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EL CEMENTO
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
Docente: Ing. María Ana Catcoparco H.
Facultad de Ingeniería y Arquitectura 2010-II
Aglomerantes
El cemento. Materias primas. Fabricación.
Fabricación. Proceso.
Propiedades Físicas.
Tipos. Clases de cemento
Normalización
Comercialización. Almacenamiento.
EL CEMENTO
TECNOLOGIA del CONCRETO
AGLOMERANTES
Son todos aquellos materialesgeneralmente pétreos blandos, que mezclados con agua se hacen PLÁSTICOS, formando PASTA y que al secarse alcanzan resistencia mecánica.
Aglomerantes típicos:El CEMENTO, CAL, YESO, la arcilla.
CLASIFICACION:
Se consideran 2 grupos. Aglomerantes:
AEREOS.- Son los que mezclados con agua solo fraguan y endurecen en el aireEl proceso es lento, y el producto resultante poco resistente a la acción del agua. Ej. yeso, cal .
HIDRAULICOS.- Estos, después de ser amasados con agua, fraguan y endurecen tanto al aire como sumergidos en agua, siendo los productos resultantes estables en ambos medios.
E L C E M E N T OINTRODUCCION
De todos los conglomerantes hidráulicos el CEMENTO PORTLAND y sus derivados son los más empleados en la construcción debido a estar formados, básicamente, por mezclas de CALIZA, ARCILLA Y YESO que son minerales muy abundantes en la naturaleza, su precio relativamente bajo en comparación con otros materiales y tener unas propiedades muy adecuadas para las metas que deben alcanzar.Actualmente, es el material industrializado de construcción de mayor consumo.
HISTORIA
1er. Aglomerante: ARCILLA.
La utilización de cementos y aglomerantes se remonta a:
• EGIPTO, empleaban lodo del río Nilo para sus construcciones, yeso.• GRIEGOS y ROMANOS, utilización de los primeros concretos: “Opus Caementitium” (vocablo cemento), cal con cenizas.
• Durante la EDAD MEDIA se perdió la inercia del desarrollo y fabricación.• En 1724, en Inglaterra, Smeaton inició la historia moderna al descubrir que era necesario adicionar arcilla en las mezclas con cal. (cal hidráulica).
• 1824, fabricación de CEMENTO PÓRTLAND inventor, el inglés Joseph Aspdin, realizó ensayos con rocas de la Isla Pórtland, obteniendo un cemento hidráulico que endurecía al añadirle agua. Es el padre del cemento Portland.
• En 1860: ingresa al Perú, “Cemento Romano”• En el PERÚ: la fabricación del cemento se remonta a 1916 al constituirse la CIA Peruana de cemento Portland, hoy ”Cementos Lima”
CEMENTOSCEMENTOS
Es un producto de origen mineral, fabricado con una alta TECNOLOGÍA. Se usa para unir firmemente diversos tipos de materiales de construcción, permitiendo hacer edificaciones resistentes y durables.
Del
Hor
mig
ón
CEMENTO: DEFINICION
Material pulverizado denaturaleza inorgánica,que mezclado con aguaendurece tanto al airecomo bajo agua. Es un aglomerantehidráulico por excelencia
FRAGUAFRAGUADO: pérdida progresiva de la plasticidad
o fluidez que sufre la pasta de cemento.
Se distinguen 2 etapas:
Inicial: Tiempo transcurrido desde el momento en que se vierte el agua del amasado, hasta que la pasta pierde parcialmente la plasticidad.
Final: Tiempo transcurrido desde que la pasta ha comenzado a perder plasticidad, hasta que adquiere suficiente consistencia como para resistir alguna presión.
ENDURECIMIENTO: Es la mayor resistencia estructural que va adquiriendo el cemento con el transcurso del tiempo.
HIDRATACION DEL CEMENTOSe denomina hidratación al conjunto de reacciones químicas entre el agua y los componentes del cemento, que llevan consigo el cambio del estado plástico al endurecido. Manifestándose 2 fenómenos:
Fraguado y Endurecimiento.
CALOR DE HIDRATACION.Es la cantidad de calor liberada, en proceso de endurecimiento.Una parte de Calor escapa por bordes de la masay otra parte es retenida, lo que se manifiesta porun aumento de temperatura.NO es deseable elevada Temperatura, esto puedecausar contracciones y rajaduras.Tener cuidado en concretos masivos.
MATERIAS PRIMAS PARA LA FABRICACION COMPONENTES CALCAREOS
Calizas, margas, creta o tiza.
COMPONENTES CORRECTORES: Naturales o Artificiales
Se añaden en los casos que las materias primas disponibles NO contienen la cantidad suficiente de uno de los químicamente necesarios en el crudo.
Principales materiales: Diatomeas, Cenizas volantes, polvo de alto horno, puzolanas, etc.
COMPONENTES ADICIONADOS
-Oxido de manganeso - Álcalis : K2O, Na2O-Azufre -Cloruros -Floruros
MATERIAS PRIMAS FABRICACIONDEL CEMENTO
MATERIAS PRIMAS FABRICACIONDEL CEMENTO
CALIZASCALIZAS ARCILLASARCILLAS
Caliza, margas, conchas marinasCaliza, margas, conchas marinas
Arcillas, pizarras, esquistos, escoria de alto horno
Arcillas, pizarras, esquistos, escoria de alto horno
Carbonato cálcicoCarbonato cálcico
-óxidos de silicio -óxidos de aluminio-óxidos de hierro
-óxidos de silicio -óxidos de aluminio-óxidos de hierro
IMPUREZASIMPUREZAS
Carbonato de magnesio, Mn,Na,K,P,Ti etc. En pequeñas cantidadesCarbonato de magnesio, Mn,Na,K,P,Ti etc. En pequeñas cantidades
COMPONENTES CALCAREOS
CLINKER
Producto obtenido de la mezcla de arcilla, caliza y oxido de hierro, las cuales son sometidas a la Temperatura de 1500º C, a partir del cual es utilizado por la industria, como materia prima, el cual se muele después con YESO para la elaboración del cemento.
Se presenta en forma de pequeñas esferasendurecidas hasta de 2 cm. de diámetro, color gris-negruzco.Se almacena en canchas al aire libre.
.
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS
Características físicas:
Fineza Peso específico Tiempo de FraguadoConsistencia normalResistencias MecánicasCalor de hidrataciónContenido de aireEstabilidad de volumen
Ejemplo: Norma C-150 ASTM
FinuraSuperficie especifica Blaine
3270 cm2/gr
Estabilidad de volumen
Expansión de autoclave 0.2%
Tiempo de fraguado
Prueba Vicat:Fraguado inicial2h 48mFinal 3h 55m
Resistencia a la compresión
3 días: 170kg/cm27 días: 225kg/cm228 días: 265Kg/cm2
Contenido de aire
9.0%
Características químicas: Módulo fundente Compuestos secundarios Perdida por calcinación Residuo insoluble
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS
El cemento endurece rápidamente y alcanza resistencias altas; esto gracias a reacciones complicadas de la combinación cal – sílice.
Ej: Análisis químico del cemento: CaO 63 % (Cal)
SiO2 20 % (Sílice)
Al2O3 6 % (Alúmina)
Fe2O3 3 % (Oxido de Fierro)
MgO 1.5 % (Oxido de Magnesio)
K2O + Na2O 1 % (Álcalis) Perdida por calcinación 2 % Residuo insoluble 0.5 % SO3 2 % (Anhídrido Sulfúrico)
CaO Residuo 1 % (Cal libre) Suma 100%
PRODUCCION
COMPOSICION QUIMICA DEL CEMENTO
La composición química del cemento, en base a un buen clinkers bien quemado, produce la siguiente composición:
SILICATO TRICALCICO 3CaO.SiO2 36.0 %
SILICATO BICALCICO 2CaO.SiO2 33.0 %
ALUMINATO TRICALCICO 3CaO.Al2O3 21.0 %
Otros Componentes 10.0 %
100.0 %
DEFINICION DE LA NORMA E 060
La NTP 334.001 define al CEMENTO como:
“material pulverizado que por adición de una cantidad conveniente de agua forma una pasta aglomerante capaz de endurecer tanto bajo agua como en el aire”
Y al Cemento PORTLAND como “el producto obtenido por la pulverización del clinker Pórtland con la adición eventual de sulfato de calcio […]”.
La NTP 334.044 define Cemento Portland PUZOLANICO como:“ cemento que se obtiene de la pulverización conjunta de una mezcla de clínker Portland y puzolana, con la adición eventual de sulfato de calcio”.
CEMENTO.- CLASIFICACION
Los cementos pueden ser naturales o artificiales.
C. NATURALES. “Un cemento hidráulico que se produce calcinando una piedra caliza arcillosa de origen natural a una temperatura inferior a la de sinterización y moliéndola después hasta convertirla en un polvo fino.”
C. ARTIFICIALES. Provienen de las dosificaciones precisas de los componentes que conllevan a propiedades particulares:
Cementos Portland Cementos Aluminosos
Cementos Puzolánicos Cemento Portland Blanco
Cementos de Albañilería Cementos de Adición.
CEMENTO PORTLAND
DEFINICION.
Cemento hidráulico artificial, obtenido por pulverización de CLINKER, que generan los Silicatos de Calcio hidráulicosmás YESO (sulfato de Calcio CaSO4), polvo muy fino de color verdoso.
CP = Clinker Portland + Yeso
CEMENTO.- CLASIFICACION
Los cementos pueden ser naturales o artificiales.
C. NATURALES. “Un cemento hidráulico que se produce calcinando una piedra caliza arcillosa de origen natural a una temperatura inferior a la de sinterización y moliéndola después hasta convertirla en un polvo fino.”
C. ARTIFICIALES. Provienen de las dosificaciones precisas de los componentes que conllevan a propiedades particulares:
Cementos Portland Cementos Aluminosos
Cementos Puzolánicos Cemento Portland Blanco
Cementos de Albañilería Cementos de Adición.
CEMENTO.- CLASIFICACION
Los cementos pueden ser naturales o artificiales.
C. NATURALES. “Un cemento hidráulico que se produce calcinando una piedra caliza arcillosa de origen natural a una temperatura inferior a la de sinterización y moliéndola después hasta convertirla en un polvo fino.”
C. ARTIFICIALES. Provienen de las dosificaciones precisas de los componentes que conllevan a propiedades particulares:
Cementos Portland Cementos Aluminosos
Cementos Puzolánicos Cemento Portland Blanco
Cementos de Albañilería Cementos de Adición.
CEMENTO PORTLAND BLANCO
DEFINICION.
Es el mismo Portland regular,lo que defiere es el color, se usa para acabadosarquitectónicos:Estuco, pisos y concretos decorativos.
CEMENTO DE ALBAÑILERIA
DEFINICION.
Es el material obtenido por la pulverización conjunta de clínker Portland y MATERIALES que aún careciendo de propiedades hidráulicas o puzolánicas, mejoran la plasticidad y la retención de agua, haciéndolos aptos para trabajos generales de albañilería.
CEMENTO ALUMINOSO
DEFINICION.
Es el formado por el clinker aluminoso y calizo pulverizado el cual le da propiedad de tener ALTA resistencia inicial. Es también resistente a la acción de los sulfatos así como a las altas temperaturas.
CEMENTOS DE ADICION DEFINICION.
Cementos preparados por mezclas de clinker y OTROS materiales, cuyas resistencias mecánicas, regularidad y homogeneidad pueden ser inferiores a los cementos tipo portland. Se distinguen:CEMENTO PORTLAND DE ESCORIA DE ALTO HORNO : Obtenido por la pulverización conjunta del clinker Pórtland y escoria granulada finamente molida con adición de sulfato de calcio. El contenido de la escoria granulada de A.H. debe estar comprendido entre el 15% y el 85% de la masa total.CEMENTO SIDERÚRGICO: Obtenido mediante la pulverización de escoria granulada de alto horno que le da > resistencia que la puzolana y menor resistencia a los ataques químicos.
NORMALIZACION DEL CEMENTO
NTP 334.001: Definiciones y nomenclatura
NTP 334.002: Método para determinar la finura
NTP 334.004: Ensayo de autoclave para la estabilidad de volumen
NTP 334.006: Método de determinación de la consistencia normal y fraguado
NTP 334.007: Extracción de muestra
NTP 334.008: Clasificación y nomenclatura
NTP334.016: Análisis químico, disposiciones generales
NTP 334.017: Análisis químico, método usual para determinar el diosado de
silicio, oxido férrico, oxido de calcio, aluminio y magnesio.
NTP 334.018: Análisis químico, anhídrido carbónico
Ha sido uno de los 1ros. Materiales de construcción con norma nacional. Se lleva a cabo por el Comité Técnico permanente de normalización de cemento y cales. Tiene a su cargo a ASOCEM. Existen:
FÁBRICAS DE CEMENTO
Cemento PortlandTipos
Cemento Portland Adicionados
I II V IP I(PM) MS ICo
Cemento AndinoFábrica Condorcocha - Tarma
(1)
(1)
(1)
Cementos LimaFábrica Atocongo - Lima (1)
(1)(2)
(1)
Cem. Norte PacasmayoFábrica Planta Pacasmayo –La Libertad
Cem. Selva (1)
(1)(2)
(1)(2)
Cementos SurFábrica Coracoto - Juliaca
(1)(2)
(1)(2)
Cementos YuraFábrica Yura - Arequipa
(1)(2)
(1)(2)
[1] Bajo contenido de álcalis[2] A pedido
TIPOS Y CLASES DE CEMENTO PRODUCIDO EN EL PERU
Fuente: ASOCEM
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.En nuestro medio el 90% de los despachos de cemento se realiza en envases, constituidos por bolsas de tipo Kraft.
El transporte a GRANEL se hace por lo general en depósitos metálicos y herméticos.
ALMACENAMIENTO
• Espacios disponibles
• Ubicación y características del área donde se asienta la construcción.
• Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronograma de la obra
• Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales.
• Stock mínimo que es conveniente mantener.
• Ubicación de las mezcladoras o central de mezcla.
Facultad de Ingeniería y Arquitectura