EL CEMENTO

DEFINICIONProducto artificial que al mezclarlo con agua forma una pasta aglomerante, que a medida que transcurre el tiempo va aumentando su resistencia y volvindose rigida.

Endurece por reaccin qumica con el agua (hidratacin del cemento)

CLINKER: Es un producto artificial obtenido por calcinacion a temperaturas elevadas, de una mezcla de rocas calizas y arcillas debidamente dosificadas.Cemento Portland: es un producto que resulta de la pulverizacin muy fina del clinker. Es un polvo gris verdoso y muy fino.

TIPOS Y CLASES DE CEMENTOS

I.- CEMENTOS PRTLAND SIN ADICINConstituidos por Clinker Prtland y la inclusin solamente de un determinado porcentaje de sulfato de calcio (yeso). Los tipos de cemento dependen del tipo de clinker ( se gradua dosificacion de componentes)

1) CEMENTO PORTLAND TIPO I : De uso tradicional en la construccin, para emplearse en obras que no requieren propiedades especiales. Para estructuras, cimientos y pisos.

Composicin: 95 % de clinker Tipo I y 5 % de yeso. Propiedades: Desarrolla alta resistencia a 3 y 7 das y cortos tiempos de fraguado.

2) CEMENTO TIPO II: Para obras hidrulicas en general y obras expuestas a una moderada agresin por sulfatos o moderado calor de hidratacin.

Composicin: 95 % de clinker Tipo II y 5 % de yeso. Propiedades: Genera moderado calor de hidratacin y ofrece moderada resistencia a los sulfatos.

3) CEMENTO TIPO III:Para utilizarse cuando se requiere alta resistencia inicial

Estructuras con requerimientos de alta resistencia mecnica inicial: estructuras prefabricadas, elementos postensados, puentes, viaductos y losas. Necesite retirar el encofrado o cimbras en pocas horas de haber vaciado el concreto.

Requerimientos de puesta en servicio a temprana edad del concreto, tales como: carreteras, puentes.

Elementos prefabricados de concreto, tales como: bloques, tubos, etc.

4) CEMENTO TIPO IV: cuando se desee bajo calor de hidratacin. Desarrollo de resistencias es muy lento en comparacin con los otros tipos de cemento. Usos dirigidos a obras con estructuras de tipo masivo, como por ejemplo grandes presas.

5) CEMENTO TIPO V: Para obras expuestas a una severa agresin por sulfatos .

Composicin: 95 % de clinker Tipo V y 5 % de yeso.

II.- CEMENTO PORTLAND ADICIONADOCemento hidrulico obtenido mediante la pulverizacin conjunta de clinker Portland, yeso y otros materiales denominados ADICIONES (puzolanas, escorias, caliza, etc.).El contenido de las adiciones esta limitado por la norma correspondiente.La incorporacin de adiciones contribuye a mejorar las propiedades del cemento.

CEMENTOS PORTLAND PUZOLANICOS

Pulverizacin de una mezcla de clinker portland y puzolana con la adicin eventual de sulfato de calcio. La puzolana ser un material silicoso o silico-aluminoso, que por si misma puede tener poca o ninguna actividad hidrulica pero que, finamente dividida y en presencia de humedad, reacciona qumicamente para formar compuestos que poseen propiedades hidrulicas.

1)Cemento Portland Puzolnico Tipo IP:

Construcciones en general

Molienda conjunta de clinker Portland y puzolana (contenido de puzolana: entre el 15% y 40%).

2) Cemento Portland Puzolnico Modificado Tipo I(PM):Molienda conjunta de clinker Portland y puzolana (contenido de puzolana: menor del 15%).se emplea en todo tipo de construcciones de concreto

3. Cemento Portland Puzolnico Tipo P:No se requieran altos valores de resistencia a la compresin ni sean necesarias resistencias altas a edades tempranas.(contenido de puzolana: mayor de 40%).|Normalmente en estructuras masivas, como estribos, presas y pilas de cimentacin.

CEMENTOS PORTLAND DE ESCORIA

1. Cemento Portland de Escoria Tipo IS Molienda conjunta de clinker Portland y escoria granulada de alto horno (contenido de escoria: entre el 25% y 70%).se puede emplear en las construcciones de concreto en general.

2. Cemento Portland de Escoria Modificado Tipo I(SM) Molienda conjunta de clinker Portland y escoria granulada de alto horno (contenido de escoria: menor del 25%).Se puede emplear en todo tipo de construcciones de concreto

3. Cemento de Escoria Tipo S: Molienda conjunta de escoria granulada de alto horno y clinker Portland, o cal hidratada, o ambos, en el cual el contenido de escoria es por lo menos del 70%.Donde se requieren resistencias inferiores

CEMENTOS PORTLAND COMPUESTO ICo

Molienda conjunta de clinker Portland, materias calizas y/o inertes hasta un mximo de 30%.En otros pases se utiliza vidrio, silice muy fina. Entra como material de relleno, reducen porosidad sin ejercer accin qumica.Caliza adicionada al final de molienda # materia prima.

CEMENTO TIPO I MEJORADO (ICO): De uso general. Especial para cuando se requiera un mejor acabado. Formulado con Microfler Calizo, para mejorar su trabajabilidad y plasticidad.

Composicin: Pulverizacin conjunta de 80 % de clinker, 5 % de yeso y 15 % de caliza. Propiedades: Resistente y con mayor plasticidad.

CEMENTOS PORTLAND ESPECIFICACION DE LA PERFOMANCE

Se dan los requisitos de perfomance de los cementos Portland para aplicaciones generales y especiales.No existen restricciones de la composicin del cemento o sus constituyentes.Se clasifica a los cementos por tipos basados en sus requerimientos especificos.

CLASIFICACION SEGN APLICACIONES

Tipo GU Para la construccin en general. Usar cuando no se requieran propiedadesespeciales Tipo HE De alta resistencia inicial Tipo MS De moderada resistencia a los sulfatos. Tipo HS De alta resistencia a los sulfatos Tipo MH De moderado calor de hidratacin. Tipo LH De bajo calor de hidratacin

CEMENTO PORTLAND TIPO MS: Especial para estructuras en contacto con suelos y aguas que contienen sulfatos y sustancias salitrosas que deterioran el concreto. Composicin: Pulverizacin conjunta de 65 % de clinker, 5 % de yeso y 30 % de escoria. Propiedades: Ms resistente a la agresin qumica, desarrolla con el tiempo mayor resistencia mecnica.

OTROS TIPOS DE CEMENTOSCEMENTO DE ALBAILERA: NTP 334.069.Pulverizacin conjunta de clinker Portland con materiales que an careciendo de propiedades hidrulicas o puzolnicas, mejoran la plasticidad y retencin de agua, hacindolo apto para trabajos generales de albailera.

Para asentar ladrillos y bloques : mejor trabajabilidad, plasticidad y retencin de agua.

Es esencialmente un cemento Prtland tipo I mezclado con un material finamente dividido tal como cal o caliza molida junto con algn agente incorporador de aire.

Estos aditivos proporcionan cohesividad al mortero y mejoran su adherencia al ladrillo o bloque y minimizando la perdida de agua debida a absorcin. El incorporador de aire adems proporciona resistencia al congelamiento.

TIPOS DE CEMENTO- AplicacionesRepresa en Antamina, cemento Prtland tipo IIComplejo habitacional y comercial, cemento Prtland tipo IPunta Lagunas de San Juan, cemento Prtland puzolnico tipo I (PM)

Material primas / minerales

CALIZA: 70 - 80 % para Clinker. Obtengo oxido de calcio (CaO)CaCO3 = CaO(s) + CO2(g)

ARCILLA : 15 al 25 % de materias primas para clinker. Aportan:Oxido de silicio (SiO2): silice Oxido de aluminio (Al2O3): alumina

Componente corrector:Arena, para elevar el contenido de slice.Mineral de hierro, para elevar el contenido de xido de hierro ( Fe2 O3). Si es que existe deficiencia de hierro.

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CLINKERIZACIONEn la etapa de clinkerizacin es donde se producen las reacciones qumicas ms complejas del proceso, transformndose la materia prima en un nuevo material llamado clnker, que tiene la forma de pelotillas verde-grisceas de unos 12 mm de dimetro

CLINKERIZACINTemperatura en el horno (C)Reacciones en el interior del horno110Evaporacin de la humedad( secado ) de los diferentes materiales.110 450Deshidratacin de los materiales (arcillas, yeso, caolita), eliminacin del agua absorbida.600 750Inicio de reacciones de los materiales deshidratados y formacin en pequeas cantidades del C2S y compuestos intermedios como el aluminato Calcico y Ferrocalcita ( CA, C2F)900La caliza se ha convertido en cal viva debido a la perdida de gas carbnico ,la cal viva esta lista para reaccionar con el medio ambiente por lo cual es llevada rpidamente a la zona de sinterizacin.1200Las arcillas se empiezan a descomponer y liberan slice , alumina y xidos de fierro, la Slice reacciona con la cal y se forma el C2S (Belita)1300Se forma el C4AF liquido que acta como fundente donde se disuelven los dems materiales , este liquido es muy adhesivo y empezara a penetrar en los poros del ladrillo refractario , aislndolo y enfrindolo con lo cual queda pegado y se inicia la formacin de la costra en el horno.1340Los materiales disueltos en el C4AF reaccionan formndose el C2S e inicindose el C3A1400Se ha formado completamente el C3A , liquido muy viscoso que le da consistencia a la costra.1450Se encuentran formados todos los compuestos.

COMPOSICIN QUMICA DEL CLINKER

SiO2: Silice 16 - 26 % SO3: Trixido de azufre 0,1 - 2,5 %Al2O3: Alumina 4 - 8 % Mn2O3: 0 - 3,0 %Fe2O3: Fierro 2 - 5 % TiO2: 0 - 0,5 % CaO: Oxido de calcio 58 - 67 % P2O5: 0 - 1,5 %MgO: Oxido de magnesio 1 - 5 % PxC: 0,5 - 3,0 % Na2O + K2O: Alcalisis 0 - 1 %

EL EL CLINKER ESTOS COMPONENTES ESTAN YA COMBINADOS ENTRE SI Y DAN LAS FASES MINERALES DEL CLINKER (COMPONENTES):

SILICATO TRICALCICO

Componente principal y decisivo que aporta resistencia.Factor principal de fraguado inicial 50 65 %Libera gran cantidad de calor de hidratacin es equivalente a 120 cal/gr. Contribuye una buena estabilidad de volumenContribuye a la resistencia al intemperismo

3CaO.SiO2 C3SALITA

SILICATO DICALCICOEndurece ms lentamente que el C3S (Contribuye al incremento de la resistencia a edades mayores de 7 das), sin embargo a largo plazo alcanza la misma resistencia.Porcentaje en el clinker : 20 25 %Calor de hidratacin es equivalente a 63 cal/grContribuye a la resistencia al intemperismo junto al C3SSu contribucin a la estabilidad de volumen es regular

2CaO.SiO2 C2SBELITA

ALUMINATO TRICALCICOEs el primero en hidratarse, o sea fragua con mucha rapidez (hidratacin violenta)Libera gran cantidad de calor durante los primeros das de la hidratacin.Incide levemente en la resistencia mecnica.Tiene baja resistencia al intemperismo Tiene mala estabilidad de volumenEscasa resistencia a ataques quimicos Calor durante los primeros das de endurecimiento equivalente a 207 cal /gr

3CaO.Al2O3 C3A

Al ingresar escoria desplazamos clincker lo cual reduce el C3A, y es una de las razones por las que el MS es mejor ante el ataque sulfatos.

Los cementos con bajos contenidos de C3A son resistentes a los suelos y aguas que contengan sulfatos:

3CaO.Al2O3 + 3CaSO4 + 31H2O

3CaO.Al2O3.3 CaSO4.31H2OEtringita

Cristaliza al interior del concreto de manera expansiva, se dilata y fractura el concreto.

ALUMINO FERRITO TETRACALCICOReduce la temperatura de formacin del clinkerRpida velocidad de hidratacinCalor de hidratacin es equivalente a 100 cal/gr En la resistencia mecnica no esta definida su influenciaLa estabilidad de volumen es malaInfluye en el color final del cemento

4CaO.Al2O3Fe2O3 C4AFCELITA

Magnesia Libre ( periclasa)Componente menor: 1 a 2 %Cristaliza como PERICLASA debido a la presencia de altos porcentajes de MgO en el clinker (mayores al 5%) y una lenta velocidad de enfriamiento del clinker. problemas de expansin en la pasta hidratada |

MgO

CAL LIBREDependiendo de la planta al igual que el MgO es de 1 a 2 %. Depende de condiciones de operacin del horno. Manejo de Ing. De planta.Quedan libres y si no se logran combinar pueden generar problemas de expansion.

CaO

OXIDOS DE POTASIO Y SODIOTiene importancia para casos especiales de reacciones qumicas con ciertos agregados y los solubles en agua contribuyen a producir eflorescencias con agregados calcreos.

K2O y Na2O Alcalis

OXIDOS DE MAGNESIO Y TITANIOMn2O3: Significacin especial en coloracin, que tiende a ser marrn si es mayor a 3%. Cuando es mayor al 5% se obtiene disminucin de la resistencia a largo plazo.

TiO2: Influye en la resistencia, reducindola para contenidos superiores a 5%.

Mn2O3 y TiO2

RESISTENCIA DE LAS FASES MINERALES DEL CLINKER EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESION Y EL CALOR DE HIDRATACION

MINERALRESIT. INICIALRESIT. FINALDESARROLLO DE RESIST.CALOR DE HIDRATAC.C3SALTAALTARAPIDOMODERADOC2SBAJAALTALENTOMODERADOC3ABAJABAJAMUY RAPIDOMUY ALTOC4AFMUY BAJAMUY BAJARAPIDOALTO

PROPIEDADES DEL CEMENTOPROPIEDADES QUIMICAS

1.-Oxido de magnesio ( MgO) Cristaliza como PERICLASA debido a la presencia de altos porcentajes de MgO en el clinker y una lenta velocidad de enfriamiento del clinker.La PERICLASA se hidrata ms lentamente que los minerales que forman el clinker, acompaada de un aumento de volumen y originando grietas que desintegran al concreto.

Acompaa a la caliza, hay que controlarlo. Si es en cantidades altas caliza no sirve.

2. Trixido de azufre (SO3): Forma equivalente de expresar los sulfatos presentes en el cemento.En exceso podria reaccionar con C3A con problemas de expansion.Agregamos yeso para controlar fragua. No queda otro remedio

3. Prdida por ignicin:Se determina calentando una muestra de peso conocido a 1000C. Luego se calcula la prdida de peso que ha sufrido la muestra durante el calentamiento.Una elevada prdida por ignicin es una indicacin de la hidratacin o carbonatacin del cemento que es producida por un almacenamiento incorrecto y prolongado.El envejecimiento del cemento disminuye la resistencia y aumenta los tiempos de fraguado

4. Residuo insoluble Ensayo con el que se puede verificar, de ser el caso, si un cemento Portland ha sido adulterado.Se determina por digestin de la muestra en cido clorhdrico (HCl) seguida de una filtracin y digestin en hidrxido de sodio (NaOH). El residuo resultante es calcinado y pesado.Si hay material extrao no se disuelve.

5. lcalis (Na2O + K2O): Una de las causas de deterioro del concreto, es la denominada reaccin lcali-agregado.La reaccin lcali-agregado se produce entre determinados agregados reactivos y los lcalis del cemento, formndose un gel que absorbe agua, se dilata y genera presiones internas que fisuran al concreto.Los problemas de la reaccin lcali-agregado se pueden evitar o controlar utilizando cementos Portland de bajo contenido de lcalis:lcalis equivalentes: (Na2O + 0,658 K2O) < 0,60 %

PROPIEDADES FISICAS

1. Resistencia a la compresin Se determina llevando a la rotura especmenes cbicos de 50 mm de lado, preparados con mortero consistente de una parte de cemento y 2,75 partes de arena dosificados en masa (a/c=0,485).Los cubos se curan un da en su molde y luego son retirados de su molde e inmersos en agua de cal hasta su ensayo (3, 7 y 28 das).

2. Tiempo de fraguado:Fraguado: Condicin alcanzada por una pasta, mortero o concreto de cemento cuando han perdido plasticidad a un grado arbitrario, generalmente medido en trminos de resistencia a la penetracin.El tiempo de fraguado se determina observando la penetracin de una aguja en la pasta de cemento hasta que alcanza un valor especificado:-Tiempo de fraguado inicial: tiempo requerido para obtener una penetracin de la aguja de 25 mm sobre la superficie. ( 3 4 horas) - (2 3 horas).-Tiempo de fraguado final: tiempo requerido para que la aguja no deje huella visible sobre la superficie. ( 5 horas)

3. Expansin en autoclave: Un especmen prismtico de 25 mm de seccin transversal cuadrada y de 250 mm de longitud, curado 24 horas en aire hmedo, se coloca en una autoclave, a temperatura y presin especificada. Luego se mide la expansin producida (requisito: mximo 0,80 %).El objetivo es determinar la posibilidad de una expansin potencial causada por la hidratacin de la cal libre (CaO), o de la magnesia (MgO), o de ambos, presentes en cantidades excesivas en el cemento Portland.

4. Resistencia a los sulfatos El concreto expuesto a concentraciones perjudiciales de sulfatos, procedentes de suelos y aguas, debe fabricarse con cementos resistentes a los sulfatos:-Cementos de moderada resistencia a los sulfatos:. Cemento Portland Tipo II.. Cementos Portland adicionados Tipo MS y Tipo IP (MS).-Cementos de alta resistencia a los sulfatos:. Cemento Portland Tipo V.. Cemento Portland adicionado Tipo HS.

La expansin causada en el ataque por los sulfatos se atribuye a la formacin de Etringita (cristaliza en forma expansiva fisurando al concreto).

Ataque de sulfatosAgua + C3A + Sulfato de calcio = ETRINGITA Incremento de volumen 227 %Agua + C3A + Sulfato de sodio = ETRINGITA Agua + Ca ( OH) 2 + Sulfato de sodio = YESO Incremento de volumen 127 %Agua + Silicato di y tri calcico + sulfato de magnesio = YESOSe crean esfuerzos que primero lo microfisuran y luego lo desintegran gradualmente.

5. Calor de hidratacin Es el calor generado cuando reaccionan el cemento y el agua (la hidratacin del cemento es un proceso exotrmico). En estructuras de gran volumen, la rapidez y la cantidad de calor generado son importantes (puede crear esfuerzos perjudiciales que fisuran el concreto).Los cementos con bajos contenidos de C3A y C3S generan bajo calor de hidratacin

6. Finura, superficie especfica (Blaine): La determinacin de la finura del cemento, en trminos de superficie especfica (cm2/g), se realiza empleando el aparato (Blaine) de permeabilidad al aire.

PROPIEDADES FSICASTipo MSTipo IIRequisitos de NormaRequisito de NormaNTP 334.0820/ASTM C 1157NTP 334.009/ ASTM C 150Expansin en autoclave, mx.0,80%0,80%Tiempo fraguado, VicatInicial, mnutos, mn.45 minutos45 minutosFinal, minutos, mx420 minutos375 minutosResistencia a la compresin, mn3 das, mn.100 kg/cm2100 kg/cm27 das, mn.170 kg/cm2170 kg/cm228 das, mn.280*kg/cm2280*kg/cm2Resistencia a los sulfatos% de expansin, 6 meses, mx.0,10%No se especifica.* Requisito opcional.

Los Cementos en el PerEn el Per, actualmente tenemos las siguientes empresas cementeras:Nota:

El cemento en el Per se comercializa en bolsas de 42.5 kg. de papel krap extensible tipo Klupac , que usualmente estn entre dos y cuatro pliegos, de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo eventualmente y por condiciones especiales pueden ir provistas de un refuerzo interior de polipropileno. Estas bolsas son ensayadas para verificar su porosidad al aire, absorcin, impermeabilidad y resistencias mecnicas. Las fbricas cementeras Nacionales estn preparadas para realizar la comercializacin del cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas a estos se les conoce como big bag.

NOMBREUBICACINCementos Lima S AAtocongo LimaCementos Pacasmayo S A APacasmayo - La LibertadCemento Andino S A Condorcocha - Tarma ( Junin )Yura SA Yura - ArequipaCemento Sur S A Caracote - Juliaca ( Puno )Cemento RiojaPucallpa Ucayali

TIPOS DE CEMENTO Y REQUERIMIENTOS EN LA RELACIN AGUA/CEMENTO DE CONCRETO EN CONTACTO CON SUELOS Y AGUAS FRETICAS CONTENIENDO VARIAS CONCENTRACIONES DE SULFATOS

Grado potencial de ataque por sulfatos Sulfatos solubles en agua (SO4) en el suelo% Sulfatos (SO4)En el agua fretica(mg/l) Tipo de cemento a ser usado Mxima relacin agua cemento Despreciable0.00 0.10.0 - 150Cualquiera-Moderado0.1 0.20150 - 1500II0,50Considerable0.2 2.001500 - 10,000V0,45Severo > 2.00> 10,000V mas puzolana 0.45

ALMACENAMIENTO DEL CEMENTOEl cemento que se mantiene seco conserva todas sus caractersticas.Debe cuidarse no slo la accin de la humedad directa, sino adems tener en cuenta el efecto del aire hmedo.Si el cemento debe conservarse por un tiempo considerable, se deber proveer una bodega de tamao adecuado, sin aberturas ni grietas, que pueda mantener el ambiente seco. En los casos en que sea previsible la ocurrencia de lluvias, el techo tendr la pendiente adecuada.El piso deber ser de madera que se eleve unos 15 cm sobre el suelo para evitar el paso de la humedad.

ALMACENAMIENTO DEL CEMENTOLas bolsas se debern apilar juntas, de manera de minimizar la circulacin del aire, dejando un espacio alrededor de las paredes.Apilamiento del cemento:-t < 60 das, apilar mximo doce bolsas.-t > 60 das, apilar mximo ocho bolsas.(para evitar la compactacin del cemento).Las bolsas de cemento se dispondrn de manera que se facilite su utilizacin de acuerdo al orden cronolgico de recepcin, a fin de evitar el envejecimiento de determinadas partidas.Para evitar la rotura de los envases durante el traslado del cemento, las bolsas se deben levantar y no arrastrar; se deben depositar, sin dejarlas caer, sobre el piso o la bolsa precedente.

NORMALIZACIONLa normalizacin del cemento se lleva a cabo por el Comit Tcnico Permanente de Normalizacin de Cementos y Cales, cuya gestin tiene a su cargo la Asociacin de Productores de Cemento - ASOCEM quien ejerce la secretara tcnica.Inicialmente las normas fueron dados por el ASTM, luego en el Per se dio con INANTIC que luego fue reemplazado por ITINTEC.

NORMALIZACIONEn la actualidad, la responsabilidad de la normalizacin se encuentra en el Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Proteccin de la Propiedad Intelectual - INDECOPI,creado por Ley N 25868, promulgada el 18.11.92.El cemento en el Per es uno de los productos con mayor numero de normas que datan del proceso de normalizacin en el Per.Existen: 7 normas sobre especificaciones, 1 norma de muestreo, 5 normas sobre ediciones, 30 normas sobre mtodos de ensayos