cemento comprimido
TRANSCRIPT
INTRODUCCIÓN
El presente informe se trata acerca del cemento que lo podemos
definir como un conglomerante formado a partir de una mezcla de calizas
y arcillas calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de
endurecer al contacto con e lagua. El cemento mezclado con agregados
pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y
plástica que fragua y se endurece, adquiriendo una consistencia pétrea.
Esta mezcla también es llamada “concreto”; y por todo lo expresado
anteriormente es que su uso está muy generalizado en obras
deconstrucción e ingeniería civil. También trataremos acerca de la historia
del cemento, tipos de cemento, propiedades del cemento y su proceso de
fabricación, así como otros datos más específicos acerca de este material
de construcción.
CEMENTO.
El cemento es un
material deconstrucción
formado por la mezcla de
varios elementos adhesivos.
Este resistente material debe
su nombre a lo que los
romanos denominabas “opus
caementitium”, que del latín al español es traducible como obra
cementicia. Los romanos llamaban así a una mezcla de grava y otros
materiales similares al hormigón que utilizaban para fabricar los morteros.
Ya en nuestros días, el cemento, sigue comportándose como un
adhesivo, sin embargo, su mayor uso se encuentra en la construcción de
grandes edificios y todo tipo de construcciones relacionadas a las obras
de la ingeniería civil.
El cemento se conoce también por el nombre de cemento
hidráulico, nombre que incluye a todas aquellas sustancias aglomerantes
que hacen fraguar y endurecer la mezcla con agua, lo que puede suceder
incluso, bajo el agua. El cemento se fabrica a partir de un proceso en el
que existen varias etapas, en donde se integran sus componentes, el
aglutinante en base al agua y los agregados como la grava, el árido fino,
el grueso, y la arena). La primera de ellas guarda relación con la acción
de triturar y moler la materia prima.
En segundo lugar, es necesario mezclar los distintos elementos de
la mezcla, teniendo en consideración las proporciones adecuadas para la
obtención del polvo crudo base. Posteriormente, el polvo crudo debe ser
calcinado, para luego, junto a determinado monto de yeso, ser molido
nuevamente. A este producto se le llama clínker. Debido a sus
características, el cemento es utilizado para construcciones que requieren
de gran firmeza y resistencia, usándose para la construcción de cimientos
y muros de grandes edificios y hogares. Además es posible encontrarlo
en la fabricación de monumentos y estatuas que adornan nuestras
ciudades, sin embargo, para este uso, el cemento utilizado es uno de
color blanco, ya que el clásico de color gris le da un acabado poco
estético. De este modo, podemos notar que el cemento se encuentra
presente en casi cada rincón de nuestras ciudades y hogares.
Preparación de las materias primas.
Las materias primas básicas (caliza, marga, pizarra o grava) se
extraen de canteras a cielo abierto por medio de voladuras controladas.
Posteriormente, se cargan y transportan en camiones de gran tonelaje
alas trituradoras donde se fragmentan hasta un tamaño aproximado de 50
mm. Luego se almacenan en zonas independientes en naves de materias
primas. Además de estas materias primas básicas, también se utilizan, en
proporción minoritaria, otros productos que aportan calcio, silicio, aluminio
o hierro, tales como cascarilla, arena, escoria, cenizas, etc., que se
adquieren en el exterior, y que se utilizan para ajustar con mayor precisión
la composición química del "Crudo".
Estas materias primas se dosifican de manera controlada con
básculas y se introducen de manera conjunta a los molinos. La proporción
relativa de cada componente se ajusta de manera automática, en base a
los resultados de los análisis efectuados por analizadores de rayos X. El
material que sale del molino, llamado "Harina de Crudo", es muy fino y se
almacena en silos cerrados en donde se lleva a cabo un proceso de
homogeneización por medio de la introducción de aire a presión a través
del fondo del silo.
Cocción: El Clinker
La "harina de crudo" se introduce a un intercambiador de calor
donde se lleva a cabo un proceso de calentamiento progresivo hasta
alcanzar los 1.000ºC. En este proceso, y en primer lugar, el crudo se
seca, luego se deshidrata y finalmente se descarbonata. Este proceso de
calentamiento del crudo se realiza por intercambio de calor entre los
gases calientes ascendentes procedentes de la combustión en el horno, y
la materia cruda descendente que recorre el inter cambiador.
A continuación la materia entra en el horno, que es un tubo de
dimensiones variables pero que oscila entre45-60 metros de longitud y 3-
5 metros de diámetro, girando a menos de 3 rpm. En el interior del horno
se produce la combustión controlada de un combustible hasta alcanzar
temperaturas de llama de hasta2.000ºC. Dentro el horno, el crudo sigue
aumentando de temperatura hasta alcanzar un máximo de 1.450ºC,
necesario para la correcta formación de los componentes responsables
de las propiedades mecánicas de los cementos.
El material que sale del horno tiene aspecto de gránulos
redondeados y se conoce con el nombre de "clinker". Para congelar su
estructura cristalina y estabilizar los componentes formados a 1450ºC, el
clinker se enfría con aire por debajo de los 120ºC.
Son necesarios 1.560 Kg. de crudo para obtener 1.000 Kg. de
clinker. Los gases resultantes del proceso de combustión se emiten a la
atmósfera a través de una chimenea a una temperatura inferior a 120ºC,
después de haber sido previamente filtrados a través de filtros
electrostáticos o de mangas que retienen más del 99,9% del polvo
arrastrado. El calor contenido en los gases de salida es reutilizado en el
proceso de secado y molienda del crudo y de los combustibles.
Molienda.
El Cemento está constituido
por:-Clinker- Componentes
principales, tales como; Escoria de
Alto Horno, Humo de Sílice,
Puzolana, Cenizas volantes, y
Caliza.-Componentes minoritarios-
reguladores de fraguado. La
proporción de cada componente
depende del tipo concreto de cemento fabricado.
Los distintos componentes se almacenan en zonas separadas, se
dosifican por medio de básculas y se añaden de manera conjunta y
continua al molino de cemento. Al igual que en el crudo, la proporción
relativa de cada componente se ajusta de manera automática en base a
los resultados de los análisis efectuados por analizadores de rayos X. En
el proceso de molienda, los componentes se muelen, se entremezclan
íntimamente y el material se hace pasar por separadores. Si el cemento
posee las características físico-químicas necesarias se almacena en silos.
En caso contrario, se reenvía al molino para continuar su molienda. El
cemento así producido y almacenado se suministra en sacos (42.5Kg.) o
a granel (en camiones cisternas de 25 TM. aprox.)
Propiedades Químicas
La propiedad de liga de las pastas de cemento Pórtland se debe a
la reacción química entre el cemento y el agua llamada hidratación. El
cemento Portland no es un compuesto químico simple, sino que es una
mezcla de muchos compuestos. Cuatro de ellos conforman el 90% o más
del peso del cemento Pórtland y son: el silicato tricálcico, el silicato
dicálcico, el aluminato tricalcico y el aluminio ferrito tetracálcico. Además
de estos componentes principales, algunos otros desempeñan papeles
importantes en el proceso de hidratación. Los tipos de cemento Pórtland
contienen los mismos cuatro compuestos principales, pero en
proporciones diferentes. Cuando el clinker (el producto del horno que se
muele para fabricar el cemento Pórtland) se examina al microscopio, la
mayoría de los compuestos individuales del cemento se pueden identificar
y se puede determinar sus cantidades. Sin embargo, los granos más
pequeños evaden la detección visual.
El diámetro promedio de una partícula de cemento típica es de
aproximadamente 10 micras, o una centésima de milímetro. Si todas las
partículas de cemento fueran las promedio, el cemento Pórtland
contendría aproximadamente 298,000 millones de granos por kilogramo,
pero de hecho existen unos 15 billones de partículas debido al alto rango
de tamaños de partícula. Las partículas en un kilogramo de cemento
Pórtland tienen un área superficial aproximada de 400 metros cuadrados.
Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen cerca del 75%
del peso del cemento Pórtland, reaccionan con el agua para formar dos
nuevos compuestos: el hidróxido de calcio y el hidrato de silicato de
calcio. Este último es con mucho el componente cementante más
importante en el concreto. Las propiedades ingenieriles del concreto,
fraguado y endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional
principalmente dependen del gel del hidrato de silicato de calcio. Es la
medula del concreto.
La composición química del silicato de calcio hidratado es en cierto
modo variable, pero contiene cal (CaO) y sílice (Si02), en una proporción
sobre el orden de 3 a 2. el área superficial del hidrato de silicato de calcio
es de unos 3000metros cuadrados por gramo. Las partículas son tan
diminutas que solamente ser vistas en microscopio electrónico. En la
pasta de cemento ya endurecida, estas partículas forman uniones
enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes de
cemento sin hidratar; también se adhieren a los granos de arena y a
piezas de agregado grueso, cementando todo el conjunto. La formación
de esta estructura es la acción cementante de la pasta y es responsable
del fraguado, del endurecimiento y del desarrollo de resistencia. Cuando
el concreto fragua, su volumen bruto permanece casi inalterado, pero el
concreto endurecido contiene poros llenos de agua y aire, mismos que no
tienen resistencia alguna. La resistencia está en la parte sólida de la
pasta, en su mayoría en el hidrato de silicato de calcio y en las fases
cristalinas.
Entre menos porosa sea la pasta de cemento, mucho más
resistente es el concreto. Por lo tanto, cuando se mezcle el concreto no se
debe usar una cantidad mayor de agua que la absolutamente necesaria
para fabricar un concreto plástico y trabajable. A un entonces, el agua
empleada es usualmente mayor que la que se requiere para la completa
hidratación del cemento. La relación mínima Agua Cemento (en peso)
para la hidratación total es aproximadamente de 0.22 a 0.25.
El conocimiento de la cantidad de calor liberado a medida de que el
cemento se hidrato puede ser útil para planear la construcción. En
invierno, el calor de hidratación ayudara a proteger el concreto contra el
daño provocado por temperaturas de congelación. Sin embargo, el calor
puede ser en estructuras masivas, tales como presas, porque puede
producir esfuerzos indeseables al enfriarse luego de endurecer. El
cemento Pórtland tipo 1 un poco más de la mitad de su calor total de
hidratación en tres días.
El cemento tipo 3, de alta resistencia temprana, libera
aproximadamente el mismo porcentaje de su calor en mucho menos de
tres días. El cemento tipo 2, un cemento de calor moderado, libera menos
calor total que los otros y deben pasar más de tres días para que se libere
únicamente la mitad de ese calor. El uso de cemento tipo4, cemento
Portland de bajo calor de hidratación, se debe de tomar en consideración
donde sea de importancia fundamental contar con un bajo calor de
hidratación. Es importante conocer la velocidad de reacción entre el
cemento y el agua porque la velocidad determinada el tiempo de fraguado
y de endurecimiento. La reacción inicial debe ser suficientemente lenta
para que conceda tiempo al transporte y colocación del concreto. Sin
embargo, una vez que el concreto ha sido colocado y terminado, es
deseable tener un endurecimiento rápido.
El yeso, que es adicionado en el molino de cemento durante la
molienda del clinker, actúa como regulador de la velocidad inicial de
hidratación del cemento Portland. Otros factores que influyen en la
velocidad de hidratación incluyen la finura de molienda, los aditivos, la
cantidad de agua adicionada y la temperatura de los materiales en el
momento del mezclado.
CONCRETO FRESCO
CONCEPTOS FUNDAMENTALESCONCRETO FRESCO
El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se
trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma.
Esta combinación de características es la razón principal por la que es un
material de construcción tan popular El concreto fresco es una mezcla
semilíquida de cemento portland, arena (agregado fino), grava o piedra
triturada (agregado grueso) y agua
AGREGADOS
Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y
gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o
manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10mm;
los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la
malla No.16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de
agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.
Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del
volumen total del concreto, su selección es importante.
Los agregados deben
consistir en partículas con resistencia
adecuada así como resistencias a
condiciones de exposición a la
intemperie y no deben contener
materiales que pudieran causar
deterioro del concreto. Para tener un
uso eficiente de la pasta de cemento
y agua, es deseable contar con una
granulometría continua de tamaños de partículas.
Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y
endurecido, se puede modificar agregando aditivos al concreto,
usualmente en forma líquida, durante su dosificación. Los aditivos se usan
comúnmente para:
Ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento, (2)reducir la
demanda de agua.
Aumentar la trabajabilidad.
Incluir intencionalmente aire.
Ajustar otras propiedades del concreto
Dosificación del concreto
Definición:
Para empezar a hablar del concreto debemos de definir lo que
significa dosificar:
Dosificar: dosi-ficar
Dosi- viene dosis, ósea la cantidad requerida
Ficar- viene de dividir y graduar
Entonces: Fijación de la cantidad de una sustancia que debe
añadirse en cada etapa de un proceso.
La dosificación
Implica establecer las proporciones apropiadas de los materiales
que componen al concreto, a fin de obtener la resistencia y durabilidad
requeridas, o bien, para obtener un acabado o pegado correctos.
Generalmente expresado en gramos por metro (g/m).
Factores a considerar
La dosificación debe basarse en múltiples factores tales como:
Los elementos que se van a vaciar.
Las condiciones ambientales deberán soportar.
Procedimiento de mezclado.
Colocación. Curado.
Relación agua cemento
Todos los métodos de dosificación destacan la importancia de la
relación entre las proporciones de agua y cemento. Ambos materiales
forman una pasta que, al endurecer, actúa como aglomerante,
manteniendo unidos los granos de los agregados. Mientras mayor sea la
dosis de agua el concreto será más trabajable, sin embargo esto
disminuye su resistencia y durabilidad.
Transporte del concreto
El transporte entre la planta y la obra se efectuará de la manera
más rápida posible. El concreto se podrá transportar a cualquier distancia,
siempre y cuando no pierda sus características de trabajabilidad y se
encuentre todavía en estado plástico en el momento dela descarga. En el
caso de construcción en tiempo caluroso, se cuidará de que no se
produzca desecación de la
mezcla durante el transporte. Si
a juicio del Supervisor existe tal
riesgo, se deberán utilizar
retardadores de fraguado y/o
efectuará los ajustes
necesarios sin alterar la
resistencia requerida en el
Diseño.
El principal peligro durante el transporte es la segregación. Los
componentes individuales del concreto tienden a segregarse debido a su
heterogeneidad. El objetivo principal es hacer llegar el concreto al lugar
de colado lo más rápida y económicamente y en las mejores condiciones.
Cada tipo de transportación posee ventajas y desventajas específicas que
dependen de las condiciones del uso de los ingredientes de la mezcla, la
accesibilidad y ubicación del sitio de colocación, la capacidad y tiempo de
entrega requerida, y las condiciones ambientales. A continuación se
menciona algunos medios de transporte más comunes.
Carretillas y carro de mano.
Se emplean todavía
en la actualidad para
transportar pequeñas
cantidades de concreto a
distancia cortas, y son
especialmente útiles en
aéreas inaccesibles para
otros equipos. Se puede acarrear cómodamente una carga de alrededor
de 0.03 m3(30 litros) de concreto.
Un carro de mano puede cargar sin dificultad alrededor de 0.2 m3,
un solo hombre puede transportar aproximadamente 3m3por hora,
siempre que la distancia no sea mayor a70m en terreno plano y uniforme;
cuando se trate de superficies inclinadas, por ligero que sea el declive, se
requerirán generalmente dos hombres para empujar el carro.
Buggies
Los buggies tienen capacidad de 250 a 350 litros y su distancia
máxima recomendable de entrega es de aproximadamente 120 metros.
Su eficiencia puede ser de cinco a seis veces mayor que la del carro
impulsado y 20 veces mayor que la de la carretilla. Existen buggies con
descarga frontal o lateral y de operación manual o hidráulica.
El camión revolvedor u hormigonera
El camión revolvedor sirve como unidad agitadora de transporte. El
tambor se hace girar a velocidad de carga durante la carga y luego se
reduce la velocidad a velocidad de agitación, ose detiene después de
completar la carga. El tiempo transcurrido para la descarga del concreto
puede ser el mismo que en el caso del mezclado en el camión y el
volumen transportado se puede aumentar hasta 80% de la capacidad del
tambor.
Camión de caja fija, con o sin agitador
Las unidades que se emplean para el transporte en camión de caja
fija, con o sin agitador, constan de una caja abierta, montada sobre un
camión. La caja metálica debe tener superficies de contacto lisas,
perfiladas y, en general, debe estar diseñada para descargar el concreto
por la parte de atrás cuando la caja es volteada. Se debe colocar en el
pilote de descarga una puerta y vibradores montados en la caja para
controlar el flujo. Un agitador ayuda en la descarga y mezcla el concreto
al bajar. Una característica primordial es que jamás se debe agregar agua
en la caja del camión porque entonces no se logra la mezcla.
Recipientes para concreto montados en camiones o carros de
ferrocarril
Es un método común de transporte de concreto masivo desde la
planta de mezclado hasta un punto cerca del lugar de colocación, donde
una grúa levanta el recipiente hasta el punto final de colocación. En
ocasiones se usan carros de traslado que operan sobre rieles para
transportar el concreto desde la planta de mezclado hasta los recipientes
que se operan en cable-vías. La descarga del concreto de los carros de
transporte al recipiente, que puede ser por el fondo o por alguna forma de
volteo, debe ser cuidadosamente controlada para impedir la segregación.
El tiempo de entrega por este método generalmente va de los 30 a los 45
minutos.
La pluma y la torre grúa
La pluma y la torre grúa han sido durante muchos años el sistema
más empleado para transportar el concreto dentro de la obra. Constituye
un medio económico para colocar concreto y transportar materiales en la
construcción de estructuras altas (entre 5 y 50 pisos),y también porque
requiere poco espacio para su
montaje y escaso personal para su
operación.
Bandas transportadoras
Las bandas transportadoras
de concreto están diseñadas para
transportar concreto en estado plástico desde una fuente de suministro
hasta las cimbras u otros lugares sin tener que usar equipo adicional,
excepto el requerido para la compactación.
Las bandas transportadoras se clasifican en tres tipos:
Portátiles o autocontenidas, de alimentación o en serie, y de
distribución o con descarga radial o lateral.
Bombeo del concreto
El concreto bombeado puede definirse como concreto transportado
mediante presión a través de tubos o mangueras flexibles que descargan
la mezcla directamente en el sitio de colocación. Para bombear concreto
es necesario que éste pase a presión por una tubería, por lo cual debe
estar dosificado de tal manera que existan todos aquellos componentes
que permitan formar una película lubricante permanente en las paredes
de la tubería con una consistencia adecuada
Tolvas
El empleo de este equipo permite la colocación del concreto con el
más bajo revenimiento práctico.
Debe evitarse la contaminación descansando las tolvas sobre
plataformas, sin balanceárselas sobre el concreto descubierto que acaba
de colocarse.
El concreto derramado no debe recogerse con palas y devolverse a
las tolvas para su uso subsecuente.
Canalones
Se emplean con frecuencia para trasladar concreto de elevaciones
superiores a inferiores.
Deben ser de fondo curvo y construido o forrados de metal y tener
suficiente capacidad para evitar derrames.
La inclinación debe ser constante y suficiente para permitir que el
concreto del revenimiento requerido en el sitio, fluya continuamente por el
canalón sin segregarse.
Condiciones para la calidad final del concreto
Las condiciones que se mencionan a continuación ejercen un
efecto directo sobre la calidad final del concreto.
1. La elevada temperatura, o los vientos fuertes, secan el concreto
durante el transporte
2. Las lluvias fuertes hacen un mezcla con demasiada agua
3. Recipiente con fugas
4. Si el concreto no se transporta con suficiente rapidez, o si
adquiere rigidez rápidamente, puede estar demasiado rígido al
llegar al sitio del colado, especialmente en lugares de clima
caluroso.
5. La contaminación del concreto
6. Puede haber segregación debida al empleo incorrecto de
canalones, coladores o tuberías, o bien por el recorrido de
grandes distancias en bandas transportadoras o vehículos
sobre terrenos pedregosos.
7. La película de mortero del recipiente debe ser limpiada, con
manguera.
Colocación del concreto
El colado del concreto
consiste en el movimiento o
transferencia de este, desde su
punto de entrega en el sitio de la
obra, su colado en las cimbras y su
consolidación, para dar lugar a una estructura de concreto que tenga la
integridad estructural, durabilidad, calidad y aspecto adecuados, según el
diseño y las especificaciones.
El colado del concreto para proporcionar esa estructura acabada
requiere el conocimiento de unos cuantos hechos fundamentales acerca
del comportamiento del concreto
cuando se maneja en condiciones
diferentes, la selección del equipo
adecuado, y la atención a ciertos
detalles.
La mayor parte del concreto
comercial, se entrega desde una
planta dosificadora o fija de mezclado
central por medio de camiones de
mezclado en tránsito, con
capacidades de hasta 9 m3, el
concreto también se puede entregar
por camiones de descarga, camiones de volteo, o unidades de acarreo. El
concreto se mueve desde el punto de entrega hasta la estructura a área
de colado por canalón, grúa y cucharon, transportador o bomba. Muy
poco concreto se maneja por carretillas, excepto en obras muy pequeñas,
por la numerosa mano de obra y lentitud.
Debe seleccionarse con cuidado el equipo para mover el concreto
desde su punto de entrega hasta su lugar de obra terminada. El equipo
debe de tener la capacidad de manejar, mover y descargar en forma
expedita el concreto con el revenimiento, contenido de arena y tamaño
máximo que se consideren adecuados.
El concreto debe colocarse tan pronto como sea posible, y en
ningún caso después de 60 minutos hecha la revoltura.
Debe compactarse la subrasante, humedecerse y formarse
guarniciones. Las cimbras deben de estar limpias de todo desecho y
previamente deben de aceitarse o humedecerse.
Debe contarse con equipo de reserva en caso de que ocurra una
falla.
El concreto debe de depositarse tan cerca cómo se pueda de su
colocación final.
Para minimizar la segregación, siempre que sea posible, resulta
conveniente dejar caer el concreto en forma vertical.
En la construcción de losas, el colado debe comenzar a lo largo, en
un extremo del trabajo, descargando cada mezcla contra el concreto
previamente colado.
En muros, cadenas y trabes las primeras descargas se deberán
colar en los extremos, con los colados subsecuentes avanzando hacia el
centro. La altura de caída libre del concreto no deberá ser fijada hasta un
cierto límite a menos que o curra separación del agregado grueso, en
cuyo caso será adecuado marcar un límite de 0.90m a 1.20 m.
A veces se cuela concreto a través de aberturas denominadas
ventanas, a los lados de las cimbras altas y estrechas. Se debe de usar
un embudo recolector afuera para permitir el flujo más suave del concreto
a la abertura.
Cuando el concreto se va a colar en cimbras altas a una velocidad
relativamente alta, se puede llegar a recolectar cierta agua de sangrado
en la superficie, especialmente si el concreto no contiene aire incluido. El
sangrado se puede reducir haciendo un colado más lento y empleando un
concreto con una consistencia más seca.
Al colar concreto sobre una pendiente, el colado se debe de iniciar
en el fondo de la pendiente y moverse hacia arriba de la misma.
En muros que tienen una profundidad considerable el concreto se
debe colocar en forma sistemática en capas que tengan un espesor de no
más de 40 cm a 50 cm, cada capa se debe vibrar adecuadamente.
Incorrecta
Permite que el concreto del canalón o la carretilla se golpee contra
la cimbra y rebote en las varillas y la cimbra causando segregación y
huecos en el fondo.
Correctamente
Caída vertical del concreto en balsas exteriores debajo de cada
abertura. Permitiendo que el concreto se detenga y fluya fácilmente a la
cimbra sin segregación.
Incorrecta
Permitir que el concreto fluya a gran velocidad dentro de las
cimbras, o que formen un ángulo con la vertical. Esto invariablemente
resulta en segregación.
Tipos de concreto
El cual se logra mediante el empleo de agregados ligeros en la
mezcla. El concreto ligero ha sido usado donde la carga muerta es un
factor importante y el concreto de peso normal es muy pesado para ser
práctico, los procedimientos de diseño son idénticos. Los concretos
ligeros son concretos de densidades menores a las de los concretos
normales hechos con agregados comunes. Tipos de Cementos
Cementos en Venezuela
Los cementos en Venezuela se especifican de acuerdo con
COVENIN 28 (Cemento Portland – Especificaciones) y COVENIN 3134
(Cemento Portland con Adiciones. Especificaciones).
La COVENIN 28 presenta cinco tipos básicos de cemento: Tipo I,
para uso general. Este cemento debe presentar resistencia a compresión
a los 28 días de, por lo menos, 27.4 MPa; el cemento Blanco se
encuentra en esta categoría; Tipo II, cemento de moderada resistencia, a
sulfatos; Tipo III, cemento de alta resistencia inicial. Éste debe presentar
una resistencia a compresión mínima a los 3 días de 246 kg/cm2 o 24.1
MPa; Tipo IV, cemento de bajo calor de hidratación y Tipo V, de alta
resistencia a sulfatos
Estos cementos deben tener un tiempo de fraguado inicial que
supere los 45 minutos y un promedio de finura Blaine de 280 m2/kg, a
excepción del cemento Tipo II que no posee límites para finura.
La COVENIN 3134 presenta cuatro tipos más de cemento:
Cemento portland con adición de caliza (CPCA),el cual tiene una adición
de caliza del 5% al 15% de la masa del cemento; Cemento portland con
adición de puzolana(CPPZ1, CPPZ2 y CPPZ3), el CPPZ1 tiene un
contenido de puzolana que varía del 5% al 15%,
el CPPZ2, tiene un contenido de puzolana que
está entre 15% y 30% y elCPPZ3 tiene una
cantidad de puzolana que varía del 30%al 40%
de la masa del cemento; Cemento portland con
adición de ceniza volante (CPCV), cuyo contenido
de ceniza es mayor que 5% y menor que 40% y
el Cemento portland con adición de escoria. Estos cementos deben tener
un promedio de finura Blaine de 280 m^2/kg, tiempo de fraguado inicial
que supere los 45 minutos y una resistencia a kg /cm2 o 20.6 MPa.
También se producen en Venezuela los cementos de albañilería
tipo M, S y P y los cementos para pozos de petróleo A, B, G y H (según la
API 10A).
Tipos de cemento Pórtland
Pórtland Tipo I
Es un cemento normal, se produce por la adición de clinker más
yeso. De uso general en todas las obras de ingeniería donde no se
requiera miembros especiales. De 1 a 28 días realiza 1 al 100% de su
resistencia relativa.
Pórtland Tipo II
Cemento modificado para usos generales. Resiste moderadamente
la acción de los sulfatos, se emplea también cuando
se requiere un calor moderado de hidratación. El
cemento Tipo II adquiere resistencia más lentamente
que el Tipo I, pero al final alcanza la misma
resistencia. Las características de este Tipo de
cemento se logran al imponer modificaciones en el
contenido de Aluminato Tricálcico (C3A) y el Silicato Tricálcico (C3S) del
cemento. Se utiliza en alcantarillados, tubos, zonas industriales. Realiza
del 75 al 100% de su resistencia.
Pórtland Tipo III
Cemento de alta resistencia inicial, recomendable
cuando se necesita una resistencia temprana en una
situación particular de construcción. El concreto hecho con
el cemento Tipo III desarrolla una resistencia en tres días, igual a la
desarrollada en 28 días para concretos hechos con cementos Tipo I y
Tipo II ; se debe saber que el cemento Tipo III aumenta la resistencia
inicial por encima de lo normal, luego se va normalizando hasta alcanzar
la resistencia normal.
Esta alta resistencia inicial se logra al aumentar el contenido de
C3S y C3A en el cemento, al molerlo más fino; las especificaciones no
exigen un mínimo de finura pero se advierte un límite practico cuando las
partículas son tan pequeñas que una cantidad muy pequeña de humedad
prehidratada el cemento durante el almacenamiento manejo. Dado a que
tiene un gran desprendimiento de calor el cemento Tipo III no se debe
usar engrandes volúmenes. Con 15% de C3A presenta una mala
resistencia al sulfato. El contenido de C3A puede limitarse al 8% para
obtener una resistencia moderada al sulfato o al 15% cuando se requiera
alta resistencia al mismo, su resistencia es del90 al 100%.
Pórtland Tipo IV
Cemento de bajo calor de hidratación se ha perfeccionado para
usarse en concretos masivos. El bajo calor de hidratación de Tipo IV se
logra limitándolos compuestos que más influye en la formación de calor
por hidratación, o sea, C3A y C3S. Dado que estos compuestos también
producen la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se
tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. El calor de hidratación
del cemento Tipo IV suele ser de más o menos el 80%
del Tipo II, el65% del Tipo I y 55% del Tipo III durante
la primera semana de hidratación. Los porcentajes son
un poco mayores después de más o menos un año. Es
utilizado engrandes obras, moles de concreto, en
presas o túneles. Su resistencia relativa de 1a 28 días
es de 55 a 75%.
Pórtland Tipo V
Cemento con alta resistencia a la acción de los sulfatos, se
especifica cuando hay exposición intensa a los sulfatos. Las aplicaciones
típicas comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto
contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar. La
resistencia al sulfato del cemento Tipo V se logra minimizando el
contenido de C3A, pues este compuesto es el más susceptible al ataque
por el sulfato. Realiza su resistencia relativa del 65 al 85 %.
Tipos de cemento especiales
Cemento Pórtland blanco
Es el mismo Pórtland regular, lo que defiere es el color, esto se
obtiene por medio del color de la manufactura, obteniendo el menor
número de materias primas que llevan hierro y oxido de magnesio, que
son los que le dan la coloración gris al cemento. Este cemento se usa
específicamente para acabados arquitectónicos tales como estuco, pisos
y concretos decorativos.
Cemento Pórtland de escoria de alto horno
Es obtenido por la pulverización conjunta del clinker portland y
escoria granulada finamente molida con adición de sulfato de calcio. El
contenido de la escoria granulada de alto horno debe estar comprendido
entre el 15% y el 85% de la masa total.
Cemento siderúrgico supersulfatado
Obtenido mediante la pulverización de escoria granulada de alto
horno, con pequeñas cantidades apreciables de sulfato de calcio.
Cemento Pórtland puzolánico
Se obtiene con la molienda del clinker con la puzolana. Tiene
resistencia parecida al cemento normal y resistente ataques al agua de
mar, lo que lo hace aconsejable para construcciones costeras. Para que
el cemento sea puzolánico debe contener entre el 15% y el 50% de la
masa total. El cemento puzolánico se utiliza en construcciones que están
en contactos directos con el agua, dada su resistencia tan alta en medios
húmedos.
Cemento Pórtland adicionado
Obtenido de la pulverización del clinker Pórtland conjuntamente
con materiales arcillosos o calcáreos sílicos aluminosos.
Proceso de fabricación del cemento
a. Explotación de materias primas
Consiste en la extracción de las piedras calizas y las arcillas de los
depósitos o canteras, las cuales dependiendo de sus condiciones físicas
se hacen los diferentes sistemas de explotación, luego el material se
transporta a la fábrica.
b. Preparación y clasificación de las materias primas
Una vez extraídos los materiales, en la fábrica se reduce el tamaño
de la caliza siguiendo ciertas especificaciones dada para la fabricación.
Su tamaño se reduce con la trituración hasta que su tamaño oscile entre 5
a 10mm.
c. Homogenización
Consiste en hacer mezcla de las arcillas y calizas, que ya han sido
trituradas, se lleva por medio de bandas transportadoras o molinos, con el
objetivo de reducir su tamaño hasta el orden de diámetro de medio
milímetro. En ésta etapa se establece la primera gran diferencia de los
sistemas de producción del cemento, (procesos húmedos y procesos
secos).
d. Clinkerización
Consiste en llevar la mezcla homogeneizada a hornos rotatorios a
grandes temperaturas aproximadamente a 1450 °C, en la parte final del
horno se produce la fusión de varios de los componentes y se forman
gránulos de 1 a 3 cm. de diámetro, conocido con el nombre de clinker.
e. Enfriamiento
Después que ocurre el proceso de Clinkerización a altas
temperaturas, viene el proceso de enfriamiento en la cual consiste en una
disminución de la temperatura para poder trabajar con el material, éste
enfriamiento se acelera con equipos especializados.
f. Adiciones finales y molienda
Una vez que el clinker se halla enfriado, se prosigue a obtener la
finura del cemento, en la cual consiste en moler el clinker, después se le
adiciona yeso con el fin de retardar el tiempo de fraguado.
g. Empaque y distribución
Esta última etapa consiste en empacar el cemento fabricado en
bolsas de 50 kilo, teniendo mucho cuidado con diversos factores que
puedan afectar la calidad del cemento, luego se transporta y se distribuye
con cuidados especiales.
Acomodo y compactación
Antes de la operación de acabado, el concreto es vaciado (colado),
consolidado y nivelado. Estas operaciones deben de ser cuidadosamente
planificadas. Las guías generales para el acomodo y la compactación del
concreto son: Un exitoso trabajo depende de la selección de la mezcla de
concreto correcta para el trabajo. Deposite el concreto tan cerca como
sea posible a su lugar de vaciado, evite la adición excesiva de agua,
comience desde la parte más lejana y trabaje hacía la más cercana, una
pendiente, utilice un concreto más consistente.
Todo el concreto debe de ser compactado. Para trabajos pequeños
de losas, atención particularmente al enrasar los bordes con los moldes
utilizando una espátula o pieza de madera. Para trabajos grandes, la
consolidación usualmente se lleva a cabo utilizando una regla vibratoria o
un vibrador interno
Acabado
Nivelar
El concreto utilizando una flota, llana o una herramienta de borde
definido tan pronto el material haya sido compactado. Esta operación
debe ser terminada antes de que el agua de exudación aparezca en la
superficie.
Esperar
A que el concreto termine de exudar. Cualquier otra operación de
acabado debe esperar hasta que el concreto haya terminado de exudar y
el brillo del agua haya desaparecido de la superficie
Flotar
El concreto a mano o con máquina con la idea de embeber los
agregados gruesos. La operación de flotado nivela la superficie y la
prepara para las operaciones de acabado final. El concreto no debe ser
flotado mientras exista agua de exudación en la superficie.
Alisar o afinar
En concreto de acuerdo a si utilización final.
Texturizar
La superficie de concreto después de la nivelación (para las
aceras, patios y pavimentos) o después del alisado o afinado (para las
terminaciones interiores) con un cepillo grueso o fino para obtener una
superficie no deslizante
Curar
El concreto tan pronto se concluya el acabado de la superficie para
proveer condiciones adecuadas para la hidratación del cemento, lo cual
llevará a la durabilidad y resistencia solicitada para la superficie. En
condiciones severas la losa puede necesitar una protección aún antes de
que las operaciones de acabado estén terminadas.
Aditivos
Es común que, en lugar de usar un cemento especial para atender
un caso particular, a este se le pueden cambiar algunas propiedades
agregándole un elemento llamado aditivo. Un aditivo es un material
diferente a los normales en la composición del concreto, es decir es un
material que se agrega inmediatamente antes, después o durante la
realización de la mezcla con el propósito de mejorar las propiedades del
concreto, tales como resistencia, manejabilidad, fraguado, durabilidad,
etc. en la actualidad, muchos de estos
productos existen en el mercado, y los
hayan estado líquido y sólido, en polvo y
pasta. Aunque sus efectos están descritos
por los fabricantes, cada uno de ellos
deberá verificarse cuidadosamente antes de
usarse el producto, pues sus cualidades
están aún por definirse. Los aditivos más
comunes empleados en la actualidad
pueden clasificarse de la siguiente manera:
Inclusores de aire:
Es un tipo de aditivo que al agregarse a la mezcla de concreto,
produce un incremento en su contenido de aire provocando, por una
parte, el aumento en la trabajabilidad y en la resistencia al congelamiento
y , por otra , la reducción en el sangrado y en la segregación. Algunos de
estos productos son: Inclusair LQ, Sika-Aire, Fest-Aire, Vinres 1143,
Resicret 1144, etc.
Fluidizantes
Estos aditivos producen un aumento en la fluidez de la mezcla, o
bien, permiten reducir el agua requerida para obtener una mezcla de
consistencia determinada, lo que resulta en un aumento de la
trabajabilidad, mientras se mantiene el mismo revenimiento. Además,
pueden provocar aumentos en la resistencia tanto al congelamiento como
a los sulfatos y mejoran la adherencia. Algunos de estos son: Festerlith N,
Dispercon N, dENSICRET, Quimiment, Adiquim, Resecret 1142 y 1146,
Adicreto, Sikament, Plastocreto, etc.
Retardantes del fraguado
Son aditivos que retardan el tiempo de fraguado inicialen las
mezclas y, por lo tanto, afectan su resistencia a edades tempranas. Estos
pueden disminuir la resistencia inicial. Se recomienda para climas cálidos,
grandes volúmenes o tiempos largos de transportación. Algunos de estos
son: Resicret 1142, Durotard, Duro-Rock N-14, Festerlith R, Sonotard,
Festard, Retarsol, Adicreto R, Densiplast R, etc.
Acelerantes de la resistencia
Estos producen, como su nombre lo indica, un adelanto en el
tiempo de fraguado inicial mediante la aceleración de la resistencia a
edades tempranas. Se recomienda su uso en bajas temperaturas para
adelantar descimbrados. Además, pueden disminuir la resistencia final.
Dentro de estos productos tenemos: Rrmix, Festermix, Secosal,
Dispercon A, Rapidolith, Daracel1145, Sikacrete, Fluimex, etc.
Estabilizadores de volumen
Producen una expansión controlada
que compensa la contracción de la mezcla
durante el fraguado y después la de este. Se
recomienda su empleo en bases de apoyo
de maquinaria, rellenos y resanes. Algunos
de estos productos son: Vibrocreto 1137,
Pegacreto, Inc 1105, Expancon, Ferticon Imp, Kemox B, Interplast C,
Ferrolith G, Fester Grouth NM, Ferroset , etc.
Endurecedores
Son aditivos que aumentan la resistencia al desgaste originado por
efectos de impacto y vibraciones. Reducen la formación de polvo, y
algunos de este tipo son: Master Plate, Anviltop, Lapidolith, Ferrolith IT,
Ferrofest H, Duracreto, etc. También se cuenta con otro tipo de aditivos
como son los impermeabilizantes, las membranas de curado y los
adhesivos. Dentro de estos productos tenemos para los
impermeabilizantes, Fluigral Pol, Festegral, Impercon, Sikalite, etc. Para
membranas, el Curacreto, Curafilm 1149, curalit, etc. y, para los
adhesivos que se usan para ligar concreto viejo con nuevo, Adhecon B,
Fester bond, Pegacreto, Epoxicreto NV, Ligacret, etc.
Encofrados
Diseño de encofrados
Los encofrados deberán permitir obtener una estructura que
cumpla con los perfiles, niveles, alineamientos y dimensiones delos
elementos según lo indicado en los planos de diseño y en las
especificaciones. Los encofrados deberán ser suficientemente herméticos
para impedir la fuga del mortero. Los encofrados deben estar
adecuadamente arriostrados o amarrados entre sí, de tal manera que
conserven suposición y forma. Los encofrados y sus apoyos deben
diseñarse de tal manera que no dañen a las estructuras previamente
construidas.
El diseño de los encofrados debe tomar en cuenta los siguientes
factores: La velocidad y los métodos de colocación del concreto; Todas
las cargas de construcción, incluyendo las de impacto; Los requisitos de
los encofrados especiales necesarios
para la construcción de cáscaras,
losas plegadas, domos, concreto
arquitectónicos u otros tipos de
elementos. Los encofrados para
elementos de concreto preesforzado
deben estar diseñados y construidos
de tal manera que permitan los movimientos del elemento sin causarle
daños durante la aplicación de la fuerza de preesforzado.
Remoción de encofrados, puntales y reapuntalamiento
Desencofrado
• Los encofrados deben retirarse de tal manera que no se afecte
negativamente la seguridad o condiciones de servicio de la estructura. El
concreto expuesto por el desencofrado debe tener suficiente resistencia
para no ser dañado por las operaciones de desencofrado.
• Para determinar el tiempo de desencofrado deben considerarse
todas las cargas de construcción y las posibles deflexiones que estas
ocasionen. Debe considerarse que las cargas de construcción pueden ser
tan altas como las cargas vivas de diseño y que, a edades tempranas,
una estructura de concreto puede ser capaz de resistir las cargas
aplicadas pero puede deformarse lo suficiente como para causar un daño
permanente en la estructura.
Retiro de puntales y reapuntalamiento
• Los requisitos se deben cumplir
en la construcción de vigas y losas excepto
cuando se construyan apoyadas sobre el
terreno.
• Con anterioridad al inicio de la
construcción, el constructor debe definir un procedimiento y una
programación para la remoción de los apuntalamientos, para la instalación
de los reapuntalamientos y para calcular las cargas transferidas a la
estructura durante el proceso debe considerarse lo siguiente:
El análisis estructural y los datos sobre resistencia del concreto
empleados en la planificación e implementación del desencofrado y retiro
de apuntalamientos deben ser entregados por el constructor a la
supervisión cuando ésta lo requiera; solamente cuando la estructura, en
su estado de avance, en conjunto con los encofrados ya apuntalamientos
aún existentes tengan suficiente Resistencia para soportar de manera
Segura su propio peso y las cargas colocadas sobre ella, podrán
apoyarse cargas de construcción sobre ella o desencofrarse cualquier
porción dela estructura.
La demostración de que la Resistencia es adecuada debe basarse
en un análisis estructural que tenga en cuenta las cargas propuestas, la
resistencia del sistema de encofrado y la resistencia del concreto. La
resistencia del concreto debe estar basada en ensayos de probetas
curadas en obra o, cuando lo apruebe la supervisión, en otros
procedimientos para evaluar la resistencia del concreto.
No se deben aplicar, a la estructura sin apuntalamiento, cargas de
construcción que excedan la suma de las cargas muertas y vivas
utilizadas en el diseño, a menos que por medio de un análisis estructural
se demuestre que existe resistencia suficiente para soportar estas cargas
adicionales.
Los encofrados para elementos de concreto preesforzado no
deben ser removidos hasta que se haya aplicado suficiente
preesfuerzo para permitir que el elemento soporte su propio peso y
las cargas de construcción previstas.
Conductos y tuberias embebidos en el concreto
Se permite, previa aprobación de la supervisión, embeber en el
concreto tuberías, ductos e insertos de cualquier material que no sea
perjudicial para el concreto y que esté dentro de las limitaciones, siempre
y cuando se considere que ellos no reemplazan estructuralmente al
concreto desplazado.
No deben dejarse embebidos en el concreto estructural, tuberías y
ductos de aluminio, a menos que se recubran o se pinten adecuadamente
para evitar la reacción concreto-aluminio, o la acción electrolítica entre el
aluminio y el acero.
Los ductos, tuberías e insertos que
pasen a través de losas, muros o vigas,
no deben debilitar significativamente la
resistencia de la estructura.
Los ductos y tuberías, junto con sus
conexiones, embebidas en una
columna, no deben ocupar más del 4% del área de la sección transversal
que se empleó para calcular su resistencia, o de la requerida para la
protección contra el fuego.
Excepto cuando los planos de los ductos y tuberías hayan sido
aprobados por el ingeniero estructural, las tuberías y ductos embebidos
en una losa, muro o viga (diferentes de los que sólo pasan a través de
estos elementos) deben satisfacer lo siguiente:
No deben tener dimensiones exteriores mayores que la tercera parte
del espesor total de la losa, muro o viga, donde estén embebidos.
No deben estar espaciados a menos de tres veces su diámetro o
ancho medido de centro a centro.
No deben afectar significativamente la resistencia del elemento.
Se puede considerar que los ductos, tuberías e insertos sustituyen
estructuralmente en compresión al concreto desplazado si cumplen con lo
siguiente:
No estén expuestos a la corrosión o a otra causa de deterioro.
Sean de acero o hierro sin revestimiento o galvanizado, de espesor no
menor que el del tubo de acero calibre estándar número 40 (Schedule
40).
Tengan un diámetro interior nominal no superior a 50 mm y estén
separados no menos de tres diámetros medidos centro a centro.
Las tuberías y sus conexiones deben diseñarse para resistir los
efectos del fluido, la presión y la temperatura a las cuales van a estar
sometidas.
Ningún líquido, gas o vapor (salvo el agua cuya temperatura y presión
no excedan de32º C ni de 0,35 MPa respectivamente) debe circular o
colocarse en las tuberías hasta que el concreto haya alcanzado su
resistencia de diseño.
En losas macizas, las tuberías deben colocarse entre las capas de
refuerzo superior e inferior, a menos que se requieran para irradiar calor o
fundir nieve.
El recubrimiento de concreto para las tuberías y sus conexiones no
debe ser menor de 40 mm en superficies de concreto expuestas a la
intemperie o en contacto con el suelo, ni menor de 20 mm en aquellas
que no estén directamente en contacto con el suelo o expuestas a la
intemperie.
Debe colocarse refuerzo en la dirección normal a la tubería, con un
área no menor de 0,002 veces el área de la sección de concreto.
Las tuberías y ductos deben fabricarse e instalarse de tal forma
que no se requiera cortar, doblar o desplazar el refuerzo de su posición
apropiada.
Conclusiones
En este trabajado podemos observar el proceso de manufactura
del cemento Pórtland, así como los principales componentes y las
propiedades químicas y físicas de este cemento. Por lo que cabe en los
campos de aplicación determinamos que el cemento Pórtland es el de
más uso en común, además de su calidad podemos observar un costo
accesible, por lo que lo hace el apropiado para construcciones en general.
Las normas de calidad que rigen que se señalan en este trabajo
son las más comunes, sin embargo, en cada planta procesadora de
cemento Pórtland se basan en pruebas específicas de calidad, por lo que
resulta un poco difícil detallar todas las normas de cada una de las
plantas.
Podemos concluir que la hidrólisis y la hidratación son los factores
importantes en el endurecimiento del cemento, ya que los productos que
resultan de la hidratación tienen muy baja solubilidad en el agua. Si esto
no fuera cierto, el concreto sería atacado rápidamente al contacto con el
agua.