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Introducción a “El Mundo del Cemento” Unidad 3: Tipos y usos del cemento

Contenido Unidad 3 Introducción a El Mundo del Cemento

Unidad 3: Tipos y usos del cemento

Conoceremos los diversos tipos de cemento que la industria ofrece en la actualidad, algunos ejemplos de sus aplicaciones en diferentes entornos, así como los tipos de concreto disponibles para toda clase de obras.

Esta unidad contiene los siguientes temas:

1. Tipos de cemento: Tecnología para elegir. 2. Cambios del mundo: Por cielo, mar y tierra. 3. Del cemento al concreto: La piedra constructiva. 4. Concretamente: La vida en concreto.

Tema 1: Tipos de cemento: Tecnología para elegir Objetivos del tema 1:

• Conocer los diferentes cementos que ofrece la tecnología contemporánea.

• Reconocer algunas de las especificaciones y la clasificación actual del cemento en México.

Contenido

Bloques 1. Tipos básicos 2. Especificaciones

mecánicas y físicas 3. Cementos especiales 4. Especificaciones y clasificación

Introducción: Diversidad de oferta

Gracias a la tecnología contemporánea, existen tipos de cemento para múltiples necesidades, cada uno con especificaciones particulares de resistencia o de color, de rapidez de endurecimiento o de calor de hidratación.

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Tipos básicos

El cemento Pórtland puede ser de varios tipos: ordinario, puzolánico, con escoria granulada o compuesto.

¿Cómo elegir el cemento más adecuado?

1. En primera instancia se puede optar por un cemento de uso general o de acuerdo la obra.

2. Es importante seleccionar aquél que cumpla con las especificaciones que la edificación requiera, tales como:

a. Resistencias iniciales. b. Resistencias a sulfatos o al agua de mar. c. Tiempo de fraguado determinado. d. Color que se le quiera dar a la obra y a sus acabados.

Especificaciones mecánicas y físicas A continuación aprenderás una de las cualidades esenciales del cemento, aquella que le permite ser el protagonista de infinidad de obras: La resistencia a la compresión. Revisa los principales elementos de este concepto.

Descripción

• Es una de las principales características del cemento. • Tiene gran capacidad de carga, a pesar de que esto implique gran fuerza contra

sí mismo. Medición

• La resistencia se mide y se especifica conforme a las necesidades de la construcción.

• La forma de indicarla es con las clases resistentes 20, 30 ó 40, que corresponden a las resistencias mínimas en newtons sobre milímetro cuadrado (N/mm2); estos números deben especificarse a continuación del tipo de cemento que se eligió.

En caso de…

Para obras que deben exponerse al uso casi inmediato, existe la resistencia inicial, que es la resistencia rápida a la compresión especificada a tres días. Ésta se indica agregando la letra R después de la clase resistente, en valores de 30R y 40R.

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Cementos especiales

Una característica especial, en combinación con las que tiene cada tipo de cemento, será la que resuelva alguna necesidad específica de la construcción.

A los tipos de cemento de uso general, se agrega la especificación de una o dos características especiales:

• Resistencia a los sulfatos. • Baja reactividad álcali-agregado. • Bajo calor de hidratación o color blanco.

Especificaciones y clasificación

Para designar el cemento requerido, se debe indicar su tipo, la clase resistente (20, 30 o 40) y, en caso necesario, alguna característica especial.

A continuación, se muestran algunas de las formas para seleccionar y ordenar diversos tipos de cemento.

Uso general

Cuando no hay una especificación de obra que demande alguna característica especial, se pueden emplear:

• Cemento Pórtland Compuesto CPC 40. • Cemento Pórtland Puzolánico CPP 30. • Cemento Pórtland Puzolánico de resistencia rápida CPP 30R.

Uso especial

Cuando se requiera resaltar la belleza de la obra, sería adecuado un Cemento Pórtland Compuesto (CPC) o un Cemento Pórtland Ordinario (CPO), con clase resistente 30, resistencia rápida y color blanco, que se especificarían así:

• Cemento Pórtland Compuesto CPC 30R/B. • Cemento Pórtland Ordinario CPO 30R/B.

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La clasificación actual

Anteriormente, los cementos se clasificaban en cinco tipos – I, II, III, IV y V – según sus características, conforme a la “Especificación Estándar para Cemento Pórtland” de la American Society of Testing & Materials (ASTM).

Desde 1999, se adoptó la Norma Mexicana NMX-C-414-ONNCCE, que establece el Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C.

Finalidad de la norma:

Ser más accesible para el consumidor en general, se enfoca más al desempeño práctico del cemento y menos a las formulaciones técnicas que sólo entienden los expertos.

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Tema 2: Caminos del mundo: Por cielo, mar y tierra Objetivos del tema 2:

• Conocer algunas de las obras que se pueden edificar con los distintos tipos de cemento.

• Reconocer la conveniencia de utilizar el cemento adecuado para cada caso.

Contenido

Bloques 1. Por encima de todo 2. Dominando las aguas 3. Para tocar el cielo 4. Por debajo del mar 5. El anfitrión silencioso

Introducción: Caminos de la tierra

Brechas primero, luego pisos de tierra, pavimentos de asfalto y, por fin, pavimentos de concreto con mayor durabilidad y economía.

Cualquier cemento sirve para pavimentar una carretera, pero el suministro de arenas y gravas se atiene al material que se encuentra a lo largo del camino, y no a un material predeterminado. Así, la posibilidad de que algunos agregados resulten reactivos aumenta y por lo tanto la amenaza de fracturas en el pavimento. Este problema se puede solucionar con un cemento de Baja Reactividad Álcali-agregado (BRA), garantizando así la durabilidad de la obra.

Por encima de todo

El desafío de cruzar al otro lado, ya sea de la avenida, del río o del océano, ha sido una constante necesidad del hombre, motivación para elevar los caminos, para superar cualquier escollo.

El cementante apropiado

Las obras que conllevan semejante responsabilidad pueden construirse con Cemento Pórtland Ordinario (CPO), que otorga una gran protección contra la corrosión metálica y se utiliza mucho para el concreto pretensado; es muy recomendable para materiales prefabricados y concretos de altas resistencias.

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Los puentes han sido la salvación de estos obstáculos. Los hay de arcos, ligeros, pesados y prefabricados en piezas que se ensamblan como rompecabezas.

Dominando las aguas

Más que atravesar las aguas, el hombre ha buscado controlarlas. Para ello ha construido grandes presas de concreto, ensamblando piezas enormes para formar gigantescas cortinas que retienen el curso natural del agua, haciendo posible el desarrollo urbano, energético e industrial.

El Cemento Pórtland Puzolánico (CPP) es ideal para la prefabricación. Utiliza tratamientos higrotérmicos

La aplicación de vapor y temperatura controlada, aceleran el proceso de fraguado del concreto.

En el caso de…

Al añadir una especialidad RS, resulta indicado para obras de concreto que están en contacto con aguas agresivas, como las del mar o las del drenaje, así como para presas y cimentaciones masivas de obras marítimas.

Para tocar el cielo

La búsqueda por alcanzar el cielo, por unirlo con la tierra y encontrar a las divinidades, produjo construcciones cada vez más elevadas. En las ciudades, la carrera hacia las nubes comenzó en 1912 con la edificación del primer rascacielos del mundo, el edificio Ingalls, en Cincinnati, Ohio, el cual ostentaba 16 pisos y una altura de 63 metros, el doble de cualquier otro edificio construido hasta entonces.

Para la estructura de edificaciones tan altas, que además se destinan al uso público cotidiano, puede emplearse cualquier cemento de uso general, con la indicación de alta resistencia.

Por debajo del mar

Las sales son el enemigo ambiental del concreto. Su primer defensor, John Smeaton, al haber encontrado una mezcla adecuada de cal viva y arcilla, logró que el Faro de Eddystone se mantuviera en pie desde 1757, pese a los continuos embates del mar. Dicho acontecimiento fue sólo el comienzo de lo que hoy es posible crear y conservar con cemento, aún bajo el mar.

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Con un cemento resistente a los sulfatos (RS), se pueden construir obras tan imponentes como el Canal de Panamá, que desde 1914, separa el continente americano y une al mundo a través de sus 82 kilómetros. Más reciente, el Eurotúnel, atraviesa el Canal de la Mancha, 38 de sus 50 kilómetros están por debajo del mar a una profundidad media de 40 metros. El Eurotúnel sirve como una vía eficaz de acceso entre Francia e Inglaterra y transporta entre 15,000 a 20,000 viajeros por día.

El anfitrión silencioso

El uso más común del cemento, quizá el más noble, es en la vivienda. No hay hogar sin vivienda, el cemento es el anfitrión silencioso, el que resguarda a ese núcleo que es la base de la sociedad: La familia.

En este ámbito se da la autoconstrucción, y el trabajo de albañilería se convierte en un constante motivador de consumo de cemento.

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Tema 3: Del cemento al concreto: La piedra constructiva. Objetivos del tema 3:

• Conocer los principales usos del cemento en la construcción. • Identificar el proceso de elaboración del concreto.

Contenido

Bloques 1. Usos del cemento 2. Una piedra artificial 3. Las primeras mezclas 4. El premezclado hoy

Introducción: El polvo substancial

El cemento es el actor principal en las grandes obras, el ingrediente mágico del que dependen: la fuerza, la resistencia y la durabilidad. Él determinará la capacidad de una construcción para enfrentar las inclemencias del tiempo y de la naturaleza.

Usos del cemento

La industria de la construcción no se puede concebir sin el cemento. Su utilidad en ella lo hace irremplazable para muchos trabajos, tales como:

• Lechadas • Morteros para tabique • Block • Tabicón • Cimentaciones de muros • Revestimientos.

Y su gran aplicación es la elaboración del concreto.

El mundo moderno, sus ciudades, los avances científicos y tecnológicos, están creados, concebidos y resguardados en concreto.

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Una piedra artificial

El concreto es una roca hecha por el hombre, compatible con la naturaleza, con identidad propia, libertad creativa, posibilidades plásticas y con una inercia cultural definitiva.

Esta piedra artificial se obtiene mediante la mezcla de cemento, agua, grava y arena; endurece después de cierto tiempo de fraguado.

Proporciones

El cemento y el agua forman una pasta que integra los agregados en un material heterogéneo. La proporción en que se mezclan estos componentes varía según la granulometría de los agregados y la resistencia que se espera de su uso.

Mezcla regular de concreto: 75% de agregados, 10% de cemento y 15% de agua.

Las primeras mezclas

Cuando el uso del cemento y del concreto apenas comenzaba a extenderse, la incorporación de todos los ingredientes era una tarea difícil. Aún hoy, se preparan mezclas con la única ayuda de palas manuales, siempre y cuando la cantidad sea poca, como en el caso del colado de la losa de una habitación.

En contraste, las grandes obras, puentes, carreteras y rascacielos, demandan la aplicación de enormes cantidades de concreto. Para ello, se utilizaron al principio mezcladoras mecánicas tiradas por burros, carretillas y transportadoras impulsadas por caballos.

1920 En Estados Unidos, se empleó el primer camión pavimentador que usaba gasolina.

1926 Se usaron por primera vez camiones mezcladores de tambor rotativo.

Los componentes se clasifican en dos grupos:

1. Activos: Cemento y agua, los cuales producen la reacción química del fraguado. 2. Inertes: Arena y grava, que ocupan una gran parte del producto final y reducen el costo.

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El premezclado hoy

La industria del cemento da paso a la industria del premezclado. Así como hay grandes plantas de producción de cemento, las hay también para la mezcla del concreto. Así, se han diseñado sistemas completos para almacenar y transportar el concreto premezclado, con el fin primordial de mantenerlo en movimiento.

Transformación del cemento Una vez que la mezcla se queda quieta, comienza el proceso de fraguado y se da así la transformación del cemento y sus agregados en la magnífica piedra artificial creada por el hombre.

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Tema 4: Concretamente: La vida en concreto. Objetivos del tema 4:

• Conocer la historia y características del concreto armado. • Describir al concreto pretensado, prefabricado y aparente, así como

sus ventajas constructivas. Contenido

Bloques 1. Alma de acero 2. Los primeros creadores 3. Aparece el pretensado 4. Nace el prefabricado 5. El mil caras

Introducción: Resistencia y apariencia

Desde la primera piedra de una casa, hasta el último piso de un rascacielos, el cemento y el concreto varían mucho en cuanto a su resistencia, consistencia y estructura. Hay obras en las que el concreto es el protagonista de los acabados, no sólo de la estructura.

Alma de acero

El concreto es muy resistente a la compresión, es decir, tolera grandes presiones sobre sí mismo, pero es débil a la tensión*: no resiste estiramientos, ni vibraciones. Para darle este tipo de resistencia se refuerza con estructuras metálicas, generalmente de acero. Entonces se le llama: concreto reforzado o concreto armado.

Los primeros creadores

Entre los padres del concreto armado, propiamente dicho, hay dos figuras muy destacadas históricamente.

Joseph Monier

La invención del concreto armado se atribuye a Joseph Monier, un jardinero parisino que en 1849 construyó y patentó macetas y cajoneras con armazones metálicos. Con base en el sistema “Monier”, en 1864 se construyeron la primera losa de concreto, así como las primeras escaleras de concreto en 1875 y los primeros puentes a partir de 1890.

François Hennebique

Otro francés, François Hennebique, encontró la forma de incorporar el nuevo material a la arquitectura. Inventó y patentó un sistema de construcción de losas armadas con varillas de hierro. Así, el concreto podía ser colado monolíticamente como una unidad estructural.

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El nacimiento de una carrera

Este sistema de construcción monolítica generó mucho entusiasmo; era un modo de cubierta simple y segura que representaba el fin de techumbres deficientes y de problemas técnicos.

La popularidad del concreto armado aumentó a partir de 1920, gracias a su introducción en Estados Unidos. La construcción dejó entonces de ser un oficio y se convirtió en una profesión.

Aparece el pretensado

Al mismo tiempo que se desarrollaba el concreto armado, muchos ingenieros y constructores buscaban la forma de evitar fracturas y grietas en el concreto. Fue entonces cuando descubrieron que el estiramiento de los refuerzos metálicos era una solución.

El principio del concreto pretensado es el estiramiento de grandes cables de acero de alta resistencia, para luego soltarlos cuando el concreto ha madurado; esto provoca una contracción que comprime al concreto. Con esto se logra una mejor relación entre ambos materiales y una excelente fuerza de tensión. Por ejemplo, el secreto para la resistencia del puente Golden Gate, en San Francisco, E.U.A., es el ensamble de piezas en estructuras de acero tensado.

Nace el prefabricado

François Coignet, francés, fue un continuador en el uso del concreto armado. Construyó una casa en Saint-Dení con este sistema y en 1861 propuso modos de aplicación para la construcción de losas, bóvedas, tubos y presas. Fue él quien patentó la construcción de acueductos con materiales prefabricados. La prefabricación existe desde la antigüedad, y constituye el antecedente de la construcción industrializada. Sus bondades se mantienen hasta nuestros días y ciertamente se proyecta como la fórmula constructiva del futuro.

Definición Construcción o habilitación de elementos fuera o al pie de la obra para facilitar su colocación.

Ventajas Ofrece las ventajas de un mejor control de calidad y una reducción en el tiempo de edificación. Las posibilidades que representa son prácticamente infinitas.

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El mil caras

El concreto se usó en un principio como un material exclusivamente estructural. No se dejaba a la vista, hasta que De Baudot y Robert Maillard optaron por la sinceridad expresiva. Desde entonces, se ha utilizado el concreto armado como cuerpo y piel de los edificios.

El conocimiento y el desarrollo tecnológico del concreto dieron lugar a otras posibilidades estéticas en cuanto a su apariencia. Se pueden crear muchísimas formas de acabados: la que resulta del descimbrado sin ningún acabado posterior, o la que se logra con el cincelado, el martelinado o el esmerilado. Incluso las cimbras pueden diseñarse previamente para determinar el acabado final de los muros.

Maleabilidad infinita

El cemento es indispensable en todas las áreas del desarrollo humano. Su versatilidad permite construir desde la más grande infraestructura hasta la apariencia más expresiva y estética de su contenido.

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