100611 cemento y sus aplicaciones

5/9/2018 100611 Cemento y Sus Aplicaciones - slidepdf.com

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CEMENTO Y SUS APLICACIONESCEMENTO Y SUS APLICACIONES

Dra. Ing. Rosaura Vásquez A.Cementos Pacasmayo S.A.A.

1. CEMENTO HIDRAÚLICO

Material inorgánico finamente dividido que,

amasado con agua, forma una pasta que fragua y

endurece en virtud de reacciones y procesos de

hidratación y que, una vez endurecido, conserva

su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua.

• Fragua y endurece por reacción química con elagua (hidratación del cemento).



2. CEMENTOS PORTLAND: TIPOS

2.1 CEMENTOS PORTLAND:

Clinker + Yeso

2.2 CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS:

Clinker + Yeso + ADICIÓN MINERAL

+ CALIZA (máx. 5%)

3. CEMENTOS PORTLAND: TIPOS Y APLICACIONES

TIPO I: De uso general.

TIPO II: De uso general, especific. cuando se desea:. moderada resistencia a los sulfatos o. moderado calor de hidratación.

TIPO III: Alta resistencia inicial.

TIPO IV: Bajo calor de hidratación.

TIPO V: Alta resistencia a los sulfatos.



4. CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS:

Clinker + Yeso + ADICIÓN MINERAL

ADICIÓN MINERAL:

Materiales inorgánicos que se incorporan al cementoo al concreto, con el fin de mejorar sus propiedades.

PRINCIPALES ADICIONES:a) Puzolanas

b) Escoria de Alto Hornoc) Fillers

4.1 TIPOS

CEMENTOS PORTLAND PUZOLÁNICOS

1. Cemento Portland Puzolánico Tipo IP:Producido mediante molienda conjunta de clinkery puzolana (contenido de puzolana:15% - 40%)

2. Cemento Portland Puzolánico ModificadoTipo I(PM): Producido mediante molienda

conjunta de clinker y puzolana (contenido depuzolana < 15%).



CEMENTOS PORTLAND DE ESCORIA

1. Cemento Portland de Escoria Tipo IS:Producido mediante molienda conjunta de clinkery escoria (contenido de escoria: 25% - 70%).

2. Cemento Portland de Escoria Modificado TipoI(SM): Producido mediante molienda conjunta declinker y escoria (contenido de escoria < 25%).

CEMENTO PORTLAND COMPUESTO TIPO ICo

Cemento Portland obtenido por pulverizaciónconjunta de clinker Portland, materias calizas y/oinertes hasta un máximo de 30%.



4.2 CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS:APLICACIONES

Uso generalICoPORTLAND COMPUESTO

Uso generalIS, I(SM)PORTLAND DE ESCORIA

Uso generalIP, I(PM)PORTLAND PUZOLÁNICO

Uso generalIPORTLAND

APLICACIONESTIPOCEMENTO

Cementos adicionados propiedades especiales:

• Moderada resistencia a los sulfatos (MS)• Moderado calor de hidratación (MH)

• Baja reactividad con agregados álcali-reactivos.

5. CEMENTOS PORTLAND.ESPECIFICACIÓN DE LA PEFORMANCE

. Requisitos de performance física de los cementos.

. No existen restricciones a la composición química delcemento o de sus constituyentes.

TIPOS:Tipo GU: Uso general.Tipo HE: Alta resistencia inicial.Tipo MS: Moderada resistencia a los sulfatos.Tipo HS: Alta resistencia a los sulfatos.Tipo MH: Moderado calor de hidratación.Tipo LH: Bajo calor de hidratación.

Opción R: Baja reactividad con agregados álcali-reactivos.



II. COMPUESTOS QUÍMICOS

DEL CEMENTO

1. COM POSICIÓN QUÍM ICA DEL CLINKER

SO 3: 0,1 - 2,5 %

M n 2O 3 : 0 - 3,0 %

TiO 2 : 0 - 0,5 %

P 2O 5: 0 - 1,5 %

PxC: 0,5 - 3,0 %

SiO 2 : 16 - 26 %

Al 2O 3: 4 - 8 %

Fe2O 3 : 2 - 5 %

CaO: 58 - 67 %

MgO: 1 - 5 %

Na 2 O + K 2 O: 0 - 1 %



1.1 Cálculo potencial de Bogue

Permite calcular la composición mineralógica delclinker a partir del análisis químico.

C3S = (4,071 x %CaO) - (7,600 x %SiO2) - (6,718 x%Al2O3) - (1,430 x %Fe2O3) - (2,852 x %SO3)

C2S = (2,867 x %SiO2) - (0,754 x %C3S)

C3

A = (2,650 x %Al2O3) - (1,692 x %Fe2O3)

C4AF = 3,043 x %Fe2O3

2. FASES MINERALES (COMPUESTOS) DEL CLINKER

C3S

C2S

C3A

C4AF

3CaO.SiO2

2CaO.SiO2

3CaO.Al2O3

4CaO.Al2O3.Fe2O3

CaOMgO

Silicato tricálcico

Silicato dicálcico

Aluminato tricálcico

Ferroaluminato tetracálcico

Cal libreMagnesia libre (periclasa)

ABREVIATURAFÓRMULADESIGNACIÓN



FASES MINERALES DEL CLINKER

3. COMPUESTOS PRINCIPALES DEL CEMENTO

a) Silicato tricálcico (C3S):

• Fase denominada “alita”.

• Constituye del 50% al 70% del clinker.

• Se hidrata y endurece rápidamente.

• Responsable, en gran parte, del inicio del fraguado.

• Aporta resistencia a corto y largo plazo (a mayorporcentaje de C3S mayor resistencia).



b) Silicato dicálcico (C2S):

• Fase denominada “belita”.• Constituye del 15% al 30% del clinker.

• Se hidrata y endurece lentamente.

• Contribuye al incremento de la resistencia aedades mayores de 7 días.

Belita (C2S)

Alita (C3S)

c) Aluminato tricálcico (C3A):

• Constituye aprox. del 5% al 10% del clinker.

• Libera una gran cantidad de calor durante losprimeros días de hidratación y endurecimiento.

• Contribuye al desarrollo de las resistencias muytempranas y al fraguado del cemento.

• Vulnerable a la acción de los sulfatos: formanproducto expansivo (etringita).



d) Ferroaluminato tetracálcico (C4AF):

• Constituye aprox. del 5% al 15% del clinker.

• Se hidrata con rapidez pero contribuye muy poco ala resistencia.

• Su formación reduce la T de clinkerización.

e) Sulfato de calcio:

• Yeso: CaSO4.2H2O

• Anhidrita: CaSO4

• Se adiciona al cemento (aprox. 5%), durante sumolienda, para controlar el fraguado:

controla la hidratación del C3A.

• Ayuda a controlar la contracción por secado ypuede influenciar la resistencia.



3.1 Influencia de los compuestos en laspropiedades del cemento

Rápido y prolongado

Lento y muy prolongado

Muy rápido y de corta duración

Lento y poco significativo

Alto (120 cal/g)

Bajo (62 cal/g)

Muy alto (207 cal/g)

Moderado (100 cal/g)

Rápida

Lenta

Muy rápida

Rápida

C3S

C2S

C3A

C4AF

DESARROLLO DERESISTENCIA

CALOR DEHIDRATACIÓN

VELOCIDAD DEHIDRATACIÓN

FASE

III. REQUISITOS DEL CEMENTO



1. REQUISITOS QUÍMICOS

a) Óxido de magnesio (MgO):

Cristaliza como Periclasa, con incremento devolumen, originando grietas que fisuran al concreto.

b) Trióxido de azufre (SO3):

Forma equivalente de expresar los sulfatos

presentes en el cemento.

c) Pérdida por ignición:

Una elevada pérdida por ignición es índice de lahidratación o carbonatación del cemento producidapor un almacenamiento incorrecto y prolongado.

El envejecimiento del cemento disminuye laresistencia y aumenta los tiempos de fraguado.

d) Residuo insoluble:

Índice de la transformación de óxidos en compuestos.

Ensayo con el que se puede verificar, de ser el caso, siun cemento Portland ha sido adulterado.



e) Álcalis (Na2O + K2O):

La reacción álcali-agregado se produce entre determinadosagregados reactivos y los álcalis del cemento, formándoseun gel que absorbe agua, se dilata y genera presionesinternas que fisuran el concreto.

Los problemas de expansión debidos a la reacción álcali-agregado se pueden evitar o controlar utilizando:

. Cementos Portland de bajo contenido de álcalis:Álcalis equivalentes: (Na2O + 0,658 K2O) < 0,60 %

. Cementos Portland adicionados (Opción R).Opción R: Baja reactividad con agregados álcali-reactivos.

Concreto con presenciade gel de reacciónálcali-sílice (RAS)

Fisuración característicapor reacción álcali-sílice



2. REQUISITOS FÍSICOS

a) Resistencia a la compresión:

Se determina llevando a la rotura especímenescúbicos de 50 mm de lado, preparados con morteroconsistente de una parte de cemento y 2,75 partesde arena estándar, dosificados en masa (a/c=0,485).

Los cubos se curan un día en su molde y luego sonretirados de su molde e inmersos en agua de cal

hasta su ensayo (3, 7 y 28 días).

b) Tiempo de fraguado:

Fraguado: Condición alcanzada por una pasta,mortero o concreto de cemento cuando han perdidoplasticidad a un grado arbitrario.

Se determina observando la penetración de una agujaen la pasta de cemento:

Ensayo del tiempo defraguado en pasta usandola aguja de Vicat



c) Expansión en autoclave:

Un espécimen prismático (25 mm de sección transversal

cuadrada y 250 mm de longitud), curado 24 horas en cámarahúmeda, se coloca en una autoclave, a una T y Pespecificadas. Luego se mide la expansión producida.

Determina la posibilidad de una expansión potencialcausada por la hidratación tardía de la CaO libre, odel MgO, o de ambos, presentes en cantidades

excesivas en el cemento Portland.

d) Resistencia a los sulfatos:

El concreto expuesto a concentraciones perjudiciales desulfatos, debe elaborarse con cementos resistentes a sulfatos:

• Cementos de moderada resistencia a los sulfatos:- Cemento Portland Tipo II.- Cementos Portland adicionado Tipo MS.

• Cementos de alta resistencia a los sulfatos:- Cemento Portland Tipo V.- Cemento Portland adicionado Tipo HS.



Deterioro del concreto por ataque de sulfatos

• Origen: del suelo; aguas superficiales, subterráneas;materias primas del concreto.

• Reacciones que producen expansión:

SO4-2 + Ca(OH)2 + 2H2O CaSO4 . 2H2O + 2(OH)-

Yeso∆ Volumen > 100%

SO4-2 + C3A + H2O C3A.3CaSO4 .32H2O

Etringita∆ Volumen > 200%

Agrietamiento debido al ataque por sulfatos



e) Calor de hidratación:

Calor generado cuando reaccionan el cemento y elagua (hidratación del cemento es proceso exotérmico).

En estructuras de gran volumen, la rapidez y lacantidad de calor generado son importantes:crean esfuerzos perjudiciales que fisuran el concreto.

. Los cementos con bajos contenidos de C3A y C3Sgeneran bajo calor de hidratación.

. El incremento de: finura del cemento, contenido decemento y T de curado aumentan calor de hidratación.

Cemento portland Tipo II, de moderado calor de hidratación:

Suma (C3S + C3A) ≤ 58 %.



IV. NORMATIVIDAD

- 5 normas sobre especificaciones,- 1 norma de muestreo e inspección,- 1 norma sobre terminología,- 4 normas sobre adiciones,- 4 normas sobre aditivos,- 45 normas sobre métodos de ensayo.

Las Normas Técnicas Peruanas (NTP)guardan armonía con las Normas ASTM.

1. NORMAS SOBRE ESPECIFICACIONES

1.1 CEMENTOS PORTLAND:NTP 334.009:2005

1.2 CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS:NTP 334.090:2007

1.3 CEMENTOS PORTLAND. ESPECIFICACIÓN

DE LA PERFORMANCE: NTP 334.082:2008

1.4 CEMENTO DE ALBAÑILERÍA:

NTP 334.069:1998



CEMENTOS PORTLAND

REQUISITOS FÍSICOS

290*330*

--------

--------

290*----

--------

Calor de hidratación,7 días, máx, kJ/kg28 días, máx, kJ/kg

0,10* (6 meses)0,10 (6 meses)0,04* (14 días)--------

Resistencia a los sulfatos,

% máximo de expansión.

0,800,800,800,800,80Expansión en autoclave, %, máximo.

45420

45420

45375

45375

45375

Tiempo de fraguado, min.Inicial, mín.Final, máx.

130200250

100170280*

80150210

100170280*

120190280*

Resistencia a compresión 3 días, kg/cm2, mín.7 días, kg/cm2, mín.28 días, kg/cm2, mín.

IP, I(PM), ICoASTM C 595NTP 334.090

Tipo MSASTM C 1157NTP 334.082

Tipo VASTM C 150NTP 334.009

Tipo IIASTM C 150NTP 334.009

Tipo IASTM C 150NTP 334.009

REQUISITOS FÍSICOSNORMA ASTMNORMA TÉCNICA PERUANA

*Requisito opcional.

CEMENTOS PORTLAND

REQUISITOS QUÍMICOS

------------0,6*0,6*0,6*Álcalis Equivalentes(Na2O + 0,658 K2O),máx, %

------------58----Aluminato tricalcico(C3A),máx, %

------------0,750,750,75Residuo insoluble, máx, %

8,05,0----3,03,03,0Pérdida por ignición, máx, %

4,04,0----2,33,03,5Trióxido de azufre (SO3),máx, %

6,06,0----6,06,06,0Óxido de magnesio (MgO), máx, %

Tipo ICo NTP334.090

Tipo IP, I(PM)ASTM C 595NTP334.090

Tipo MSASTM C 1157NTP334.082

Tipo VASTM C 150NTP334.009

Tipo IIASTM C 150NTP334.009

Tipo IASTM C 150NTP334.009

REQUISITOS QUÍMICOSNORMA ASTMNORMA TÉCNICA PERUANA

*Requisito opcional.



%

%

%

%

%

%

cm2/g

g/mL

MPa

(kg/cm2)

MPa(kg/cm2)

MPa

(kg/cm2)

min

minFraguado Final 268 Máximo 375

Tiempo de Fraguado Vicat :

Fraguado Inicial 119 Mínimo 45

Resistencia Compresión a 7días 29.6(302) Mínimo 19.0(Mínimo 194)

Resistencia Compresión a 28días (*)35.0(357)

Mínimo 28.0

(Mínimo 286)

Resistencia Compresión a 3días24.5(250)

Mínimo 12.0

(Mínimo 122)

Densidad 3.14 NO ESPECIFICA

Resistencia Compresión :

Expansión en Autoclave 0.21 Máximo 0.80

Superficie Específica 3800 Mínimo 2800

PROPIEDADES FISICAS CPSAARequisito

NTP 334.009 / ASTM C150

Contenido de Aire 4 Máximo 12

Pérdida por Ignición 2.6 Máximo 3.0

Residuo Insoluble 0.60 Máximo 0.75

MgO 2.5 Máximo 6.0

SO3 2.6 Máximo 3.0

Pacasmayo, 06 de marzo del 2009

COMPOSICIÓN QUÍMICA CPSAARequisito

NTP 334.009 / ASTM C150

Cemento Portland Tipo IConforme a la NTP 334.009 / ASTM C150

Liderando la fabricaciónde cementos especializados.



CEMENTO TIPO I:

De uso general en la construcción.

Para obras que no requierenpropiedades especiales.

CEMENTO TIPO V:

Para obras que requieran altaresistencia a los sulfatos.

CEMENTO ANTI SALITRE MS: Moderada resistencia a los sulfatos.

Para estructuras en contacto conambientes y suelos húmedos-salitrososy estructuras expuestas al agua de mar.

CEMENTO EXTRA FORTE:

De uso general en la construcción.

Para columnas, losas, cimentacionesy obras no expuestas a suelos

húmedos-salitrosos.



CEMENTO ANTI SALITRE MS:

Moderada resistencia a los sulfatos.

Para estructuras en contacto conambientes y suelos húmedos salitrososy estructuras expuestas al agua de mar.

Resistente a los sulfatos

Reacciones de deterioro por ataque de sulfatos:

1. SO4-2 + Ca(OH)2 CaSO4.2H2O + (OH)-

2. CaSO4 + C3A Etringita

El efecto de las adiciones en el cemento implica:

- remoción del Ca(OH)2

por rx. con la adición.- reducción de la permeabilidad;- dilución del contenido de C3A.



Resistente a la acción del agua de mar

(presencia de sulfatos y cloruros)

• Cementos portland con adición de escoria (resistentesa sulfatos y cloruros) mejores que los cementos demuy bajo C3A (resistentes a sulfatos).

• Cementos portland con: 5% [ C3A [ 10%(Fuente: Comite Euro-Internacional del Concreto, 1992).

• Cementos con C3A hasta de 10% si a/c [ 0,4.(Fuente: ACI 318-02).

Exposición a

sulfatos

Sulfatos s olubles e n

agua (SO4) en el

suelo, % en peso

Sulfato (SO4)

disuelto en el agua,

ppm

Tipo de Cemento

Concreto con

agregado de pe so

normal, relación

agua/materiales

cementosos

máxima

Concreto con

agregado de peso

normal y ligero,

resistencia a

compresión mínima,

f'c, kg/cm² (MPa)

Insignificante 0,00 ≤ SO4 < 0,10 0 ≤ SO4 < 150 Sin restricción en el tipo ---- 175 (17)

Moderada 0,10 ≤ SO4 < 0,20150 ≤ SO4 < 1500;

agua marinaII, IP(MS), IS(MS), MS 0,50 280 (28)

Severa 0,20 ≤ SO4 ≤ 2,00 1500 ≤ SO4 ≤ 10000 V, IP(HS), IS(HS), HS 0,45 315 (31)

Muy severa SO4 > 2,00 SO4 > 10000[V, IP(HS), IS(HS), HS]

+ puzolana o escoria 0,45 315 (31)

Fuente: ACI 318S-08.

REQUISITOS PARA CONCRETOS EXPUESTOS A SOLUCIONES QUE CONTIENEN SULFATOS



Liderando la fabricaciónde cementos especializados.

FECHA DE ENVASADO

CEMENTO FRESCO

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