UV-Maestra en Ingeniera Aplicada

Lnea en Ingeniera Civil

Tarea nmero 4

Ibez Reguera Ral E.

fratello56@gmail.com

Boca del Ro, Ver. a 04 de marzo del 2015

Cemento y concreto

Introduccin

El desarrollo de la construccin ha estado siempre ligado a los materiales

disponibles. A lo largo de la historia se han ido empleando distintos materiales en

su construccin, siendo el ms importante en la actualidad el cemento.

Como ingenieros debemos conocer la importancia que tiene el cemento en nuestra

labor, su proceso de fabricacin, la utilidad que tiene, las normativas que regulan su

fabricacin y utilizacin, adems de las propiedades que deben poseer los

componentes segn estas normas.

Resumen

El cemento es el principal elemento del concreto, cuyas caractersticas de

resistencia, versatilidad, durabilidad y economa, lo han convertido en el material de

construccin ms utilizado en todo el mundo. Aporta propiedades tiles y deseables,

tales como resistencia a la compresin (el material de construccin con la mayor

resistencia por costo unitario) y esttica para una diversidad de aplicaciones de

construccin.

Cemento

El cemento es el ingrediente principal del concreto. El cemento es un polvo fino que

se obtiene de la calcinacin a 1,450C de una mezcla de piedra caliza, arcilla y

mineral de hierro. El producto del proceso de calcinacin es el clinker principal

ingrediente del cemento que se muele finamente con yeso y otros aditivos

qumicos para producir cemento.

La clasificacin de los tipos de cemento esta proporcionada por la norma NMX-C-

414-ONNCCE-1999, la cual establece lo siguiente:

Segn las necesidades del proyecto los cementos pueden requerir de una o ms

caractersticas especiales. Por lo que puede ser requerido un CPO RS, que es un

cemento Portland ordinario resistente a los sulfatos, o bien, un CPO B, un cemento

Portland ordinario blanco.

A continuacin se describen algunas de las especificaciones ms relevantes que

debe considerar en la adquisicin del cemento.

Aplicaciones del cemento

El cemento se clasifica en 5 categoras dependiendo de la aplicacin que se le

desee dar:

1. Cemento tipo I.- Altas resistencias iniciales

Aptos para concretos de muy alta resistencia

Para obras publicas especiales en concreto pretensado

Para prefabricacin de elementos de concreto

2. Cemento Tipo II.- Usos generales

Apto para morteros y concretos en general

3. Cemento Tipo III.- Resistencia a los sulfatos y/o al agua del mar

4. Cemento Tipo IV.- Resistencia a aguas ligeramente acidas y carbnicas

agresivas

Para obras hidrulicas

5. Cemento Tipo V.- Bases, sub-bases y firmes de concreto, presas

Aptos para estabilizacin de suelos y terrenos

Para grandes macizos de concreto

Normativa para clasificacin del cemento

NMX-C-414-ONNCCE-2004 (Norma Mexicana)

ACI 225R-99 (American Concrete Institute)

ASTM C 150 (American Society for Testing Materials)

AASHTO M 85 (American Association of State Highway and Transportation

Officials)

UNE 80 301 (Una Norma Espaola)

EN 197-1 (European Standard)

Proceso de produccin del cemento

Extraccin en cantera.- Se extrae de la cantera la "roca caliza", principal materia

prima para la elaboracin del cemento

Trituracin de materias primas.- Estas piedras de gran tamao son transportadas

por camiones de gran porte a la "planta de trituracin"

Conformacin de escombreras.- Esta caliza triturada, de calidad controlada, se

transporta por cinta a un stock llamado "escombrera"

Acopio de materias primas.- De la escombrera se extrae la piedra caliza por cinta y

es llevada hacia las tolvas de "molina de materia prima"

Molienda de crudo.- La caliza se muele junto con otros componentes minoritarios

para formar un polvo llamado "Harina cruda"

Acopio en silos de crudo.- La "harina cruda" obtenida se lleva a los silos donde es

homogeneizada y posteriormente transportada al horno

Pre calcinacin de harina cruda.- La harina cruda ya homogeneizada ingresa por la

parte superior de la "Torre de intercambio de calor" y desciende por la misma

inicindose los procesos de deshidratacin y des carbonatacin.

Clinkerizacin.- El material precalcinado ingresa al "horno rotatorio" donde la

temperatura aumenta hasta los 1450C.

Enfriamiento del Clinker.- El clinker que sale del horno es enfriado rpidamente con

el aire frio para bajar su temperatura a 100C asegurando el estado vtreo.

Acopio de Clinker.- El clinker frio se almacena en un lugar adecuado llamado

"parque de clinker" para su posterior uso.

Molienda de cemento.- Del parque de clinker se extrae este material y es llevado a

los silos que alimentan los "molinos de cemento".

Ensilado y despacho a granel.- El producto obtenido de esta molienda conjunta es

cemento. El cemento es producido bajo estrictos controles de calidad y se enva a

los silos correspondientes.

Concreto

El concreto es un material compuesto empleado en construccin, formado

esencialmente por un aglomerante al que se aade partculas o fragmentos de

un agregado, agua y aditivos especficos.

El aglomerante es en la mayora de las ocasiones cemento (generalmente cemento

Portland) mezclado con una proporcin adecuada de agua para que se produzca

una reaccin de hidratacin. Las partculas de agregados, dependiendo

fundamentalmente de su dimetro medio, son los ridos (que se clasifican en grava,

gravilla y arena). La sola mezcla de cemento con arena y agua (sin la participacin

de un agregado) se denomina mortero. Existen concretos que se producen con otros

conglomerantes que no son cemento, como el hormign asfltico que

utiliza betn para realizar la mezcla.

Valores tpicos de resistencia

Los principales factores que afectan a la resistencia son la relacin Agua Cemento

y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratacin. Estos factores tambin

afectan a la resistencia a flexin y a tensin, as como a la adherencia del concreto

con el acero.

Resistencia a compresin: de 150 a 500 kg/cm (15 a 50 MPa) para el

hormign ordinario. Existen hormigones especiales de alta resistencia que

alcanzan hasta 2000 kg/cm (200 MPa).

El valor de la resistencia a la tensin del concreto es aproximadamente de

8% a 12% de su resistencia a compresin y a menudo se estima como 1.33

a 1.99 veces la raz cuadrada de la resistencia a compresin.

La resistencia a la torsin para el concreto est relacionada con el mdulo de

ruptura y con las dimensiones del elemento de concreto.

La resistencia al cortante del concreto puede variar desde el 35% al 80% de

la resistencia a compresin.

Caractersticas deseables del concreto

Las 4 caractersticas ms deseables que debe poseer el concreto son:

trabajabilidad, cohesividad, resistencia y durabilidad

Trabajabilidad.- significa qu tan fcil es colocar, compactar y dar un acabado a una

mezcla de concreto. El concreto rgido o seco puede ser difcil de manejar, colocar,

compactar y acabar y, si no se construye apropiadamente no ser tan resistente o

durable cuando finalmente haya endurecido. La prueba de revenimiento sirve para

medir la trabajabilidad del concreto. La trabajabilidad es afectada por: la cantidad

de paste de cemento, la granulometra del agregado

Cohesividad.- Normalmente se considera que una mezcla de concreto posee el

grado apropiado de cohesividad si ella no es demasiado plstica ni demasiada

viscosa, es plstica y no segrega fcilmente. La importancia de la cohesividad de la

mezcla vara con las condiciones de colocacin. Cuando es necesario transportar

el concreto a gran distancia, hacerlo circular por canaletas o hacerlo pasar a travs

de la malla de acero de refuerzos, es esencial que la mezcla sea cohesiva.

Resistencia y durabilidad.- El concreto bien hecho es un material naturalmente

resistente y durable. Es denso, razonablemente impermeable al agua, capaz de

resistir cambios de temperatura, as como tambin resistir desgaste por

intemperismo. La resistencia y la durabilidad son afectadas por la densidad del

concreto. El concreto ms denso es ms impermeable al agua.

La durabilidad se incrementa con la resistencia. La resistencia del concreto en el

estado endurecido generalmente se mide por la resistencia a compresin usando la

Prueba de Resistencia a la Compresin. La resistencia y durabilidad son afectadas

por: la compactacin, curado, clima, tipo de cemento, la relacin agua-cemento.

Componentes del concreto

El concreto es bsicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta.

La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y

grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta

endurece debido a la reaccin qumica entre el cemento y el agua. Los agregados

generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos

consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamao de partcula que

pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partculas

se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamao mximo

del agregado que se emplea comnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.

Cemento.- Los cementos hidrulicos son aquellos que tienen la propiedad de

fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan qumicamente con

ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

Agua.- Es el elemento que hidrata las partculas de cemento y hace que estas

desarrollen sus propiedades aglutinantes.

Agregados.- Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos

materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni

afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidrulico y que garantizan una

adherencia con la pasta de cemento endurecida.

Aditivos.- Se utilizan como ingredientes del concreto y, se aaden a la mezcla

inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus

propiedades para que sea ms adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir

los costos de produccin.

Condiciones a cumplir para el agregado fino y grueso

Para el agregado fino debe cumplir con los lmites granulomtricos que se indican

a continuacin:

a) Estar dentro de los lmites establecidos en la norma mexicana NMX-C-111-

ONNCCE-2004, excepto en los casos que se indican en los prrafos c y d de

este inciso.

b) El mdulo de finura debe estar comprendido entre 2.30 y 3.10. El mdulo de

finura puede ser determinado con pruebas previas, de no existir stas, se

puede determinar con el promedio del valor obtenido de las primeras 10

pruebas consecutivas o el promedio de las pruebas que haya cuando no se

completa este nmero.

c) El retenido parcial de la masa total en cualquier criba no debe ser mayor de

45 %. Pueden aumentarse los porcentajes del retenido acumulado de la

masa ensayada en las cribas 0.300 mm (No. 50) y 0.150 mm (No. 100) a 95

% y 100 % respectivamente, siempre y cuando el contenido de cemento del

concreto en que se vaya a utilizar el agregado sea mayor de 240 kg/cm2 para

concreto con aire incluido, o mayor de 300 kg/m3 para concreto sin aire

incluido, o bien aadiendo un adicionante (cementante) que supla la

deficiencia de material que pase por estas cribas.

d) En el caso de que los agregados que se pretendan emplea no cumplan con

las tolerancias indicadas en los incisos a, b, y c, estos, pueden usarse

siempre y cuando se tenga antecedentes de comportamiento aceptable en el

concreto elaborado con ellos, o bien, que los resultados de las pruebas

realizadas a estos concretos sean satisfactorias; los agregados se pueden

usar siempre que se haga un ajuste apropiado en el proporcionamiento del

concreto, para compensar las deficiencias en la granulometra.

Para el agregado grueso la misma norma marca los parmetros:

Caractersticas del agua de mezclado

En Mxico la norma N-CMT-2-02-003-02 nos dice que el agua utilizada en la

elaboracin del concreto y mortero debe ser apta para el consumo humano, libre de

sustancias como aceites, cidos, sustancias alcalinas y materias orgnicas.

Mtodos de fabricacin del concreto

Realizacin de la mezcla in situ (manualmente)

Realizacin de la mezcla in situ (revolvedora)

Fabricacin de concreto con maquinaria especializada en una planta

concretera (premezclado)

Conclusiones

La enorme importancia del cemento en nuestros das queda constatada por el hecho

de ser el material que ms se produce en el mundo. Se puede pensar que, al menos

a corto plazo, el concreto y el mortero seguirn siendo los medios ms barato de

construir, y su consumo no cesar de aumentar proporcionalmente al crecimiento

de la poblacin y al desarrollo.

En conclusin se puede decir que todas las caractersticas ya mencionadas del

concreto y las formas que existen de mejorarlo o modificarlo dependiendo del tipo

de construccin que se necesita adaptndose a la mayora de edificaciones lo hacen

el material preferido de los ingenieros y constructores para llevar a cabo su trabajo

con una gran calidad y saber que es seguro.

Referencias bibliogrficas

http://www.cemex.com/ES/ProductosServicios/Cemento.aspx

http://www.canacem.org.mx/tipos_de_cemento.htm

http://www.onncce.org.mx/pdf/NMX-C-414-ONNCCE-20045.pdf

http://www.fhwa.dot.gov/infrastructure/materialsgrp/cement.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n

http://www.imcyc.com/cyt/julio04/CONCEPTOS.pdf

http://construestruconcreto.webpin.com/639867_1-1-propiedades-del-

concreto-y-sus-componentes.html

http://www.revistacyt.com.mx/images/problemas/2009/pdf/NOVIEMBRE.pdf

http://normas.imt.mx/normativa/N-CMT-2-02-003-02.pdf