350 1550

Temperatura

Descomposicin de la arcilla

Formacin de compuestos iniciales compounds

clinker

Calor

Agua libre

FORMULAS DE BOGUE (Composicin Potencial) :Si Al2O3/Fe2O3 = 0.64 :C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 6.718Al2O3 - 1.43Fe2O3 - 2.852SO3C2S = 2.867SiO2 - 0.7544C3SC3A = 2.65Al2O3 - 1.692Fe2O3C4AF = 3.04Fe2O3Si Al 2O3/Fe2O3 = 0.64 se forma (C4AF+C2AF) y se calcula:(C4AF+C2AF) = 2.1Al2O3 + 1.702Fe2O3 y en cuyo caso el Silicato Triclcico se calcula como:C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 4.479Al2O3 - 2.859Fe2O3 - 2.852SO3

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

Mecanismo de hidratacin del Cemento Fraguado Inicial Estado Plstico Endurecimiento Fraguado Final

Desarrollo del calor de hidratacin vs tiempo

MINUTOS

HORAS

DIAS

Estructura del cemento hidratado Poros de gel Gel de cemento Agua sobrante Poros capilares Cemento sin hidratar

Esquema de poros en los Hidratos de Silicato de Calcio en diferentes fases del proceso de hidratacin

Conceptos bsicos sobre relacin Agua/cemento e hidratacin Para A/C alta sobra agua de hidratacin y todo el cemento se hidrata. Para A/C < 0.42 queda cemento sin hidratar Para A/c = 0.42 no sobra agua de hidratacin Influencia en el curado!!

Grfico4

450

400

350

300

250

200

150

fc en Kg/cm2

Relacin Agua/cemento en peso

Resistencia en compresin fc en kg/cm2

Resistencia en compresin vs Relacin Agua/Cemento

Hoja1

Relacin Agua/Cemento en pesofc en Kg/cm2

0.38450

0.42400

0.47350

0.54300

0.61250

0.69200

0.79150

Hoja1

fc en Kg/cm2

Relacin Agua/cemento en peso

Resistencia en compresin fc en kg/cm2

Resistencia en compresin vs Relacin Agua/Cemento

Hoja2

Hoja3

Tipos de Cemento : Los Estandard o no mezclados Tipo II : Mediana Resistencia Sulfatos, calor moderado, fc lento. Tipo I : Uso general, alto calor, fc rpido Tipo III : Alto calor, fc muy rpido, baja resistencia sulfatos. Tipo IV : Muy bajo calor, fc muy lento Tipo V : Muy resistente sulfatos bajo calor, fc muy lento

Grfico5

0.70.60.80.40.55

0.850.820.920.70.78

0.940.930.970.860.91

11111

1.181.251.081.451.28

1.241.371.121.61.39

1.281.441.151.71.48

1.311.51.181.791.56

1.351.551.21.831.6

28das

90das

180das

1ao

2 aos

5 aos

7das

14das

21das

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V

Desarrollo de la resistencia en compresin en % de la resistencia a 28 das

Hoja1

EdadTipo ITipo IITipo IIITipo IVTipo V

070%60%80%40%55%70.845098040

0.301029995785%82%92%70%78%141.14612803570.3010299957

0.477121254794%93%97%86%91%211.32221929470.4771212547

0.6020599913100%100%100%100%100%281.44715803130.6020599913

1.1091444694118%125%108%145%128%901.95424250941.1091444694

1.4101744651124%137%112%160%139%1802.25527250511.4101744651

1.7112044608128%144%115%170%148%3602.55630250081.7112044608

2.0122344564131%150%118%179%156%7202.85733249642.0122344564

2.4101744651135%155%120%183%160%18003.25527250512.4101744651

Hoja1

28das

90das

180das

1ao

2 aos

5 aos

7das

14das

21das

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V


Hoja2

Hoja3

Grfico6

5342791932

80631034449

87741095358

91781125963

94821156569

98891187779

100921198183.5

102941208589

14das

28das

1 ao

1da

3das

7das

90das

180das

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V

Caloras por gramo de cemento

Desarrollo del calor de hidratacin vs tiempo para cementos estandard

fc


070%60%80%40%55%70.845098040

0.301029995785%82%92%70%78%141.14612803570.3010299957

0.477121254794%93%97%86%91%211.32221929470.4771212547

0.6020599913100%100%100%100%100%281.44715803130.6020599913

1.1091444694118%125%108%145%128%901.95424250941.1091444694

1.4101744651124%137%112%160%139%1802.25527250511.4101744651

1.7112044608128%144%115%170%148%3602.55630250081.7112044608

2.0122344564131%150%118%179%156%7202.85733249642.0122344564

2.4101744651135%155%120%183%160%18003.25527250512.4101744651

fc

28das

90das

180das

1ao

2 aos

5 aos

7das

14das

21das

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V


calor


05342791932100

0.47712125478063103444930.47712125470.4771212547

0.845098048774109535870.845098040.84509804

1.146128035791781125963141.14612803571.1461280357

1.447158031394821156569281.44715803131.4471580313

1.954242509498891187779901.95424250941.9542425094

2.25527250511009211981841802.25527250512.2552725051

2.56229286451029412085893652.56229286452.5622928645

calor

14das

28das

1 ao

1da

3das

7das

90das

180das

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V

Caloras por gramo de cemento

Desarrollo del calor de hidratacin vs tiempo para cementos estandard

Hoja2

Hoja3

Tipos de Cemento : Los adicionados o mezclados Tipo IP : Uso general, hasta 15 % a 40% puzolana. Menor calor, fc despus 28 das Tipo IPM : Uso general, hasta 15% puzolana. Menor calor, fc despus 28 das Tipo MS : Mediana resistencia a sulfatos, hasta 25% escoria, menor calor, fc despus 28 das Tipo ICo : Uso general, hasta 30% filler calizo. Menor calor, fc despus 28 das

Requisitos qumicos standard ASTM C-150 para cementos

Descripcin

Tipo I

Tipo IA

Tipo II

Tipo IIA

SiO2 , % mnimo

-----

-----

20.00

20.00

Al2O3 , % mximo

-----

-----

6.00

6.00

Fe2O3 , % mximo

-----

-----

6.00

6.00

MgO , % mximo

6.00

6.00

6.00

6.00

SO3, % mximo

Cuando C3A es menor o igual a 8%

3.00

3.00

3.00

3.00

Cuando C3A es mayor a 8%

3.50

3.50

N/A

N/A

Prdidas por ignicin , % mximo

3.00

3.00

3.00

3.00

Residuos insolubles , % mximo

0.75

0.75

0.75

0.75

C3A , % mximo

-----

-----

8.00

8.00

Requisitos qumicos opcionales

( C3S + C3A ) , % mximo

-----

-----

58.00

58.00

Alcalis , ( Na2O + 0.658 K2O ) , % mximo

0.60

0.60

0.60

0.60

Descripcin

Tipo III

Tipo IIIA

Tipo IV

Tipo V

Fe2O3 , % mximo

-----

-----

6.50

-----

MgO , % mximo

6.00

6.00

6.00

6.00

SO3, % mximo

Cuando C3A es menor o igual a 8%

3.50

3.50

2.30

2.30

Cuando C3A es mayor a 8%

4.50

4.50

N/A

N/A

Prdidas por ignicin , % mximo

3.00

3.00

2.50

3.00

Residuos insolubles , % mximo

0.75

0.75

0.75

0.75

C3S , % mximo

-----

-----

35.00

-----

C2S , % mximo

-----

-----

40.00

-----

C3A , % mximo

15.00

15.00

7.00

5.00

[C4AF + 2(C3A)] o (C4AF + C2F) , % mximo

-----

-----

-----

25.00

Requisitos qumicos opcionales

C3A , % mximo para mediana resistencia a sulfatos

8.00

8.00

-----

-----

C3A , % mximo para alta resistencia a sulfatos

5.00

5.00

Alcalis , ( Na2O + 0.658 K2O ) , % mximo

0.60

0.60

0.60

0.60

Requisitos fsicos standard ASTM C-150 para cementos

Descripcin

Tipo I

Tipo IA

Tipo II

Tipo IIA

Contenido de aire en % ( mximo , mnimo )

(12,N/A )

(22,16)

(12,N/A )

(22,16)

Fineza con turbidmetro en m2/Kg ( mnimo )

160

160

160

160

Fineza por permeabilidad de aire en m2/Kg (min)

280

280

280

280

Expansin en autoclave

0.80

0.80

0.80

0.80

Resistencia en compresin en Mpa

A 3 das

12.40

10.00

10.30

8.30

A 7 das

19.30

15.50

17.20

13.80

Fraguado inicial Gillmore mnimo en minutos

60

60

60

60

Fraguado final Gillmore mximo en minutos

600

600

600

600

Fraguado inicial Vicat mnimo en minutos

45

45

45

45

Fraguado final Vicat mximo en minutos

375

375

375

375

Requisitos fsicos opcionales

Fraguado falso (penetracin final ) % mnimo

50

50

50

50

Calor de hidratacin mximo a 7 das en cal/gr

70

70


58

58

Resistencia en compresin mnima a 28 das (Mpa)

27.60

27.60

27.60

27.60

Descripcin

Tipo III

Tipo IIIA

Tipo IV

Tipo V

Contenido de aire en % ( mximo , mnimo )

(12,N/A )

(22,16)

(12,N/A )

(12,N/A)

Fineza con turbidmetro en m2/Kg ( mnimo )

160

160

Fineza por permeabilidad de aire en m2/Kg (min)

280

280

Expansin en autoclave

0.80

0.80

0.80

0.80

Resistencia en compresin en Mpa

A 1 da

12.40

10.00

A 3 das

24.10

19.30

8.30

A 7 das

6.60

15.20

A 28 das

20.70

Fraguado inicial Gillmore mnimo en minutos

60

60

60

60

Fraguado final Gillmore mximo en minutos

600

600

600

600

Fraguado inicial Vicat mnimo en minutos

45

45

45

45

Fraguado final Vicat mximo en minutos

375

375

375

375

Requisitos fsicos opcionales

Fraguado falso (penetracin final ) % mnimo

50

50

50

50


60


70

Expansin con sulfatos a 14 das, % mximo

0.04

Las Fbricasde Cementoen elPerCementosRiojaCementosPacasmayoCementosLimaCementoAndinoCementosYuraCementosSur

Los Cementos Nacionales(7 Tipos y 20 productos diferentes)

Realidades del mercado del cemento en nuestro medioNo se conocen a fondo las propiedades y variacionesde los cementos en el tiempo por falta de estadstica.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 .

Realidades del mercado del cemento Por la ubicacin geogrfica de las fbricas,se da una suerte de monopolio regional en la produccin, debiendo el usuario comn y corriente consumir necesariamente el cemento que se elabora en su zona, con muy poca opcin 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 pequeos, y la mayor parte del mercado no lo exige.

Realidades del mercado del cemento No tienen la costumbre de suministrar informacin peridica sobre aspectos bsicos, como la variacin del desarrollo de la resistencia en el tiempo, uniformidad de las propiedades fsicas y qumicas, caractersticas de las puzolanas que emplean en los cementos mezclados, estadsticas de los controles interlaboratorios que realizan, etc.Los fabricantes tienen mucha experiencia en la elaboracin y control de calidad del cemento, pero ninguno la tiene en la aplicacin prctica de este material en la produccin de concreto (recientemente algunos han incursionado en la industria del premezclado o productos de concreto)

Condiciones de almacenaje No es tan importante el tiempo sino como se almacena. Prueba pasante malla 200. Prueba pasante malla 100 (0 a 0.5%).

PRODUCCION DE CEMENTO EN EL MUNDO - Millones de toneladas

CUANTO CEMENTO CONSUME EL PERU ?

Grfico4

7.280735

1.157277

40.065142

7.413

7.184725

3.97

99.29

26.9

0.602912

4.28589

0.746379

4.702

Millones de Toneladas

Consumo Anual de Cemento en Toneladas en Amrica

Toneladas

Argentina7203

Bolivia1147

Brasil40248

Canad7245

Colombia7186

Chile4271

USA99367

Mexico27280

Paraguay1118

Per4171

Uruguay1233

Venezuela5188

Toneladas

Millones de Toneladas

Consumo Anual de Cemento en Toneladas en Amrica

percapita

Argentina203203

Bolivia147147

Brasil248248

Canad245245

Colombia186186

Chile271271

USA367367

Mexico280280

Paraguay118118

Per171171

Uruguay233233

Venezuela188188

percapita

Kg de cemento/Habitante

Consumo Anual de Cemento per cpita en Amrica 1998

Hoja2

Hoja3

Grfico1

260

180

200

1980

800

Distribucin aproximada de la produccin anual de cemento en el Per en miles de Toneladas

cemento toneladas

PremezcladoUsos varios en minasContratistas formalesConcreto informalAlbalera y acabados

2601802001,9808003420

cemento toneladas

0

0

0

0

0


cemento %

PremezcladoUsos varios en minasConcreto por contratistasConcreto informalAlbalera y acabados

26018020019808003420

cemento %

0

0

0

0

0

Distribucin aproximada de la produccin anual de cemento en el Per en porcentaje

concreto %

PremezcladoContratistas formalesConcreto informal

26020019802440

concreto %

0

0

0

Distribucin aproximada de la produccin anual de concreto en el Per en porcentaje

concreto m3


7225565,5006,778

0.36

concreto m3

0

0

0

Distribucin aproximada de la produccin anual de concreto en el Per en miles de m3

Hoja2

Hoja3

Grfico2

260

180

200

1980

800


cemento toneladas

PremezcladoUsos varios en minasContratistas formalesConcreto informalAlbalera y acabados

2601802001,9808003420

cemento toneladas

0

0

0

0

0


cemento %

PremezcladoUsos varios en minasConcreto por contratistasConcreto informalAlbalera y acabados

26018020019808003420

cemento %

0

0

0

0

0


concreto %


26020019802440

concreto %

0

0

0

Distribucin aproximada de la produccin anual de concreto en el Per en porcentaje

concreto m3


7225565,5006,778

0.36

concreto m3

0

0

0

Distribucin aproximada de la produccin anual de concreto en el Per en miles de m3

Hoja2

Hoja3

FIN

71.

as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.



































as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.

CEMENTO

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