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CEMENTOS

ALEJOS CAPA MELINACHALA COLONIA OSHIROMORALES MALDONADO CARINADE LA CRUZ VERA PABLOSANDOVAL ROBLES CARLOSCORDERO ROJAS PILAR|INTEGRANTES:

|CURSO: TECNOLOGA DE CONCRETO|DOCENTE: ING. MARCO CERNA VASQUEZCEMENTO El cemento es el componente ms activo del concreto y, generalmente, tiene el mayor costo unitario. Por ello, y considerando que las propiedades del concreto se dependen tanto a la cantidad como a la calidad de sus componentes, la seleccin y uso adecuado del cemento son fundamentales para obtener en forma econmica las propiedades deseadas para una mezcla dada. La importancia de elaborar especificaciones adecuadas son ms que claras, ya que ellas deben garantizar que slo se ha de emplear la cantidad y tipo de cemento adecuados para alcanzar los requisitos que se desea obtener en el concreto y no imponer requisitos que no son necesarios ya que es antieconmico y, adems, puede perjudicar caractersticas importantes del concreto.Los cementos pertenecen al grupo de materiales de construccin denominados aglomerados hidrulicos, que comprenden aquellos que se encuentran mezclados con el agua y al mismo tiempo resisten a la accin de esta.

PRELIMINARES HISTORICOS:Desde los tiempos de Grecia y Roma y hasta mediados del siglo XVIII se emple la cal como nico aglomerante para las construcciones ya que obtena un mejor resultado de la resistencia frente al agua natural o de mar.

La necesidad de construir en zonas marinas cre la necesidad de buscar aglomerantes capaces de endurecer bajo el agua y resistir su efecto de disgregacin lo que llevo al:

el ingeniero ingles SMEATON quien selecciono los materiales entre los aglomerantes disponibles, donde realizado experimentalmente formando esferas de unos 5 cm con aglomerantes amasados en agua y determinando su endurecimiento de forma cualitativa observando la dureza y comprobando que las de mayor dureza correspondan a los aglomerantes con calizas menos puras, asociando la cualidad hidrulica al residuo arcilloso que la caliza original calcinada dejaba ser atacada por cido ntrico.Entre 1812 y 1818, el qumico francs VICAT confirmo la idea de Smeaton y dio el nombre de hidrulicas a este tipo de calizas que endurecan bajo agua. El llego a la conclusin que la slice y la almina, procedentes de la arcilla, daban estas propiedades hidrulicas, obtenindose los mismos resultados con una mezcla de caliza pura con una arcilla.En 1819 el holands John llega a la misma conclusin y en 1874, el ingls ASPDIN obtiene una patente en la que figura por primera vez el nombre de cemento portland.

ASPDIN Y JOHNSON descubren que las fracciones de material calcinadas a alta temperatura dan un producto escorificado, de color ms oscuro, el cual tena el endurecimiento ms lento, con mayor hidraulicidad y alcanzaba resistencias mucho ms elevadas. Este producto, inicialmente desechado, no era sino un Clinker muy prximo al actual portland.1793 a 1838 se llega al conocimiento de dos hechos fundamentales: que la impurificacin de calizas con arcillas proporciona aglomerantes, y que la calcinacin de estas mezclas a mayor temperatura da lugar a ms elevadas resistencias y mayor hidraulicidad. Estos dos hechos sealan el camino para obtener el actual cemento portland.PRIMEROS ESTUDIOS SISTEMATICOS: Los primeros estudios sistemticos se deben a LE CHATELIER y MICHAELIS, quienes realizan anlisis qumicos de las materias primas para obtener su composicin de xidos mayoritarios, encontrando SiO2, Al2O3, Fe2O3 y Cao. El Cao es un xido bsico; el SiO2 un xido cido; y el Al2O3 y el Fe2O3 son xidos cidos cuando se hayan en presencia de un exceso de xido ms bsico, como lo es el CaO.En sus anlisis se analizan y obtienen los correspondientes cementos despus de su calcinacin; se determina resistencias y propiedades fundamentales de comportamiento hidrulico. Al relacionar resultados obtenidos se establecen el llamado mdulo hidrulico y el mdulo de silicatos.A la fecha despus de varios avances cientficos han permitido tener una visin cada vez ms completa del comportamiento del Clinker y el cemento.

DEFINICIONES:CLINKER PORTLAND: El Clinker es fabricado mediante un proceso que comienza por combinar una fuente de cal, tales como las (calizas, slice, almina y arcillas), y una fuente de xido de hierro .Quienes son dosificada de los materiales crudos y finamente molida y luego calentada a una temperatura suficientemente alta, alrededor de los 1500 C., a fin que se produzcan las reacciones entre los componentes del cemento. El producto obtenido del horno es conocido como Clinker de cemento portland. Despus de enfriado, el Clinker es molido con una adicin de cerca del 6% de sulfato de calcio (yeso) para formar el cemento portland.

CEMENTOS:

Se define como cementos a los materiales pulverizados que poseen la propiedad que, por adicin de una cantidad conveniente de agua, forman una pasta conglomerante capaz de endurecer tanto bajo el agua como al aire y formar compuestos estables.CEMENTO PORTLAND NORMAL: Es el producto obtenido por la pulverizacin del Clinker portland con la adicin eventual de sulfato de calcio. Se admite la adicin de otros productos siempre que no excedan el 1% en peso del total y que la Norma correspondiente determine que su inclusin no afecta las propiedades del cemento resultante.El cemento portland normal deber cumplir con los requisitos indicados en laNorma ASTM C 150 para los Tipos I, II, y V, los cuales se fabrican en el Per.Alternativamente podrn emplearse los requisitos de las Normas NTP para cada cemento.

Tipo I: se emplear en todos aquellos casos en que no se requieren en concreto las propiedades especiales .Tipo II: se recomienda para construcciones de concreto expuestas a moderado ataque por sulfatos.Tipo V: se recomienda cuando se requiere en el concreto alta resistencia a la accin de los sulfatos; alta resistencia en compresin; o baja generacin de calor.CEMENTOS HIDRAULICOS COMBINADOS: Los cementos hidrulicos combinados son el producto obtenido de la pulverizacin conjunta del Clinker de cemento portland y un material reactivo que posee propiedades puzolnicas, con la adicin eventual de sulfato de calcio.Estos casos deben cumplir con los requisitos de la Norma ASTM C 595.

MATERIAL CEMENTANTE: Entre las diferentes categoras que se mencionaron previamente se en cuentan los materiales cementantes. Estos son materiales aglomerantes que tiene en propiedades de adherencia y cohesin requeridas para unir fragmentos minerales entre s, formando as una masa slida de resistencia y durabilidad adecuadas. Dentro de esta categora se encuentran los cementos, cales, asfaltos, etc. Siendo los ms importantes los cementos y las cales. En base a ellos se forma porejemplo el hormign que tiene un gran uso en lo que respecta a la construccin.4.-FABRICACION DEL CEMENTOEl proceso de fabricacin del cemento comienza con la obtencin de las materias primas necesarias para conseguir la composicin deseada para la produccin del clinker.Los componentes bsicos para el cemento Prtland son:CaO, obtenida de materiales ricos en cal, como la piedra caliza rica en CaCO3.SiO2 y Al2O3, obtenidos de Arcilla, arcilla esquistosa, pizarra, ceniza muy fina o arena para proporcionar slice y almina.Fe2O3, que se obtiene de mineral de hierro, costras de laminado o algn material semejante para suministrar el hierro o componente ferrfero.FABRICACION DEL CEMENTO

Componentes principales:

FABRICACION DEL CEMENTOESQUEMA DEL PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO PRTLAND5.- LOS COMPONENTES PRINCIPALES DEL CEMENTO

En el proceso de produccin del clinker se forman silicatos clcicos, aluminatos clcicos y ferritos de composicin compleja, siendo lo componentes bsicos los silicatos clcicosLos cuatro primeros componentes nombrados en la tabla no se encuentran libremente en el cemento, si no combinados formando los componentes potenciales, conocidos como compuestos Bogue:

Porcentajes tpicos de intervencin de los xidos

COMPONENTES PRINCIPALES DEL CEMENTO

EL SILICATO TRICLCICO, C3S, es el compuesto activo por excelencia del clinker, es el que produce la alta resistencia inicial del cemento Prtland hidratado. Pasa del fraguado inicial al final en unas cuantas horas. El C3S reacciona con el agua desprendiendo una gran cantidad de calor (calor de hidratacin). La rapidez de endurecimiento de la pasta de cemento est en relacin directa con el calor de hidratacin; cuanto ms rpido sea el fraguado, mayor ser la exotermia (desprendimiento de calor). El C3S hidratado alcanza gran parte de su resistencia en siete das.

COMPONENTES PRINCIPALESCOMPONENTES PRINCIPALES DEL CEMENTOEL SILICATO BICLCICO, C2S, requiere algunos das para fraguar. Es el causante principal de la resistencia posterior de la pasta de cemento Prtland. Debido a que su reaccin de hidratacin avanza con lentitud, genera un bajo calor de hidratacin. Este compuesto en el cemento Prtland desarrolla menores resistencias que el C3S en las primeras edades; sin embargo, aumenta gradualmente, alcanzando a unos tres meses una resistencia similar a la del C3S. Los cementos con alto contenido en silicato diclcico son ms resistentes a los sulfatos.ALUMINATO TRICLCICO, C3A, presenta fraguado instantneo al ser hidratado y gran retraccin. Es el causante primario del fraguado inicial del cemento Prtland y desprende grandes cantidades de calor durante la hidratacin. El yeso, agregado al cemento durante el proceso de fabricacin, en la trituracin o en la molienda, se combina con el C3A para controlar el tiempo de fraguado, por su accin al retardar la hidratacin de este.

COMPONENTES PRINCIPALES DEL CEMENTOEL FERROALUMINATO TETRACLCICO, C4AF, El uso de ms xido de hierro en la alimentacin del horno ayuda a disminuir el C3A, pero lleva a la formacin de C4AF, un producto que acta como relleno con poca o ninguna resistencia. No obstante, es necesario como fundente para bajar la temperatura de formacin del clinker. No obstante, al contrario del C3A, no muestra fraguado instantneo. Su resistencia a las aguas selenitosas y agresivos en general es la mas alta de todos los constituyentes. Su color oscuro le hace prohibitivo para los cementos blancos por lo que en este caso se utilizan otros fundentes en la fabricacin.

6.- LOS COMPUESTOS SECUNDARIOS DEL CEMENTOOcupan del 5% al 10% del clinker, se agrupan en:Oxido de cal libre, Oxido de magnesia, xidos de sodio y potasio, Cantidades pequeas de otros xidos.LA CAL LIBRE, CAO, No debe sobrepasar el 2%, ya que en cantidades excesivas puede dar por resultado una calcinacin insuficiente del clinker en el horno, esto puede provocar expansin y desintegracin del hormign. Inversamente, cantidades muy bajas de cal libre reducen la eficiencia en el consumo de combustible y producen un clinker duro para moler que reacciona con mayor lentitud.EL XIDO DE MAGNESIO queda limitado por las especificaciones al 5%, ya que conduce a que el cemento sea expansivo, cuando se encuentra por debajo del 2.5% las expansiones son bajas, adems posee un proceso de hidratacin lento.LOS LCALIS (NA2O Y K2O) son componentes secundarios importantes, ya que pueden causar deterioro expansivo cuando se usan tipos reactivos de agregados silceos para el hormign. Se especifica cemento de bajo lcali en zonas en donde se encuentran estos agregados. El cemento de bajo lcali contiene no ms del 0,6% de lcalis totales. Sin embargo, debe controlarse el porcentaje de lcalis totales en el hormign, ya que el lcali puede entrar a la mezcla de ese hormign proveniente de ingredientes que no son el cemento, como el agua, los agregados y los aditivos.OTROS COMPUESTOS SECUNADRIOS, entre estos compuestos estn: Oxido ferroso, Bixido de titanio, Anhdrido fosfrico, Azufre libre, Oxido mangnico y Oxido de estroncio.

7.- PRODUCTOS SECUNDARIOS COMPLEMENTARIOSEl grupo delos componentes secundarios complementarios incluye:Perdida por calcinacinPCResiduo insolubleRIAnhdrido sulfricoSO3Perdida por calcinacin, se entiende como la disminucin de peso experimentada por una muestra de cemento. Si el cemento ha experimentado un prolongado almacenamiento, la perdida al fuego puede provenir del vapor de agua o del CO2 presentes en el conglomerante.Esto puede deberse a: absorcin de agua por parte del cemento durante el proceso de fabricacin, absorcin de humedad del medio ambiente por parte del clinker, humedad excesiva en el yeso aadido, absorcin de anhdrido carbnico proveniente dela atmosfera por parte delo materiales hidratados que se han formado por efecto dela absorcin de agua.

PRODUCTOS SECUNDARIOS COMPLEMENTARIOSTrixido de azufre, SO3, el azufre proviene de la adicin de piedra de yeso que se hace al clinker durante la molienda para regular su fraguado, pudiendo tambin provenir del combustible empleado en el homo. Un exceso de SO3 puede conducir al fenmeno de falso fraguado, por lo que conviene limitarlo entre 2% a 4%.Limitaciones (ASTM C 150)a.- Si el contenido de C3A es de 8% o menor, el contenido mximo de SO3 es de:2.5% para los cementos portland tipo I y II.2.3% para los cementos portland tipo Vb.- Si el contenido de C3A es mas del 8%, el mximo de SO3 es de:3% para el cemento portland tipo I.Residuo insoluble, proviene de la presencia de adiciones de naturaleza silcea y corresponden a pequeas porciones de materia prima del crudo que no han reaccionado durante la clinkerizacin. Para cementos Portland normales el porcentaje mximo de RI es de 0.75%, para cementos Portland con escoria de alto horno es de 1%.

QUMICA DE LOS CEMENTOSLos principales constituyentes del cemento son compuestos que Contienen calcio (Ca), slice (Si), almina (Al), hierro (Fe), oxigeno (O), azufre (S), e hidrgeno (H). El anlisis qumico de estos materiales generalmente expresa la cantidad de estos elementos como porcentaje de los xidos, CaO (xido de cal); SiO2 (xido de slice); Al203 (xido de almina); Fe203 (xido de fierro); SO3 (bixido de azufre) y H20 (agua). Los xidos normalmente no se presentan como tales ya que los elementos estn presentes en forma de compuestos complejos. ASPECTOS GENERALESEl proceso de fabricacin puede ser controlado por variacin de las proporciones relativas de los compuestos a fin de producir cementos con diferentes caractersticas. La tabla presenta la composicin tpica de los cinco tipos ASTM de cemento Portland.ASPECTOS GENERALESComposicin de los Cementos PortlandTIPOC3SC2SC3AC4AF(%)(%)(%)(%)I42-6510-300-176-18II35-6015-350-86-18III45-7010-300-156-18IV20-3050-553-68-15V40-6015-400-510-18Finura de los Cementos PortlandTIPODesdeHastacm2/grcm2/grI30004000II28003800III45006000IV28003200V29003500REACCIN QUIMICA CEMENTO/AGUACuando el cemento Portland y el agua son mezclados comienza una serie de reacciones qumicas las cuales han de dar por resultado prdida de asentamiento, fraguado, endurecimiento, evolucin del calor de hidratacin y desarrollo de resistencia. El Proceso total es conocido como hidratacin del cemento, dado que comprende la formacin de compuestos que contienen agua. El yeso, u otras formas de sulfato de calcio, que normalmente son molidos conjuntamente con el Clinker, se emplean para prevenir la fragua instantnea y controlar los procesos del fraguado y endurecimiento inicial principalmente por regulacin de las reacciones de hidratacin rpida del C3A

EL GELEl gel es el material rgido, de resistencia elevada, homogneo, con un porcentaje de vacos, conocidos como poros gel, del orden del 25% en volumen. Se presenta al microscopio rodeado de una pequea cantidad de clinker inalterado y de cristales de hidrato clcico. FORMACION El proceso de formacin del gel comienza aproximadamente una hora despus del mezclado. Se inicia al brotar en toda la superficie de los granos de cemento una formacin vermicular o de bastoncillos, la cual no est constituida por cristales simples sino por una sustancia de constitucin homognea compuesta de microcristales no reconocibles, la cual se conoce como gel.

FRAGUADO Cuando el cemento se mezcla con el agua, las reacciones qumicas que se producen originan cambios en la estructura de la pasta, conservando la mezcla su plasticidad durante un cierto tiempo, desde pocos minutos hasta varias horas, para luego ocurrir varios fenmenos sucesivosUn aumento relativamente brusco de la viscosidad acompaado de una elevacin de temperatura de la pasta.

Despus de un perodo de algunas horas, la pasta se vuelve indeformable y se transforma en un bloque rgido.

La resistencia aumenta con regularidad a medida que transcurre el tiempo.

REGULACION DEL FRAGUADO La formacin de aluminato triclcico hidratado o silicato triclcico hidratado parece ser la causa del inicio del fraguadoSi no hay presentes en el cemento reguladores de fragua o si el contenido de aluminato triclcico es muy elevado, ste entra en solucin rpidamente y se forma aluminato triclcico hidratado. Pero si el contenido de este compuesto fuese bajo o se incorporara un material retardador el cual actuase reduciendo la solubilidad del aluminato triclcico o retardando la precipitacin del hidrato, se dara tiempo al reactivo ms lentoFACTORES EN LA DURACION DEL FRAGUADO MATERIALESAGUADentro de los valores usuales de fineza cuanto ms fino es el cemento ms rpida es la fragua, tendiendo los cementos demasiado finos a desarrollar una fragua casi instantnea.A menor cantidad de agua corresponde un tiempo de fraguado ms corto. AGREGADO La presencia de humus o sustancias qumicas en el agregado puede retardar el fraguado.CLIMAEl aumento de temperatura ambiente disminuye el tiempo de fraguado y una disminucin de temperatura tiende a aumentarlo.COMPUESTOS FACTORES EN LA DURACION DEL FRAGUADO Determinados compuestos solubles actan por reaccin qumica modificando la velocidad de disolucin del aluminato triclcico.EL FALSO FRAGUADO Cuando el yeso contenido en el cemento, an en su cantidad normal u ptima, ha sido objeto de un sobrecalentamiento durante la molienda a temperaturas superiores a los 100 C, una parte de l, o incluso todo, segn la intensidad del esfuerzo trmico, se deshidrata parcialmente, formando hemihidrato, o sea yeso aglomerante. El falso fraguado est supeditado a La cantidad de yeso deshidratado; no existiendo la posibilidad de fraguado falso cuando la cantidad de semihidratos producida se combine entera-mente en el momento del mezclado con el aluminato triclcico y el ferroaluminato tetraclcico.

Su velocidad de precipitacin, variable segn la temperatura en el momento del amasado. El falso fraguado puede pasar inadvertido si tiene lugar durante el mezclado.

ENDURECIMIENTO DE LAS PASTAS Producido el proceso de fraguado e iniciado el de endurecimiento es necesario tener en consideracin tres aspectos fundamentales. Es la constitucin de la pasta y, en primer lugar, su porosidad, la que determina la resistencia del conglomerado cementicio.

Al tratar el proceso de endurecimiento es necesario distinguir si lo que debe considerarse principalmente es la resistencia que se obtiene despus del desarrollo del proceso de hidratacin (resistencia final) o s, por el contrario, lo ms importante es el problema de la velocidad de endurecimiento.

La resistencia final de la pasta de cemento depende casi exclusivamente de la cantidad de agua empleada en el mezclado. Por el contrario, el ritmo o desarrollo del endurecimiento, o sea el tiempo necesario para que el concreto alcance la resistencia final, depende por una parte de la composicin qumica y de la finura del cemento y, por la otra, de las condiciones de humedad y de temperatura que se tiene durante el proceso de endurecimiento. ENDURECIMIENTO DE LAS PASTAS POROSIDADLa pasta de cemento fresca es una suspensin de partculas de cemento en agua, permaneciendo constante su volumen bruto cuando la pasta ha fraguado. En cualquier etapa del proceso de hidratacin, la pasta endurecida consiste de hidratos de los diferentes compuestos, referidos cualitativamente como gel; de hidrxido de calcio; algo de componentes secundarios; cemento no hidratado; y el remanente de los espacios originalmente llenos de agua en la pasta fresca. VALORACION DE CZERNIN Es aceptado que la presencia de burbujas dentro de la masa del concreto re-duce la resistencia de ste, ya sea que estn llenas de agua o de aire. Al respecto Czernin ha establecido la siguiente valoracin.

Inmediatamente despus del mezclado, una pasta de cemento y agua constituye un conglomerado de granos, entre los cuales se tienen espacios vacos ligados entre si y llenos de agua Aquella que se encuentra en este estado de subdivisin

El cemento portland puede alcanzar su hidratacin completa al combinarse qumicamente con el agua en proporcin de una cuarta parte de su peso. Al combinarse qumicamente, el agua pierde cerca de una cuarta parte de su volumen d. Adems del agua qumicamente combinada, el cemento se combina en forma ms dbil, como hidrogel, con agua adicional, a razn de un 15% de su peso aproximadamente.Los productos de hidratacin del cemento estn integrados principalmente por una masa muy compacta de constitucin homognea, el gel de cemento Debido a la facilidad de evaporacin del agua del gel, despus de una desecacin fuerte, el gel de cemento aloja espacios huecos, finamente subdivididos, denominados poros del gel poros gel, cuyo espacio corresponde a cerca de una cuarta parte de su volumen. La porosidad total (poros capilares y poros gel) de la pasta de cemento determina su resistencia. ENDURECIMIENTO DE LAS PASTAS VALORACION DE CZERNIN POROS CAPILARES ENDURECIMIENTO DE LAS PASTAS En cualquier etapa del proceso de hidratacin, los poros capilares representan la parte del volumen bruto que no ha sido ocupada por los productos de la hidratacin del cemento. Dado que los productos de hidratacin tienden a ocupar ms del doble del volumen de la fase original slida, el volumen del sistema capilar se reduce con el progreso de la hidratacin. Para relaciones agua-cemento mayores de 0.38, el volumen de gel no es suficiente para llenar todos los espacios disponibles, de manera tal que siempre habr poros capilares an despus que el proceso de hidratacin ha terminado. Los poros capilares tienen las siguientes caractersticas:

No pueden ser vistos sin microscopio.

Su dimetro se estima en 0.0013 mm.

Varan en perfil. Forman un sistema interconectado distribudo al azar a travs de la pasta de cemento. Este sistema es el principal responsable de la permeabilidad de la pasta de cemento endurecida y de la vulnerabilidad a la accin de las heladas. En pastan densas y antiguas los poros capilares pueden llegar a ser bloqueados y segmentados. Relacin a/cTiempo0.403 das 0.457 das 0 50 14 das 0.606 meses 0.7012 meses0.70imposible De acuerdo a la relacin agua-cemento empleada, el tiempo requerido para alcanzar segmentacin de los poros capilares es el siguiente en una relacin agua-cemento/tiempo:POROS GEL Las principales caractersticas de los poros gel son:

Su dimetro es muy pequeo, de un orden de magnitud equivalente al de las molculas de agua.

Ocupan aproximadamente el 25% a 28% del volumen total de gel.

La magnitud de los poros gel es independiente de la relacin agua-cemento de la mezcla y del progreso de la hidratacin. Dentro de los lmites indicados, el volumen total de poros gel se incrementa con el de gel conforme progresa la hidratacin.

Debido a su pequeo dimetro el agua no congela en ellos, dado que no hay espacio suficiente para que se pueda producir la nuclearizacin del hielo.

Las partculas que conforman el gel son de cuatro a cinco veces mayores que los poros gel.COMPOSICIN QUMICA Un cemento rico en aluminatos o en silicato triclcico se hidratar ms rpidamente que otro en el cual predomine el silicato biclcico. Esto se debe, probablemente, a que la porcin que se hidrata rpidamente, debido a su transformacin acelerada, presenta al ataque del agua superficies nuevas, constitudas por componentes menos activos. Para muestras conservadas bajo agua, se tiene que el aluminato triclcico contribuye notablemente al endurecimiento; pero despus su aportacin se abate fuertemente y llega a convertirse en un factor negativo. La creciente influencia del silicato triclcico es evidente hasta la edad de un mes, en tanto que en el silicato biclcico la tendencia al aumento se extiende hasta la edad de un ao, cuando su aportacin es aproximadamente del mismo orden de magnitud que la del silicato triclcico. Aparentemente el ferroaluminato tetraclcico acta en forma ligeramente negativa. Para muestras conservadas al aire el aluminato triclcico aumenta su aportacin continuamente y el silicato triclcico resulta superior al silicato biclcico an despus de largos aos. Los criterios de los puntos (c) y (d) deben considerarse con reserva pues incluyen fuentes de error an no controladas. Entre ellas pueden mencionarse:Es evidente la influencia de la finura de molienda sobre la velocidad de endurecimiento del cemento, dado que cuanto mayor es la superficie que queda expuesta al ataque del agua contenida en la pasta de cemento, tanto mayor ser la cantidad de gel que se forma y tanto mayor resultar la resistencia inicial FINURA DE MOLIENDA HUMEDAD La conservacin de perfectas condiciones de humedad que rodeen la pasta de cemento es de primordial importancia, ya que el fenmeno de desecacin del concreto representa el final del proceso de endurecimiento hidrulico. El gel de cemento puede extenderse a travs de los espacios capilares llenos de agua; si el aire reemplaza al agua capilar cesa la formacin de gel y slo vuelve a reanudarse cuando nuevamente se suministra o se repone el agua evaporada.TEMPERATURALa influencia de la temperatura sobre la velocidad de endurecimiento es importante Las temperaturas mayores aceleran el desarrollo del endurecimiento, y las ms bajas lo hacen ms lento.

De acuerdo a Saul, la siguiente frmula establece una relacin entre la temperatura y el desarrollo del endurecimiento.

R= A (t+10)

R= Estado de madurez o grado de hidratacinA= tiempo de almacenamientot= temperatura de curado o del medio que lo rodea Por ejemplo, si el estado de madurez despus de 28 das, a la temperatura de 20C es de: R = 28(20 + 10) = 840Para obtener el mismo grado de madurez, bajo una temperatura de almacena-miento de 50 C, se ha de requerir: 840 = x (5 + 10)x = 56 dasPROPIEDADES FSICASPESO ESPECFICO Usualmente en el Peru se considera un valor de orden de 2.97 para los cementos de tipo IP e IPM. Se siguen las recomendaciones de las Normas ATM C 188Su valor vara para los cementos Portland normales, entre 3.0 y 3.2. Las normas americanas consideran su valor promedio de 3.15

PROPIEDADES FSICASFINURACONCEPTOSe asume que estas partculas tienen un perfil esfrico

Es el grado de molienda determinado por tamices y el rea superficial de las partculasIMPORTANCIARadica en la influencia que puede tener sobre la velocidad de hidratacin, la resistencia inicial y el calor generado.

EFECTO SOBRE LAS PROPIEDADESPROPIEDADES FSICAS: FINURALa fragua de los cementos es ms rpida y el agrietamiento ms temprano conforme son ms finos.La resistencia a la compresin se incrementa ms que la resistencia a la tensin conforme aumenta la finura del cemento Los cementos mas gruesos dan concretos menos durablesTroxell indica que: la finura de las partculas influye en forma importante en la velocidad de reaccin del cemento con el agua, siendo la velocidad de reaccin mayor y el proceso de endurecimiento ms rpido conforme aumenta la finura de las partculas.

LIMITACIONESDIMETROS ADECUADOSPROPIEDADES FSICAS: FINURAEl empleo de cementos de baja superficie especifica puede dar como resultado concretos de prob trabajabilidad y excesiva exudacin.Al aumentar la finura de cualquier cemento aumenta la velocidad para desarrollar resistencia e indirectamente el riesgo de grietas por contraccin Troxell ha sealado que la parte ms activa de un cemento es el material menor de 10 a 15 micrones.De acuerdo a la norma ASTM, son el turbidimetro Wagner y el aparato Blaine de Permeabilidad al aire.DETERMINACIN DE LA FINURAPROPIEDADES FSICASCONTENIDO DE AIRE La presencia de cantidades excesivas de aire en el cemento puede ser un factor que contribuye a reducir la resistencia del concreto.

El ensayo de contenido de aire de acuerdo a la norma ASTM C185 da un ndice indirecto de la finura y el grado de molienda del cemento.PROPIEDADES FSICASFRAGUADOSe refiere al cambio del estado fluido al estado slido.

El tiempo de fraguado se divide en dos partes: fragua inicial y fragua final. Cuanto ms fino es el cemento ms rpida es la fragua.

los altos contenidos de agua de la pasta demoran la fragua e igualmente las bajas temperaturas tambin los retardas Para los cementos de la clasificacin ASTM C 150, el tiempo de fraguado iniciales de 45 minutos como mnimo y el tiempo de fraguada final son de 375 minutos como mximo.

PROPIEDADES FSICASRESISTENCIAS MECANICASEst en funcin de su finura, composicin qumica, porcentaje de compuesto, grado de hidratacin.La velocidad de desarrollo de resistencia es mayor durante el periodo inicial de endurecimiento.

El valor de la resistencia a los 28 dias son fundamentalmente debidas al contenido de C2S.

La resistencia de un cemento se determina por ensayos de compresin y traccin en mortero preparados con dicho cemento y arena estndarPROPIEDADES FSICASRETRACCIN Y EXPANSIN La elevada porosidad de la pasta de cemento da lugar a que se presenten durante la desecacin y humidificacin de la masa aglomerada variaciones volumtricas que se designan con los nombres de retraccin y expansin.Estas variaciones volumtricas dependen de factores tales como la humedad relativa ambiente, el tipo de cemento y su grado de hidratacin.

PROPIEDADES FSICASCALOR DE HIDRATACIN Puede definirse al calor de hidratacin como a la cantidad de calor, expresada en caloras por gramo de cemento no hidratado.El calor de hidratacin de los cementos normales es de 85 a 100 cal/gr.Los aumentos de temperatura pueden ocasionar expansin mientras el concreto se est endureciendo y dar por resultado contracciones y agrietamiento CONCEPTOPROPIEDADES FSICASCALOR DE HIDRATACIN La liberacin del calor disminuye reduciendo el contenido de C3A de cemento. El calor de hidratacin produce en climas fros un nivel de autoproteccin contra la temperatura exterior.El calor de fraguado es definido como la evolucin del calor producida hasta cuando se alcanza la fragua final. Esta evolucin del calor representa 1/10 a 1/5 del calor total de hidratacin.CONSIDERACIONES FINALESPROPIEDADES FSICASESTABILIDAD DE VOLUMEN Se define como estabilidad de volumen de un cemento a la capacidad de este para mantener un volumen constante una vez fraguado.

La estabilidad de volumen es debida a la presencia de yeso o a un exceso de cal libre o magnesia, los cuales tienden a hidratarse y expandir.

La estabilidad de volumen de los cementos se determina mediante el ensayo de expansin en el autoclave, considerndose estables a los cemento que no presentan una expansin mayor de 0.8%.PROPIEDADES FSICASFISURACION La fisuracion es una propiedad fsica que es consecuencia de los cambios de volumen que pueden presentarse en pastas puras, morteros y concretosEl tiempo de fisuracion aumenta con el porcentaje de C2S.Mientras mayor es la humedad ambiente, la fisuracion es menor.Permite conocer la calidad de los cementos y la sensibilidad de estos a la contraccin.

TIPOS DE CEMENTOS TIPOS DE CEMENTOS TIPO IDe uso general, donde no se requiere propiedades especiales

Se usa donde el cemento o el concreto no est sujeto al ataque de factores especficos, como los sulfatos de suelo o del agua, o a elevaciones perjudiciales de temperaturaSus usos se incluyen en pavimentos y aceras, edificios de concreto reforzado, puentes, etc.

TIPOS DE CEMENTOS TIPO IIDe uso cuando se requiere moderada resistencia a los sulfatos y/o moderado calor de hidratacinAdecuados para ser empleados en estructuras en ambientes agresivos y/o vaciados masivos.Con su empleo se disminuye al mnimo la elevacin de temperaturaTIPOS DE CEMENTOS TIPO IIIDe desarrollo rpido de resistencia con elevado calor de hidratacinPara casos en que se necesita adelantar la puesta en servicio de las estructuras, desencofrar rpidamente o para uso en climas fros.(No se fabrican en el Peru).

TIPOS DE CEMENTOS TIPO IVDe bajo calor de hidratacin este cemento

Debe emplearse donde el grado y la cantidad de calor generado se debe reducir al mnimo

Recomendable para concretos macizos (no se fabrica en el Peru).

TIPOS DE CEMENTOS TIPO VRecomendable para ambientes muy agresivos por su alta resistencia a los sulfatos.

Se emplea nicamente en aquellos casos en que la concentracin de sulfatos es mayor de 10,000 ppm,

TIPOS DE CEMENTOS CEMENTOS ESPECIALES En Estados Unidos, para su empleo de casos especiales, se fabrican:

Cementos expansivos y cementos compensantes de la expansin Cementos de escoriaCementos reguladores del fraguadoCementos naturalesCementos sobre sulfatosCemento aluminoso o de alto contenido de aluminaCemento de albaileraCemento para inyecciones Cementos metalrgicosCementos coloreadosCementos plsticos Cementos impermeabilizantes REQUISITOS QUIMICOS En la prctica se puede considerar que los cementos Portland estn formados por cuatros compuestos principales:Silicato triclcico 3CaO. SIO2.C3SSilicato Diclcico 2CaO.SiO2C2SAluminato Tricalcico 3CaO.Al2O3...C3AFerroaluminato Tetraclcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3.C4AF

A continuacin se dan la composicin qumica usual y finura de cada uno de los tipos principales de cemento Portland.

REQUISITOS FIICOS En aquellos casos que en que no sea conocida, la superficie especifica se considera

3200 cm2/gr para los cementos Portland normales

4700 cm2/gr para cementos pulzolanicos.

Los requisitos de calor de hidratacin se aplicaran nicamente cuando son especificados. En este caso los requisitos de resistencia podrn ser el 80% de los valores indicados en la norma correspondiente. 57Es muy importante para interpretar los resultados de las pruebas de cemento.PROPIEDADES DEL CEMENTO PORTLANDLas especificaciones de obra deber indicar el tipo y marca del cemento a ser empleado, en caso de realizarse se usa cemento portland normal tipo I.

REQUISITOS DE OBRA

REQUISITOS QUIMICOS Y FISICOS Las especificaciones para cemento portland de la norma ASTM C150 o NTP, en el caso de los cementos Tipo I (NTP 334.009); TIPO II (NTP334.038); TIPO V (NTP 334.040).Las especificaciones para cemento hidrulico combinados de la norma ASTM C 595, en cementos IP y tipo IP(M) (NTP 334.044)

REQUISITOS EN OBRAEst prohibido el empleo de cemento cuya perdida por calcinacin sea mayor del 3% considerando un peso especfico de 3,15 y una finura de 3500cm2/gr y para los cementos combinados una finura de 2700cm2/gr y un peso especfico de 2,7.Los cementos expuestos a ataques qumicos, la accin de sulfatos o de aguas sulfatadas o de agua de mar, se efectuara de acuerdo a lo indicado en la recomendaciones ACI 318-08, teniendo en cuenta las condiciones de durabilidad del concreto.Las bolsas oficiales del cemento tienen un 1pie3 de capacidad y pesa 42,5Kg. El cemento el bolsa no deber tener una variacin de ms o menos 0,01% del peso oficial del mismo.Cemento a granel, se debe tener cuidado en el transporte y almacenamiento en obra, el cual deber ser en silos metlicos de seccin circular para garantizar los propiedades e impedir cambios en la composicin qumica del cemento. NORMA ASTM C 183 (la supervisin podra solicitar pruebas del cemento. El cemento puzolanico tiene un volumen absolutamente mayor que el mismo peso de cemento portland normal, por lo que requiere ms agua para obtener la misma consistencia.

REQUISITOS EN OBRALa norma ASTM C 150: Mejoras en la resistencia a la compresin a los 28 das, disminucin del calor de hidratacin y una mejor resistencia a los sulfatos.La supervisin debe verificar que el cemento no tenga ms del 0,6% como suma del porcentaje de xido de sodio ms el 0,658 del porcentaje de xido de potasio; que son los lcalis secundarios presentes en el cemento, es recomendable emplear cemento de bajo contenido de lcalis para asegurar la durabilidad y funcionabilidad del concreto de acuerdo a la NORMA ASTM C 295.Por demoras en la obra y dejar pasar demasiado tiempo entre el mezclado y la colocacin del concreto ocasionan la mayora de los problemas de perdida de asentamiento, los cuales pueden agravarse por causas tales como:El empleo de cemento de fraguado rpido.La incompatibilidad entre aditivos y cemento (especialmente en climas clidos).Empleo de cemento con tendencia al fraguado falso.La prdida de agua debido a alta temperatura del concreto fresco.NOTA: En climas fros el fraguado instantneo puede provenir del recalentamiento de los materiales o de la presencia excesiva de cloruros.El cemento puede conservarse indefinidamente, sin deteriorarse, en la medida en que este protegido de la humedad, incluyendo la existente en el aire. MANEJO Y ALMACENAMIENTO

Tipos de almacenamiento:No se aceptara en obra bolsas de cemento cuya envoltura se encuentre deteriorada o perforada.Se almacenara en obra en un lugar techado, fresco, protegido de la humedad o del agua libre que puede correr por el mismo (bolsas plsticas). Almacenarse juntas hasta de 10 bolsas. Protegerlas de la humedad de suelo es recomendable construir un tabladillo a fin de permitir la adecuada circulacin de aire.En almacenamientos de menos de 60 das, la altura de los sacos no ser mayor de 14 bolsas y para periodos ms largos no mayores de 7 bolsas (empleando el cemento ms antiguo).El cemento de granel se almacena en silos metlicos (suavizados con una inclinacin mnima de 50 horizontales [15 a 50m3] y los circulares de 55 a 60), aprobados por el supervisor, el cual no permita el ingreso de la humedad o elementos contaminantes y debern estar adecuadamente ventilados (inyectores de aire seco para soltar el cemento asentado en el silo).Cada silo o compartimiento de almacenamiento debe estar equipado con una compuerta y un sistema de transporte para la medicin y este hallarse aislado del medio ambiente.En obras grades los silos debern desocuparse e inspeccionarse peridicamente.Especial cuidado al trasladar el cemento de los camiones a los silos.ASPECTOS GENERALES:Los efectos de los aditivos sobre el comportamiento del concreto son generalmente complejos debido a las combinaciones cemento aditivo usualmente empleadas.Las recomendaciones ACI 212.1R Y ACI 212.2R, contienen amplia informacin sobre los aditivos y su empleo.

INFLUENCIA DE LOS ADITIVOS SOBRE EL CEMENTOADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE:Son agentes de actividad superficial que forman burbujas de aire estables con dimetro por debajo de 1mm (ACI 212.2R).El sistema de burbujas de aire de alta calidad bajo condiciones de obra genera serios problemas; porque tanto el volumen como las caractersticas de las burbujas de aire estn influenciados por muchos factores incluyendo la relacin agua/cemento, la granulometra del agregado, otros aditivos, temperatura y en algunos casos el tipo de cemento empleado.Incrementado la cantidad de cemento en el concreto disminuye la cantidad de aire incorporado por un porcentaje dado de un aditivo.Un incremento en la finura de los cementos o una disminucin en el contenido de lcalis de los mismos, generalmente incrementan el porcentaje de aditivo requerido para un porcentaje de aire dado.

ADITIVOS QUIMICOS:La norma ASTM C 494 cubre diferentes tipos de aditivos qumicos clasificados en reductores de agua, retardadores de fragua, acelerantes y superplastificantes.En cementos combinados el comportamiento es principalmente determinado por la cantidad de cemento Portland presente (NORMA ACI 223).ACELERANTE: El cloruro de calcio reacciona en alguna medida con los compuestos aluminosos en el cemento Portland pero, en los porcentaje requeridos para obtener aceleracin del fraguado, una parte de l permanece soluble y sin combinar con peligro potencial sobre la posibilidad de corrosin del acero de refuerzo.REDUCTORES DE AGUA-RETARDADORES: La influencia del cemento sobre el comportamiento de estos aditivos es mucho mayor que en el caso de los incorporadores de aire; afectan los estados iniciales de hidratacin.ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES: (ACI SP-62 Y ACI SP-68). Permiten reducciones de agua considerablemente mayores que las de los aditivos reductores y pueden ser empleados para producir concreto de muy baja relacin agua /cemento en asentamientos convencionales o concretos muy fluidos en relacin agua/cemento convencionales.Sus caractersticas son retencin de asentamiento, velocidad de fraguado y ganancia de resistencia.

ADICIONESADICIONES MINERALESLas adiciones minerales o puzolanas artificiales son materiales inorgnicos finamente molidos, los cuales pueden ser aadidos al concreto para modificar su comportamiento o disminuir sus costos. Los mas importantesempleados en concretos estructurales son las cenizas, las escorias de alto horno, la micrisilice y las puzolanas naturales, cuyas especificaciones se dan enla norma ASTM C 618.CENIZASLas cenizas provenientes del carbn o de la cascara de arroz son mateiales puzolanicos. Aquellas con alto contenido de calcio tienden a ser mas reactivas. Igualmente las cenizas con alto contenido de lcalis son mas reactivas que aquellas cuyo contenido es menor.Cuando se desea mejorar la resistencia a los sulfatos, debetra enseyarse la combinacin cemento-cenizas, de acuerdo a la Norma ASTM C 1012, antes de su empleo. La alminay la cal de la ceniza, al igual que el C3A del cemento, contribuyen a la susceptibilidad al ataque por sulfatos y al consiguiente deterioro del concreto. La cantidad minima de cenizas requeridad por resistencia a los sulfatos es variable, pero se acepta que no debe ser menor del 20%

Puzolanas Naturales

Las puzolanas naturales pueden ser incorporadas en una mezcla de concreto para obtener un valor cementante adicional debido a su capacidad de reaccionar en presencia del cemento y el agua. Los principales constituyentes de las puzolanas son compuestos de calcio, slice, almina, hierro y oxgeno.

Microslice

La Microslice es un material extremadamente reactivo con el cemento Portland y, debido a su alta superficie especfica, el volumen empleado es generalmente menor al10% de la masa de cemento. Frecuentemente se emplea superplastificantes con este material a fin de mantener los requisitos de agua en niveles aceptablemente bajos y controlar la contraccin por secado.

Escoria en Altos Hornos

La escoria de altos hornos granulada o pelitizada, finamente molida, es empleada ya sea como un material cementante separado, aadido a la tanda de concreto, o como un ingrediente de los cementos combinados. Generalmente se obtienen incrementos en la resistencia con cementos que tienen alto contenido de lcalisis yC3A de alta finura.

INFLUENCIA DEL MEDIO EN EL CEMENTO

El comportamiento de un cemento en el concreto es afectado por las condiciones del conjunto al cual el concreto est expuesto, especialmente en los primeros das del curado, el cual tiene por finalidad mantener un contenido de humedad satisfactorio y un buen control de calidad.

EFECTOS DEL CEMENTO SOBRE LAS PROPIEDADES DEL CONCRETOEl cemento debe ser caracterizado en funcin de sus efectos sobre las propiedades del concreto y, en forma secundaria, en funcin de su composicin qumica.Por lo tanto, una adecuada seleccin del cemento a fin de cumplir con propiedades especficas, puede nicamente realizarse si se entiende la influencia del cemento sobre las propiedades del acero.FinuraLa finura del cemento influye en la manejabilidad, trabajabilidad y contenido de agua de una mezcla de concreto de la misma manera como el volumen de cemento empleado en el mismo. Caractersticas del FraguadoLas caractersticas de fraguado del cemento son transferidos directamente a la mezcla de concreto. Las caractersticas de fraguado normal o de rigidizacion debern determinar el tiempo disponible para colocacin, consolidacin y acabado. Las mezclas ricas frecuentemente fraguan un poco ms rpidos que las mezclas pobres.Agrietamiento trmicoConforme se hidrata el cemento este libera calor. El volumen y la velocidad de liberacin son funciones de la composicin y finura de cemento siendo, en general, la velocidad de liberacin de calor paralela a la velocidad de incremento de la resistencia.FinuraLas altas finuras, tales como las de los cementos de alta resistencia inicial, incrementan las resistencias del concreto Portland en las edades iniciales y hasta los 28 das. El efecto es ms pronunciado en las primeras 10 a 20 horas y disminuye conforme la edad se incrementa.Estabilidad de volumenEl concreto est sujeto a cambios en su volumen durante el fraguado y el proceso de endurecimiento inicial y posteriormente, despus que l ha ganado una resistencia significativa. El concreto recin mezclado est sujeto a cambios de volumen por exudacin, cambios de temperatura, reacciones de hidratacin del cemento y secado.Propiedades elsticas.El mdulo de elasticidad del concreto es una funcin del mdulo de elasticidad de la pasta de cemento, del mdulo de elasticidad del agregado y el volumen de concentracin de cada una de ellas.Permeabilidad.La permeabilidad del concreto depende de la pasta as como del agregado y la proporcin relativa de uno de ellos. Corrosin del acero.Un concreto que es adecuadamente dosificado, compactado y curado, proporciona excelente proteccin contra la corrosin del acero embebido cuando el recubrimiento del acero es el adecuado.Resistencia a la congelacinLa vulnerabilidad del concreto a daos debidos a procesos de congelacin y deshielo depende principalmente de si l se encuentra en condicin de saturacin crtica con agua.