i 2 cementos

8/16/2019 I 2 Cementos

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TECNOLOGIA DEL CONCRETO

Profesor : Cristian Sotomayor C.CICLO 2016 - I

EL CEMENTO


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UNIDAD 1: MATERIALES PARA EL CONCRETO

(8hrs – Semana 1 y 2)Parte 2: El cemento2.1 Definición de material ligante cementício e hidráulico

2.2 El cemento Portland

2.3 Fuentes de materia prima

2.4 Fabricación del cemento Portland

2.5 Composición química del cemento y potencial de bogue

2.6 Fases minerales del cemento

2.7 Hidratación del cemento

2.8 La relación agua/cemento2.9 Tipos de cemento en el mundo y Perú

2.10 Requisitos de los ensayos de control y normatividad

(ASTM/NTP)

Plan de presentación


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Bibliografía

http://www.4shared.com/office/O96TZEvx/Diseo_y_Control_de_Mezclas_de_.htmlhttp://www.4shared.com/office/O96TZEvx/Diseo_y_Control_de_Mezclas_de_.html


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Material ligante cementício

compuesto inorgánico quepuede ser mezclado con elagua para unir otros tipos demateriales. Ejm: Yeso y cal

Material ligante hidráulico

material cementício que puedeademás solidificarse al reaccionar químicamente con el agua(hidratación) formando nuevos

compuestos estables bajo el agua.Ejm: cemento Portland

Material ligante cementicio e hidráulico

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=mLozK8qIwGygdM&tbnid=bqPcZ0YRpWVQsM&ved=0CAgQjRw&url=http://www.barmexinc.com/cal_hidratada.html&ei=ZB4zU9LwCfSmsASX1IGIBQ&psig=AFQjCNEXbacTsg1RryCtaa8xGqkVIsn7Eg&ust=1395945444255124http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=mLozK8qIwGygdM&tbnid=bqPcZ0YRpWVQsM&ved=0CAgQjRw&url=http://www.barmexinc.com/cal_hidratada.html&ei=ZB4zU9LwCfSmsASX1IGIBQ&psig=AFQjCNEXbacTsg1RryCtaa8xGqkVIsn7Eg&ust=1395945444255124


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7

Polvo mineral gris y fino, el cual al reaccionar químicamente con el agua

(hidratación) se solidifica y produce elementos estables en el agua, de allí quees conocido como ligante hidráulico. Está compuesto principalmente de óxidode calcio (CaO) y sílice (SiO2) en grandes proporciones, y de óxido dealuminio (Al2O3) y fierro (Fe2O3) en menor proporción.

ANTES DESPUES

Cemento Portland


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Referencia: PCA Diseño y Control de Mezclas de Concreto.

Fuentes de materia prima para fabricaciónde cemento Portland


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Fabricación del cemento Portland


10/68Referencia: PCA Diseño y Control de Mezclas de Concreto.

Fabricación del cemento Portland (Vía seca)


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12/68

Fabricación del cemento Portland (Vía seca)


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Molienda del clinker con 5% desulfato de calcio

95% del material debe pasar eltamiz # 325.

MOLIENDA DEL CLINKER



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TRANSPORTE DEL CEMENTO



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Fabricación de cemento: HOLCIMhttps://www.youtube.com/watch?v=zL_Y_NwBroM

Fabricación de cemento: CEMEXhttps://www.youtube.com/watch?v=-ixpHOFdBzY

https://www.youtube.com/watch?v=CZs8-b3bqfA :DISCOVERY CHANNEL


https://www.youtube.com/watch?v=zL_Y_NwBroMhttps://www.youtube.com/watch?v=zL_Y_NwBroMhttps://www.youtube.com/watch?v=-ixpHOFdBzYhttps://www.youtube.com/watch?v=-ixpHOFdBzYhttps://www.youtube.com/watch?v=CZs8-b3bqfAhttps://www.youtube.com/watch?v=CZs8-b3bqfAhttps://www.youtube.com/watch?v=CZs8-b3bqfAhttps://www.youtube.com/watch?v=-ixpHOFdBzYhttps://www.youtube.com/watch?v=zL_Y_NwBroM


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95%

ComponenteQuímico

Procedencia

Oxido de Calcio (CaO) Rocas Calizas

Oxido de Sílice (SiO2) Areniscas

Oxido de Aluminio (Al2O3) Arcillas

Oxido de Fierro (Fe2O3) Arcillas, Mineral de Hierro,Pirita

5%

Oxidos de Magnesio(MgO), Sodio (Na2O), Minerales Varios

Potasio (K2O), Titanio, Azufre,

Fósforo y Manganeso

Composición química del Cemento


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OxidoComponente Rango Típico(%) Abreviatura

CaO 60 - 69 C

SiO2 18 - 24 S

Al2O3 4 - 8 A

Fe2O3 1 - 8 F

SO3 1 - 3

MgO 1 - 5

K2O y Na2O 0.25 - 1.5

S

M

K y N

Composición química del Cemento


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1. Todo el SO3 es combinado sobre la forma de sulfato de calcio

(No considerar la presencia de sulfatos alcalinos)

2. Todo el Fe2O3 se encuentra en el C4 AF (Les iones Fe3+ et Al3+

pueden substituirse más fácilmente entre ellos).

3. La cantidad restante de Al2O3 se encuentra en el C3 A

4. Finalmente, la sílice y la cal se comparten entre el C3S y el

C2S (Sin embargo en el análisis al microscopio se observa

que los cristales de C3S y C2S contienen impurezas).

Composición potencial de Bogue


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C4AF = 3.04 Fe2O3

C3A = 2.65 Al2O3 – 1.69 Fe2O3

C2S = 8.6 SiO2 + 1.08 Fe2O3 + 5.07 Al2O3 – 3.07 CaO

C3S = 4.07CaO –

7.06 SiO2 –

1.43 Fe2O3 –

6.72 Al2O3 –

2.85 SO3

Composición potencial de Bogue


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23

Fase Pura Nombre Abreviación Fase ImpuraCantidad

promedio

3CaO.SiO2 Silicato tricálcico C3S Alita 50%

2CaO.SiO2 Silicato dicálcico C2S Belita 25%3CaO.Al2O3 Aluminato tricálcico C3 A Algunas veces celita 12%

4CaO.Al2O3.Fe2SO3 Ferroaluminato tricálcico C4 AF Algunas veces felita 8%

CaSO4.2H2O Yeso CS 2H 3.5%

Fases minerales del cemento


24/68

24



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25

Fases minerales al microscopio (DRX)


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26

C3S

Favorece el desarrollo de resistencia a edad temprana Se hidrata y endurece rápidamente.

70% de la reacción ocurre antes de los 28 días

C2S

Contribuye al desarrollo de resistencia a largo plazo

Se hidrata y endurece lentamente

30% de la reacción ocurre antes de los 28 días



27/68

27

C3A

Condiciona fraguado violento, actuando como catalizador el yeso

(3%-6% para controlar su rapidez)

Libera una gran cantidad de calor durante los primeros días, de

hidratación muy rápida y endurecimiento. Responsable de la resistencia a los sulfatos (Sulfoaluminatos

expansivos)

Poca contribución a la resistencia a largo plazo



28/68

28

MgO

K2O, Na2O Alcalis

Componente menor, > 5% problemas expansión en la

pasta hidratada y endurecida.

Reacciones químicas con ciertos agregados, solubles en agua.

Problemas de florescencias con agregados calcáreos.

C4AF

Responsable del color del cemento Se hidrata con rapidez pero con poca contribución en la

resistencia a largo plazo

Otros componentes



29/68

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



30/68

30

Referencia: Regourd, 1982; Eckart et coll., 1995.

MINUTOS HORAS DIAS

Cinética de hidratación del cemento


31/68

31

Los Hidratos:- -Silicato de calcio hidratado

(C-S-H).

- -Cal hidratada o portlanditaCa(OH)2

- - Poros capilares

- - Cemento no hidratado yagua sobrante.

Estructura de la pasta de cemento hidratada


32/68

32

El C-S-H ocupa entre 50 y 60% del volumen sólido de la pasta decemento completamente hidratada.

La cal hidratada Ca(OH)2 o CH ocupa entre 20 a 25% de sólidos en

la pasta hidratada.

Los aluminatos hidratados ocupan de 10 a 15% de sólidos en la

pasta hidratada (Etringita, monosulfoaluminatos).

Los poros capilares fluctúan entre 0.05 µm a 5 µm. Los poros de

gel < 40 Å.

Estructura de la pasta de cemento hidratada

Componentes solidos de la pasta de cemento


33/68

Componentes solidos de la pasta de cementohidratada

Componentes solidos de la pasta de cemento


34/68

Componentes solidos de la pasta de cementohidratada


35/68

CLINKER +

GYPSUM +

HARDENED

CONCRETE

50 – 60%

20 - 25%

10 – 20% +Others

VOIDS


36/68

36

Tamaño de poros y sólidos en pasta hidratada


37/68


38/68

ESTADO FRESCO ESTADO ENDURECIDO

La relación agua / cemento


39/68


40/68


41/68

La relación agua / cemento

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

R e s i s t e n c i a e n

c o m p r e s i ó n f ´

c e n k g / c m 2

Relación Agua/cemento en peso

Resistencia en compresión vs Relación Agua/Cemento

Ti d t P tl d (ASTM C 150)


42/68

Tip o II (20): Med ian a Res is ten cia Su lfat os , c alo r

m o d erad o , f ć len to .

Tip o I (10): Uso g en eral , alt o c alo r, f ć ráp id o

Tipo III (30): Alt o calor, f ć m uy rápid o, b aja resistenc ia

s u l f a t o s .

Tipo IV (40): Mu y bajo calo r, f ć mu y len to

Tipo V (50): Muy resistente su l fatos bajo calor, f ć mu y

lento

Tipos de cementos Portland (ASTM C 150)

E l ió d l i t i d l t


43/68

Evolución de la resistencia de los cementos



44/68

Tipo IP : Uso general, has ta 15 % a 40% puzolana. Meno rcalo r, f ć después 28 días

Tipo IPM : Uso general, hasta 15% puzolana. Meno r calor,

f ć después 28 días

Tipo MS : Mediana resis tencia a su lfatos, hasta 25%

esco ria, menor calo r, f ć después 28 días

Tipo ICo : Uso general, hasta 30% fi l ler cal izo. Meno r

calo r, f ć después 28 días




45/68

En cuanto a los requisitos de performance de los cementos

Portland para aplicaciones generales y especiales, no existen

restricciones en su composición o en sus constituyentes.

TIPOS:

Tipo GU.- Uso general.

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 hidratación.

Tipo LH.- De bajo calor de hidratación.


Ti d E (EN 19 1)


46/68

Tipos de cementos en Europa (EN 197-1)

Ti d t li ió


47/68

Tipos de cementos por aplicación

Ti d t li ió


48/68

Tipos de cementos por aplicación


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Las Fábricas

de Cemento en

el Perú

Cementos

Rioja

CementosPacasmayo

UNACEM: Cementos

Lima + Andino

Cementos

Yura

Cementos

Sur

Cementos Lima

Cementos Andino

Tipos de cementos en el Perú


50/68




51/68

Fuente: ASOCEM


R i it d t l d lid d


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Requisitos de control de calidad

C t l d f i ló i


53/68

Control de fases mineralógicas

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

S e

t I -

1 0

S e

t I I -

1 0

O c

t I -

1 0

O c

t I I -

1 0

N o v

I - 1 0

N o v

I I - 1

0

D i c I -

1 0

D i c I I -

1 0

E n e

I -

1 1

E n e

I I -

1 1

F e

b I -

1 1

F e

b I I -

1 1

M a r

I -

1 1

M a r

I l -

1 1

A b r

I -

1 1

A b r

I I -

1 1

M a y

I - 1

1

M a y

I I - 1

1

J U N

I - 1

1

J U N

I I - 1

1

J U L I - 1

1

J U L I I - 1

1

A g o

I - 1

1

A g o

I I - 1

1

S E T I - 1 1

S E T I I - 1

1

O C T I - 1 1

O C T I I - 1

1

N O V I - 1 1

N O V I I - 1

1

D I C

I - 1 1

D I C

I I - 1

1

E n e

I - 1

2

E n e

I I - 1

2

F e

b I - 1

2

F e

b I I -

1 2

M a r

I - 1 2

M a r

I l -

1 2

A b r

I -

1 2

A b r

I I -

1 2

M a y

I - 1

2

M a y

I I - 1

2

J U N

I - 1

2

J U N

I I - 1

2

J U L I - 1

2

J U L I I - 1

2

%

PERIODO

FASES MINERALOGICAS DEL CEMENTO ANDINO T-I

C3S

C2S

C3A

C4AF

R i it d t l d lid d


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Requisitos de control de calidad

Ensayos de control de calidad del cemento


55/68

GRANULOMETRÍA DEL CEMENTO




56/68

FINEZA (BLAINE) DEL CEMENTO – m2 /kg




57/68


2500

2600

2700

2800

2900

3000

3100

3200

3300

3400

3500

M A Y I I - 1

0

J U N

I - 1 0

J u n

I I -

1 0

J u

l I -

1 0

J u

l I I -

1 0

A g o

I -

1 0

A g o

I I -

1 0

S e

t I -

1 0

S e

t I I -

1 0

O c

t I -

1 0

O c

t I I -

1 0

N o v

I - 1 0

N o v

I I - 1

0

D i c I -

1 0

D i c I I -

1 0

E n e

I -

1 1

E n e

I I -

1 1

F e

b I -

1 1

F e

b I I -

1 1

M a r

I -

1 1

M a r

I l -

1 1

A b r

I -

1 1

A b r

I I -

1 1

M a y

I -

1 1

M a y

I I -

1 1

J u n

I - 1

1

J u n

I I - 1

1

J u

l I - 1

1

J u

l I I - 1

1

A g o

I - 1 1

A g o

I I - 1

1

S E T I - 1 1

S E T I I - 1

1

O C T I - 1 1

O C T I I - 1

1

N O V I - 1 1

N O V I I - 1

1

D I C

I - 1 1

D I C

I I - 1

1

E n e

I -

1 2

E n e

I I -

1 2

F e

b I - 1

2

F e

b I I -

1 2

M a r

I - 1 2

M a r

I l -

1 2

A b r

I -

1 2

A b r

I I -

1 2

M a y

I -

1 2

M a y

I I -

1 2

J u n

I - 1

2

J u n

I I - 1

2

J u

l I - 1

2

J u

l I I - 1

2

B L A I N E c m 2 / g

PERIODO

SUPERFICIE ESPECIFICA BLAINE DEL CEMENTO LIMA SOL T-1



58/68

GRAVEDAD ESPECIFICA (g/cm3

)

Frasco de Le Chatelier(ASTM C 188)

TIEMPO DE FRAGUADO

Agujas Vicat

(ASTM C 191)




59/68

Ensayo de resistencia en compresión f’cDel cemento en cubos de 2”x2”

(ASTM C 109)




60/68

0

50

100

150

200

250

300

350

400

E n e

I - 1

1

E n e

I I - 1

1

F e

b I - 1

1

F e

b I I - 1

1

M a r

I - 1

1

M a r

I l - 1

1

A b r

I - 1

1

A b r

I I - 1

1

M a y

I - 1

1

M a y

I I - 1

1

J U N

I - 1

1

J U N

I I - 1

1

J U L I - 1

1

J U L I I - 1

1

A g o

I - 1

1

A g o

I I - 1

1

S E T I - 1 1

S E T I I - 1

1

O C T I - 1 1

O C T I I - 1

1

N O V I - 1 1

N O V I I - 1

1

D I C

I - 1 1

D I C

I I - 1

1

E n e

I - 1

2

E n e

I I - 1

2

F e

b I - 1

2

F e

b I I - 1

2

M a r

I - 1 2

M a r

I l - 1

2

A b r

I - 1

2

A b r

I I - 1

2

M a y

I - 1

2

M a y

I I - 1

2

J U N

I - 1

2

J U N

I I - 1

2

J U L I - 1

2

J U L I I - 1

2

F ´ C ( K g

/ c m 2 )

PERIODO

RESISTENCIA EN COMPRESION DEL CEMENTO ANDINO T-I

FĆ 3 DIAS

FĆ 7 DIAS

FĆ 28 DIAS

.



61/68

Normatividad Peruana


62/68

1. NORMAS SOBRE ESPECIFICACIONES

1.1 CEMENTOS PORTLAND:NTP 334.009:2013

1.2 CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS: NTP334.090:2013

1.3 CEMENTOS PORTLAND. ESPECIFICACIÓN DE

LA PERFORMANCE: NTP 334.082:2001

1.4 CEMENTO DE ALBAÑILERÍA:

NTP 334.069:1998




63/68

1. NORMAS SOBRE ESPECIFICACIONES

NTP 334.009 NTP 334.090 NTP 334.082PRESCRIPTIVA PRESCRIPTIVA PERFORMANCE

CEMENTOS CEMENTOS TODOSTRADICIONALES ADICIONADOS

I,II,III,IV y V IP,IPM,IS;ISM y ICo GU,HE,MS,HS,

MH y LH

ASTM C150 ASTM C595 ASTM C1157




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DIFERENCIAS

NORMA PRESCRIPTIVA NORMA DE PERFORMANCE

ENSAYOS FISICOS ENSAYOS FISICOS

ENSAYOS QUIMICOS

- MS y HS Resistencia a los

Sulfatos- MH y LH Calor de hidratación


Cómo elegir un buen cemento?


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Tenem os que iden t if icar p r im ero el lugar donde vam os a

con stru ir, para evaluar las c on dic io nes ambien tales y d e servic io que es tarásomet ido el p royec to

Ejm: clima cálido:

Cemento con bajo calor de hidratación (Menor a mayor):

V, IP, II, IPM, IMS,IC O , I




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Tenemos que iden t i f icar en qué cond ic iones de

expos ic ión (agres iv idad quím ica) estará sometido el proyecto.

Ejm: ambiente marino

Cemento resistentes al ataque de cloruros + sulfatos (Mas resistentesa menos resistentes):

IP, V, IPM, II, IMS,IC O , I




67/68

Quétip o de es tru ctu ra(s ) y p ro ceso con stru ct iv o v amos a

u ti l izar (desar ro llo de res is tenc ia y calo r de h id ratac ión )?

Ejm:

- Vaciados de concreto de gran volumen y poca área dedisipación de calor :

Más favorable a menos favorable: V,IP,II, IPM,IMs,Ico,I

- Desencofrado rápido : Más favorable a menos favorable

I,IPM,II,IMs,ICo,IP,V


Parte 2: conclusiones


68/68

1. ¿ Que hemos aprendido en la parte 2 de esta sesión?

El cemento es un polvo mineral que al reaccionar químicamentecon el agua se solidifica (hidratación) y produce elementos establesen el agua.

Los componentes C3S y C2S definen la resistencia a corto y largo

plazo, y C3 A condiciona el fraguado violento, siendo regulado por CS 2H.

La relación a/c es muy importante por que está íntimamente ligadoa la resistencia, porosidad y nivel de hidratación del cemento.

El tipo de cemento a usar depende de las condiciones a las queestará sometido el proyecto de construcción.

Parte 2: conclusiones

i 2 cementos

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