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.
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