cemento
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCATECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
2009
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EL CEMENTO
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Conceptos bsicos El cemento es el ingrediente activo que interviene en menor cantidad, sin embargo es el que define las tendencias del comportamiento
La mayora de beneficios que obtenemos del concreto provienen del cemento y la mayora de problemas .................. PROPORCIONES TIPICAS EN VOLUMEN ABSOLUTO DE LOS COMPONENTES DEL CONCRETO
Aire = 1 % a 3 %
Cemento = 7 % a 15 %
Agua = 15 % a 22 %
Agregados 60 % a 75 %Aditivos = 0.1 % a 0.2 %! tambin !
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Conceptos Bsicos sobre el comportamiento del cemento Pese a intervenir en tan pequea proporcin su efecto es determinante en el concreto. La mayora de beneficios en el concreto provienen del cemento. La mayora de problemas en el concreto provienen del cemento. Para conocer el comportamiento del concreto hay que conocer el comportamiento del cemento
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FABRICACION DEL CEMENTO Rocas : Calizas + Areniscas + Arcillas + + 1300C = Clinker Clinker + Yeso + Molienda = !CEMENTO!
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Esquema del proceso de fabricacin del cemento
Materias
Primas
Descomposicin de la cal
Formacin inicial de
Silicato diclcico
Formacin de
Silicato triclcico
Zona de dehydration
deshidratacin
Zona de calcinacin zone
Zona formacin
clinker
Zona enfriamiento
C 450 800 1200 1350 1550
Temperatura
Descomposicin de la arcilla
Formacin de compuestos iniciales compounds
clinker
Calor
Agua libre
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FORMULAS DE BOGUE (Composicin Potencial) :Si Al2O3/Fe2O3 = 0.64 :C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 6.718Al2O3 - 1.43Fe2O3 - 2.852SO3C2S = 2.867SiO2 - 0.7544C3SC3A = 2.65Al2O3 - 1.692Fe2O3C4AF = 3.04Fe2O3Si Al 2O3/Fe2O3 = 0.64 se forma (C4AF+C2AF) y se calcula:(C4AF+C2AF) = 2.1Al2O3 + 1.702Fe2O3 y en cuyo caso el Silicato Triclcico se calcula como:C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 4.479Al2O3 - 2.859Fe2O3 - 2.852SO3
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COMPOSICION DEL CEMENTO PORTLAND. a) Silicato Triclcico(3CaO.SiO2 --> C3S-->Alita-Resistencia inicial (en la primera semana) y tiene mucha importancia en el calor de hidratacin.b) Silicato Diclcico(2CaO.SiO2--> C2S-->Belita).-Define la resistencia a largo plazo y tiene incidencia menor en el calor de hidratacin.c) Aluminato Triclcico(3CaO.Al2O3)--> C3A).-Con silicatos condiciona fraguado violento actuando como catalizador yeso (3% - 6%) .Responsable resistencia a los sulfatos Sulfoaluminatos expansivos.d) Alumino-Ferrito Tetraclcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3-->C4AF--Celita).-Velocidad de hidratacin y secundariamente en el calor de hidratacin.e) Oxido de Magnesio(MgO).-Componente menor, > 5% problemas expansin en la pasta hidratada y endurecida.f) Oxidos de Potasio y Sodio(K2O,Na2O-->Alcalis).-Reacciones qumicas con ciertos agregados, solubles en agua florescencias con agregados calcreos.g) Oxidos de Manganeso y Titanio(Mn2O3,TiO2).-Coloracin, resistencia a largo plazo pero en menor orden.
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Mecanismo de hidratacin del Cemento Fraguado Inicial Estado Plstico Endurecimiento Fraguado Final
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Desarrollo del calor de hidratacin vs tiempo
MINUTOS
HORAS
DIAS
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Estructura del cemento hidratado Poros de gel Gel de cemento Agua sobrante Poros capilares Cemento sin hidratar
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Esquema de poros en los Hidratos de Silicato de Calcio en diferentes fases del proceso de hidratacin
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Conceptos bsicos sobre relacin Agua/cemento e hidratacin Para A/C alta sobra agua de hidratacin y todo el cemento se hidrata. Para A/C < 0.42 queda cemento sin hidratar Para A/c = 0.42 no sobra agua de hidratacin Influencia en el curado!!
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Grfico4
450
400
350
300
250
200
150
fc en Kg/cm2
Relacin Agua/cemento en peso
Resistencia en compresin fc en kg/cm2
Resistencia en compresin vs Relacin Agua/Cemento
Hoja1
Relacin Agua/Cemento en pesofc en Kg/cm2
0.38450
0.42400
0.47350
0.54300
0.61250
0.69200
0.79150
Hoja1
fc en Kg/cm2
Relacin Agua/cemento en peso
Resistencia en compresin fc en kg/cm2
Resistencia en compresin vs Relacin Agua/Cemento
Hoja2
Hoja3
-
Tipos de Cemento : Los Estandard o no mezclados Tipo II : Mediana Resistencia Sulfatos, calor moderado, fc lento. Tipo I : Uso general, alto calor, fc rpido Tipo III : Alto calor, fc muy rpido, baja resistencia sulfatos. Tipo IV : Muy bajo calor, fc muy lento Tipo V : Muy resistente sulfatos bajo calor, fc muy lento
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Grfico5
0.70.60.80.40.55
0.850.820.920.70.78
0.940.930.970.860.91
11111
1.181.251.081.451.28
1.241.371.121.61.39
1.281.441.151.71.48
1.311.51.181.791.56
1.351.551.21.831.6
28das
90das
180das
1ao
2 aos
5 aos
7das
14das
21das
Tipo I
Tipo II
Tipo III
Tipo IV
Tipo V
Desarrollo de la resistencia en compresin en % de la resistencia a 28 das
Hoja1
EdadTipo ITipo IITipo IIITipo IVTipo V
070%60%80%40%55%70.845098040
0.301029995785%82%92%70%78%141.14612803570.3010299957
0.477121254794%93%97%86%91%211.32221929470.4771212547
0.6020599913100%100%100%100%100%281.44715803130.6020599913
1.1091444694118%125%108%145%128%901.95424250941.1091444694
1.4101744651124%137%112%160%139%1802.25527250511.4101744651
1.7112044608128%144%115%170%148%3602.55630250081.7112044608
2.0122344564131%150%118%179%156%7202.85733249642.0122344564
2.4101744651135%155%120%183%160%18003.25527250512.4101744651
Hoja1
28das
90das
180das
1ao
2 aos
5 aos
7das
14das
21das
Tipo I
Tipo II
Tipo III
Tipo IV
Tipo V
Desarrollo de la resistencia en compresin en % de la resistencia a 28 das
Hoja2
Hoja3
-
Grfico6
5342791932
80631034449
87741095358
91781125963
94821156569
98891187779
100921198183.5
102941208589
14das
28das
1 ao
1da
3das
7das
90das
180das
Tipo I
Tipo II
Tipo III
Tipo IV
Tipo V
Caloras por gramo de cemento
Desarrollo del calor de hidratacin vs tiempo para cementos estandard
fc
EdadTipo ITipo IITipo IIITipo IVTipo V
070%60%80%40%55%70.845098040
0.301029995785%82%92%70%78%141.14612803570.3010299957
0.477121254794%93%97%86%91%211.32221929470.4771212547
0.6020599913100%100%100%100%100%281.44715803130.6020599913
1.1091444694118%125%108%145%128%901.95424250941.1091444694
1.4101744651124%137%112%160%139%1802.25527250511.4101744651
1.7112044608128%144%115%170%148%3602.55630250081.7112044608
2.0122344564131%150%118%179%156%7202.85733249642.0122344564
2.4101744651135%155%120%183%160%18003.25527250512.4101744651
fc
28das
90das
180das
1ao
2 aos
5 aos
7das
14das
21das
Tipo I
Tipo II
Tipo III
Tipo IV
Tipo V
Desarrollo de la resistencia en compresin en % de la resistencia a 28 das
calor
EdadTipo ITipo IITipo IIITipo IVTipo V
05342791932100
0.47712125478063103444930.47712125470.4771212547
0.845098048774109535870.845098040.84509804
1.146128035791781125963141.14612803571.1461280357
1.447158031394821156569281.44715803131.4471580313
1.954242509498891187779901.95424250941.9542425094
2.25527250511009211981841802.25527250512.2552725051
2.56229286451029412085893652.56229286452.5622928645
calor
14das
28das
1 ao
1da
3das
7das
90das
180das
Tipo I
Tipo II
Tipo III
Tipo IV
Tipo V
Caloras por gramo de cemento
Desarrollo del calor de hidratacin vs tiempo para cementos estandard
Hoja2
Hoja3
-
Tipos de Cemento : Los adicionados o mezclados Tipo IP : Uso general, hasta 15 % a 40% puzolana. Menor calor, fc despus 28 das Tipo IPM : Uso general, hasta 15% puzolana. Menor calor, fc despus 28 das Tipo MS : Mediana resistencia a sulfatos, hasta 25% escoria, menor calor, fc despus 28 das Tipo ICo : Uso general, hasta 30% filler calizo. Menor calor, fc despus 28 das
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Requisitos qumicos standard ASTM C-150 para cementos
Descripcin
Tipo I
Tipo IA
Tipo II
Tipo IIA
SiO2 , % mnimo
-----
-----
20.00
20.00
Al2O3 , % mximo
-----
-----
6.00
6.00
Fe2O3 , % mximo
-----
-----
6.00
6.00
MgO , % mximo
6.00
6.00
6.00
6.00
SO3, % mximo
Cuando C3A es menor o igual a 8%
3.00
3.00
3.00
3.00
Cuando C3A es mayor a 8%
3.50
3.50
N/A
N/A
Prdidas por ignicin , % mximo
3.00
3.00
3.00
3.00
Residuos insolubles , % mximo
0.75
0.75
0.75
0.75
C3A , % mximo
-----
-----
8.00
8.00
Requisitos qumicos opcionales
( C3S + C3A ) , % mximo
-----
-----
58.00
58.00
Alcalis , ( Na2O + 0.658 K2O ) , % mximo
0.60
0.60
0.60
0.60
Descripcin
Tipo III
Tipo IIIA
Tipo IV
Tipo V
Fe2O3 , % mximo
-----
-----
6.50
-----
MgO , % mximo
6.00
6.00
6.00
6.00
SO3, % mximo
Cuando C3A es menor o igual a 8%
3.50
3.50
2.30
2.30
Cuando C3A es mayor a 8%
4.50
4.50
N/A
N/A
Prdidas por ignicin , % mximo
3.00
3.00
2.50
3.00
Residuos insolubles , % mximo
0.75
0.75
0.75
0.75
C3S , % mximo
-----
-----
35.00
-----
C2S , % mximo
-----
-----
40.00
-----
C3A , % mximo
15.00
15.00
7.00
5.00
[C4AF + 2(C3A)] o (C4AF + C2F) , % mximo
-----
-----
-----
25.00
Requisitos qumicos opcionales
C3A , % mximo para mediana resistencia a sulfatos
8.00
8.00
-----
-----
C3A , % mximo para alta resistencia a sulfatos
5.00
5.00
Alcalis , ( Na2O + 0.658 K2O ) , % mximo
0.60
0.60
0.60
0.60
-
Requisitos fsicos standard ASTM C-150 para cementos
Descripcin
Tipo I
Tipo IA
Tipo II
Tipo IIA
Contenido de aire en % ( mximo , mnimo )
(12,N/A )
(22,16)
(12,N/A )
(22,16)
Fineza con turbidmetro en m2/Kg ( mnimo )
160
160
160
160
Fineza por permeabilidad de aire en m2/Kg (min)
280
280
280
280
Expansin en autoclave
0.80
0.80
0.80
0.80
Resistencia en compresin en Mpa
A 3 das
12.40
10.00
10.30
8.30
A 7 das
19.30
15.50
17.20
13.80
Fraguado inicial Gillmore mnimo en minutos
60
60
60
60
Fraguado final Gillmore mximo en minutos
600
600
600
600
Fraguado inicial Vicat mnimo en minutos
45
45
45
45
Fraguado final Vicat mximo en minutos
375
375
375
375
Requisitos fsicos opcionales
Fraguado falso (penetracin final ) % mnimo
50
50
50
50
Calor de hidratacin mximo a 7 das en cal/gr
70
70
Calor de hidratacin mximo a 28 das en cal/gr
58
58
Resistencia en compresin mnima a 28 das (Mpa)
27.60
27.60
27.60
27.60
Descripcin
Tipo III
Tipo IIIA
Tipo IV
Tipo V
Contenido de aire en % ( mximo , mnimo )
(12,N/A )
(22,16)
(12,N/A )
(12,N/A)
Fineza con turbidmetro en m2/Kg ( mnimo )
160
160
Fineza por permeabilidad de aire en m2/Kg (min)
280
280
Expansin en autoclave
0.80
0.80
0.80
0.80
Resistencia en compresin en Mpa
A 1 da
12.40
10.00
A 3 das
24.10
19.30
8.30
A 7 das
6.60
15.20
A 28 das
20.70
Fraguado inicial Gillmore mnimo en minutos
60
60
60
60
Fraguado final Gillmore mximo en minutos
600
600
600
600
Fraguado inicial Vicat mnimo en minutos
45
45
45
45
Fraguado final Vicat mximo en minutos
375
375
375
375
Requisitos fsicos opcionales
Fraguado falso (penetracin final ) % mnimo
50
50
50
50
Calor de hidratacin mximo a 7 das en cal/gr
60
Calor de hidratacin mximo a 28 das en cal/gr
70
Expansin con sulfatos a 14 das, % mximo
0.04
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Las Fbricasde Cementoen elPerCementosRiojaCementosPacasmayoCementosLimaCementoAndinoCementosYuraCementosSur
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Los Cementos Nacionales(7 Tipos y 20 productos diferentes)
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Realidades del mercado del cemento en nuestro medioNo se conocen a fondo las propiedades y variacionesde los cementos en el tiempo por falta de estadstica.No siempre se emplea el cemento mas adecuado parael trabajo a ejecutar, sino que se usa el disponible.Se trabaja el concreto sin usar aditivos con las limitaciones derivadas del Tipo de cemento utilizado .
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Realidades del mercado del cemento Por la ubicacin geogrfica de las fbricas,se da una suerte de monopolio regional en la produccin, debiendo el usuario comn y corriente consumir necesariamente el cemento que se elabora en su zona, con muy poca opcin de utilizar cementos de otra procedencia por el costo adicional en fletes.El control de calidad depende exclusivamente de los fabricantes.No es usual que suministren certificados de calidad a los consumidores medianos o pequeos, y la mayor parte del mercado no lo exige.
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Realidades del mercado del cemento No tienen la costumbre de suministrar informacin peridica sobre aspectos bsicos, como la variacin del desarrollo de la resistencia en el tiempo, uniformidad de las propiedades fsicas y qumicas, caractersticas de las puzolanas que emplean en los cementos mezclados, estadsticas de los controles interlaboratorios que realizan, etc.Los fabricantes tienen mucha experiencia en la elaboracin y control de calidad del cemento, pero ninguno la tiene en la aplicacin prctica de este material en la produccin de concreto (recientemente algunos han incursionado en la industria del premezclado o productos de concreto)
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Condiciones de almacenaje No es tan importante el tiempo sino como se almacena. Prueba pasante malla 200. Prueba pasante malla 100 (0 a 0.5%).
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PRODUCCION DE CEMENTO EN EL MUNDO - Millones de toneladas
-
CUANTO CEMENTO CONSUME EL PERU ?
Grfico4
7.280735
1.157277
40.065142
7.413
7.184725
3.97
99.29
26.9
0.602912
4.28589
0.746379
4.702
Millones de Toneladas
Consumo Anual de Cemento en Toneladas en Amrica
Toneladas
Argentina7203
Bolivia1147
Brasil40248
Canad7245
Colombia7186
Chile4271
USA99367
Mexico27280
Paraguay1118
Per4171
Uruguay1233
Venezuela5188
Toneladas
Millones de Toneladas
Consumo Anual de Cemento en Toneladas en Amrica
percapita
Argentina203203
Bolivia147147
Brasil248248
Canad245245
Colombia186186
Chile271271
USA367367
Mexico280280
Paraguay118118
Per171171
Uruguay233233
Venezuela188188
percapita
Kg de cemento/Habitante
Consumo Anual de Cemento per cpita en Amrica 1998
Hoja2
Hoja3
-
Grfico1
260
180
200
1980
800
Distribucin aproximada de la produccin anual de cemento en el Per en miles de Toneladas
cemento toneladas
PremezcladoUsos varios en minasContratistas formalesConcreto informalAlbalera y acabados
2601802001,9808003420
cemento toneladas
0
0
0
0
0
Distribucin aproximada de la produccin anual de cemento en el Per en miles de Toneladas
cemento %
PremezcladoUsos varios en minasConcreto por contratistasConcreto informalAlbalera y acabados
26018020019808003420
cemento %
0
0
0
0
0
Distribucin aproximada de la produccin anual de cemento en el Per en porcentaje
concreto %
PremezcladoContratistas formalesConcreto informal
26020019802440
concreto %
0
0
0
Distribucin aproximada de la produccin anual de concreto en el Per en porcentaje
concreto m3
PremezcladoContratistas formalesConcreto informal
7225565,5006,778
0.36
concreto m3
0
0
0
Distribucin aproximada de la produccin anual de concreto en el Per en miles de m3
Hoja2
Hoja3
-
Grfico2
260
180
200
1980
800
Distribucin aproximada de la produccin anual de cemento en el Per en porcentaje
cemento toneladas
PremezcladoUsos varios en minasContratistas formalesConcreto informalAlbalera y acabados
2601802001,9808003420
cemento toneladas
0
0
0
0
0
Distribucin aproximada de la produccin anual de cemento en el Per en miles de Toneladas
cemento %
PremezcladoUsos varios en minasConcreto por contratistasConcreto informalAlbalera y acabados
26018020019808003420
cemento %
0
0
0
0
0
Distribucin aproximada de la produccin anual de cemento en el Per en porcentaje
concreto %
PremezcladoContratistas formalesConcreto informal
26020019802440
concreto %
0
0
0
Distribucin aproximada de la produccin anual de concreto en el Per en porcentaje
concreto m3
PremezcladoContratistas formalesConcreto informal
7225565,5006,778
0.36
concreto m3
0
0
0
Distribucin aproximada de la produccin anual de concreto en el Per en miles de m3
Hoja2
Hoja3
-
FIN
71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
as well as, the continued know-how, technology, and ability to provide ongoing support to ensure your specifications.71.
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