ingenieria civil ii - apuntes

Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional Tucumn Apuntes de Ingeniera Civil II

JuanH Rdz 1

Asignatura: INGENIERA CIVIL II - PROGRAMA ANALTICO

Unidad 1. Incorporacin de los materiales a las obras. Objetivos: Describir los conocimientos bsicos de materiales y la forma en que se incorporan a las obras. Temas: Conocimientos bsicos de materiales - Identificacin de los distintos tipos - Materiales naturales, procesados y elaborados - Requerimientos en obras de ingeniera vial, hidrulica y en construcciones -Distinguir para cada tipo de obra la influencia de los materiales ms relevantes.

Unidad 2. Conocimiento de los materiales. Objetivos: Analizar el origen y las fuentes de obtencin. Fundamentar la importancia en la investigacin de los materiales.

Temas: Importancia, necesidad y disponibilidad de materiales en el arte de construir - Origen y fuentes de obtencin - Investigacin de las caractersticas de los materiales - Relacin con las materias bsicas en el proceso de investigacin - Interrelacin con la fsica, qumica y la resistencia de los materiales.

Unidad 3.: Clasificacin de los materiales Objetivos: Clasificar los materiales, agrupndolos segn caractersticas particulares de los mismos.- Temas: Ilustracin terica y demostracin visual sobre clasificacin de los siguientes materiales: 3.1.- Materiales granulares, gruesos y finos. Identificar principales caractersticas y propiedades.

3.2.- Materiales cementantes: Identificar los cementos simples y complejos - Cales, yesos y cementos tipo Portland. 3.3.- Materiales Cementados: Distinguir y visualizar la diferencia entre morteros y hormigones - Sus propiedades.-

3.4.- Materiales Metlicos: Propiedades y clasificacin de hierros, fundicin, acero, aluminio, bronce.

3.5.- Maderas: Distintos tipos Propiedades - Proteccin.

3.6.- Materiales Asflticos: Clasificacin - Conocimiento de sus propiedades.

3.7.- Materiales Plsticos: Aporte en la construccin de obra gruesa - Su aplicacin en caeras, revestimientos, aislaciones, membranas.- 3.8.- Materiales Cermicos: Identificar los utilizados en mampostera - Para estructuras - Para aislaciones - Para revestimientos y cubiertas. -

3.9.- Materiales Auxiliares: Conocimiento de materiales sanitarios, elctricos y gas - Clasificacin de materiales para aberturas - Pinturas, distintos tipos.

Unidad 4. Seleccin y aplicacin de los materiales. Objetivos: Describir la aplicacin de los materiales en el proceso constructivo y su seleccin para cumplir con las exigencias de servicio. - Temas: Aplicacin de los materiales en el proceso constructivo - Obras viales - Obras hidrulicas - Obras de viviendas y edificios - Seleccin de los materiales segn las propiedades fsicas, qumicas y grado de disponibilidad - Problemas a resolver en la adopcin de los materiales ms adecuados, segn el tipo de obra y para cada especialidad - Estudio de mercado - Costos.-

Unidad 5. La administracin ambiental. Objetivos: Conocer las caractersticas de la modificacin del medio ambiente, como consecuencia de las obras de ingeniera civil.

Temas: La administracin ambiental- conceptos. Ecosistemas. Conceptos principales asociados al medio ambiente y su proteccin. Obras que impactan sobre el medio ambiente. Marco legal. Tipos de estudios del. Efecto ambiental.- Alcance.

Unidad 6. Relacin ascendente con otras asignaturas. Objetivos: Relacionar los conocimientos adquiridos con las principales asignaturas en orden ascendente de Temas: Reconocer las principales materias en orden ascendente para cada orientacin o especialidad que tengan relacin con los conocimientos adquiridos - Visualizar para una obra especfica los requerimientos de especialistas Integracin de equipos de trabajo.

Objetivos Generales de Asignatura Civil II

Teora: Ing. Francisco Manganelli

Prctica: Ing. Vctor Reynoso.

a) Generales 1) Conocer los problemas bsicos que genera la actividad profesional. 2) Aprender la prctica de la ingeniera (reconocer los problemas bsicos de la ingeniera). 3) Conocer y fijar conceptos bsicos. 4) Demarcar las necesidades de aplicacin, aplicando las ciencias bsicas 5) Relacionar e integrar las materias del mismo y con ascendentes y descendentes b) Particulares 1) Conocimiento de los materiales utilizados en obras civiles. 2) Aplicacin Ingenieril (saber aplicar los materiales). 3) Anlisis y compresin de los problemas bsicos de la Ingeniera Civil 4) Seguimiento y planificacin de una obra civil.

Programa Analtico 6 unidades

Unidad Temtica 1 Incorporacin de los materiales a las obras

Unidad Temtica 2 Conocimiento de los materiales


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Unidad Temtica 3 Clasificacin de los materiales

Unidad Temtica 4 Seleccin y aplicacin de los materiales

Unidad Temtica 5 Seguimiento y ejecucin de obras

Unidad Temtica 6 Relacin Con otras asignaturas.

- Unidad Temtica 1

Conocimientos bsicos de los materiales

Lo opuesto a lo Material es lo Espiritual

Material Espiritual

Significado de Material segn la Real Academia Espaola (RAE)

El diccionario no define, sino que da el significado Material:

1) Relativo o perteneciente a la Materia. 2) Elemento que entra como ingrediente en algunos compuestos. 3) Cualquiera de las materias necesarias para alguna obra o conjunto de ellas. 4) Continuo de maquinas, herramientas, etc., necesario para el desempeo de un servicio ejercicio de una profesin.

Del 1er significado tenemos la palabra relativo, que significa relacionado. Todo lo que vemos es materia Material es todo lo que est compuesto de materia.

Con respecto al 2do significado podemos agregar que: El ingrediente cambia las propiedades fsicas y qumicas

Del 2do significado tenemos como ejemplo a:

El acero para hormign armado El agua para realizar mesclas

Para una obra en particular se requieren materias que sean necesarias. En general, los tres ltimos significados estn incluidos en

el primero. Etimolgicamente la palabra material proviene de materia; y a su vez materia proviene del latn materia.

Materia: 1) Sustancia extensa e impenetrable, que se caracteriza por tener propiedades de extensin, inercia y gravitacin, que pueden

recibir toda clase de forma y aplicaciones.

Impenetrable: Se refiere a que ocupa un lugar en el espacio, y que no puede ser ocupado dicho espacio al menos que sea removido el cuerpo.

Extensa: Porque se puede medir.

Inercia: Se refiere a que tiene peso.

Gravitacin: Toda materia est regida por la ley de la gravedad.

2) Asunto de que se compone una obra. Ejemplo: Obra vial El asunto que se compone esa obra es vial Obra literaria El asunto que compone esa obra es literario.

3) Cualquier punto o negocio de que se trata. Significa plantear al trmino materia como la necesidad a Anlisis de algo. O bien, utilizar al trmino materia en forma

metafrica. En base a los conceptos dados, podemos ensayar una definicin para los materiales que englobe conceptos que nos intereses.

Material: Es un elemento, ingrediente o sustancia formado por materia que se caracterizan por tener los propiedades de extensin, inercia y gravitacin, que puede recibir toda clase de formas y aplicaciones en sus diversos estados, para incorporarse a una obra o conjunto de ellas, sea como materia prima o producto elaborado.

De cada vocablo surgen otros vocablos o palabras. Sin embargo, no siempre se referencian, significan o tienen relacin a la palabra de origen.

Elementos

Materia Prima

Herramientas

Minerales

Maquinarias

Materiales

El acero y el agua son materiales

necesarios


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1) Materializar: Concretar algo; llevar a cabo algo (una idea, un proyecto). Considerar como material alguna casa que no lo es (segn la RAE)

2) Materialismo: Doctrina filosfica que admite como nico sustento la materia ( lo material; lo que tiene valor) 3) Materialidad: Referenciado a condiciones de calidad material.

De acuerdo al significado de cada palabra, se puede distinguir que: 1) La palabra materializar no tiene nada que ver con la palabra material. 2) La palabra materialismo, se refiere a algo que tiene valor. Es decir no tiene una vinculacin con lo que significa material. 3) La palabra Materialidad est relacionada con la palabra material.

El hormign es noble por sus condiciones de materialidad Las cales son de una materialidad muy particular La materialidad de los asfaltos dan seguridad para su utilizacin

Por qu el hombre utilizo los materiales?

Por necesidad.

Para solucin un problema que se le plantea.

Por inters particular.

Por instinto de supervivencia.

Desde cundo el hombre uso los materiales? Los materiales se utilizan cuando el hombre tiene la capacidad y la habilidad y la destreza para utilizarlos. Se uso el perpiao (piedra que atraviesa la pared mezcla de junco, paja barro y agua.) El hombre desde siempre utilizo el ladrillo (documentado en la biblia Gnesis 11).

El hombre comienza a utilizar los material cuanto tiene la capacidad habilidad y destreza para descubrir los materiales, sus bondades determinar su utilizacin y aplicacin.

La evaluacin de los materiales surgen cuando el hombre en sus conocimientos cientficos-tecnolgicos.

Los materiales deben ser estudiados de acuerdo a sus caractersticas ms importantes ante determinadas situaciones.

Las primeras construcciones se hacan con rboles que formaban una especie de cpula.

Conceptos a tener en cuenta antes que los materiales se incorporen a las obras 1) Los materiales ingresan bajo distintas formas y estados (lquido, solido, gaseoso). 2) Los materiales son aplicados de distintas maneras, segn los sistemas constructivos utilizados. 3) Los materiales van a estar en condiciones particular segn el destino que se tiene reservado al material. 4) Se deber tener en cuenta las condiciones y exigencias de servicio a la que estar expuesto el material.

Ejemplos: 2) No es lo mismo realizar un sistema constructivo para un material de hormign para cimiento que para una losa. 3) Se refiere a que funciones cumplir el material. 4) Se refiere a las condiciones de servicios que tendr el material una vez colocado.

Si nace un material tiene que nacer una tcnica o tecnologa de aplicacin del material. Tambin, debe reglamentarse o armar

especificaciones tcnicas de los materiales (condiciones y caractersticas de calidad a cumplir). Tener un conocimiento pleno y acabado de los materiales; conocer todas sus te tcnicas de aplicacin del material; y conocer las

reglamentaciones que rigen para estos, ayudara a resolver los estudios y plantea las obras. Para que lo antes descrito se desarrolle en una forma eficaz y eficiente requiere de una actualizacin continua.

Identificacin de los materiales en funcin de la definicin de material.

Clasificacin de Materiales Los materiales se clasificacin en:

1) Naturales 2) Procesados 3) Elaborados

Materiales Naturales Materiales Procesados Materiales Elaborados Arena fina

Ripio bruto

Suelo vegetal

Suelo para terraplenes

Rocas

Agua de: arroyos, vertientes

Cal

Tirantes de madera

Agua potables

Ladrillos: Comunes, huecos

Yesos

Mrmoles

Grava

Puertas y ventanas de madera

Pisos de madera

Zcalos de madera

Umbrales de mrmol.

Cemento Portland

Aceros

Poliuretano expandido

Pinturas

Cables para electricidad

Cermicos para revestimientos

Chapas de zinc

Llaves, tomas, portalmparas

Alambres

Vidrios

Grifera

Caos PVC

Artefactos: elctricos, sanitarios

Fibrocemento Puerta y ventanas de Acero, Aluminio

Viguetas


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Clasificacin de los materiales segn puesta en obra Hacemos esta clasificacin de los materiales, en funcin de cmo se encuentran en la naturaleza, y el proceso que deben tener

para ser utilizados en obra.

Materiales Naturales Los materiales naturales son aquellos que los utilizamos en las obras segn el estado en que se encuentran en la naturaleza. Por

tanto, sus caractersticas fsicas y qumicas se mantienen inalteradas. Es decir que un material natural: es todo aquello que obtenemos de la naturaleza y lo utilizamos tal cual lo encontramos. Ejemplos:

Arena fina: (para revoques finos) se la utiliza tal cual se la encuentra.

Ripio bruto: Se lo saca del ro tal cual est. Ripio bruto fino: solo piedras chicas; para contrapisos. Ripio bruto grueso para rellenos.

Terraplenes: alzados con tierra

Pedraplenes: alzados con piedra o ripio bruto.

Rocas: para hacer taludes de diques de tierra.

Rocas: Para vas de ferrocarril, sirve para proteger el terrapln de la accin elica que produce el tren al pasar por las vas, a una velocidad considerable.

Agua de arroyo: Se la utiliza directamente del arroyo: Agua bebible Agua que se puede utilizar

Materiales Procesados Los materiales procesados son aquellos materiales que se obtienen a partir de materias primas extradas de la naturaleza y que,

para ser incorporados a las obras, necesitan de un proceso simple, y sus propiedades qumicas elementales no se alteran. Ejemplos:

Agua potable: por el proceso de potabilizacin del agua se transforma en agua bebible, quitndose sedimentos, impurezas, etc.

Ladrillos: se hacen con suelos arcillosos (slice y almina)

Mrmoles: se extraen de las canteras de mrmoles. Primero son cortados grandes placas, segundo se los pule, etc.

Grava/Granza: La materia prima es el ripio bruto. Luego se zarandea y se lava. Los materiales procesados requieren un simple proceso de industrializacin.

Materiales Elaborados Los materiales elaborados son aquellos materiales que se incorporan a las obras, producto de la transformacin de una o varias

materias primas requiriendo un proceso de materializacin, y que cambian sus propiedades qumicas de los materiales que les dieron origen. Tambin cambian sus propiedades qumicas de los materiales que le dieron origen.

Ejemplos:

Cemento Portland.

Aceros

Plsticos

Cermicos

Chapas de zinc

Alambres

Vidrio

Asfalto

Artefactos sanitarios

Lana de vidrio En una obra hay que saber reconocer aquellos materiales ms importantes dentro de la obre. Algunos materiales son ms

importantes que otros. La importancia de los materiales depende del tipo de obra.

Criterios y puntos para reconocer cuales materiales son los ms importantes en una obra. I. Las dificultades para su incorporacin a obra

1) Las exigencias tcnicas que dificultan su obtencin 2) Las pocas fuentes de obtencin 3) Los volmenes a incorporar 4) Materiales con caractersticas especiales

II. Las inversiones a realizar


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1) Los volmenes importantes 2) Caractersticas de comercializacin

Estos son los criterios o pautas para realizar un anlisis de los materiales ms importantes de la obra.

I.1) Exigencias tcnicas. Se refiere, por ejemplo, a una composicin qumica compleja del material. 2) Dificultad de obtencin de materiales en la zona o en la cercana de esta. 3) Quizs no sea suficiente el volumen disponible por qu se debe reunir a otras fuentes de obtencin. 4) Por ejemplo, material que sea de importacin o que se fabrica a pedido. II.2) Quizs, se tenga las fuentes de abastecimiento pero que tenga condiciones de comercializacin tienen:Los asfaltos no tienen financiacin

Resumen de los temas tratados con anterioridad

Los materiales se clasifican segn: Los materiales se usan:

Distintas formas Diversas Aplicaciones Bajo condiciones Particulares

Natural

Procesado

Elaborado

Manual

Mecnica

Mixta

especial

Destino Condiciones de Servicio

Relleno

Estructural

Decorativo

Normales Expuestos a:

Agentes Climticos

Medios agresivos

Los materiales pueden ser naturales, procesados o elaborados, y se los aplica en forma manual mecnica o mixta. El material debe tener un destino. De acuerdo al destino que tenga el material, se lo clasifica en Material de Relleno, material

estructural o material decorativo.

Material de relleno: Revoques, yesos (revestimientos), mezcla, etc.

Material estructural: hormign p/hacer columnas, vigas, etc.

Los materiales pueden estar expuestos a la accin de agentes climticos. Por ejemplo, el viento (accin elica), para lo cual el material deber tener condiciones particulares para contrarrestar los efectos de la accin elica.

Ejemplo: El hormign es permeable, por lo que le puede entrar agua, que expuesta a bajas temperaturas, se congela y el hormign se dilata. Por lo tanto, los materiales usados para realizar el hormign deben elegirse teniendo en cuanta este fenmeno.

Para saber cmo se incorporan los materiales a las obras, debemos conocerlos y debemos conocer las tcnicas para la puesta en obra. Esto lleva a que aparezcan reglamentaciones que para cada caso se exijan.

El conocimiento de los materiales, las tcnicas de puestas en obra de los materiales, y las reglamentaciones que se exigen para la utilizacin de determinados materiales, nos conducen a resolver los problemas que se derivan de los estudios y proyectos con soluciones convencionales.

Para que se logre resolver los problemas de estudios y proyectos de una obra, se requiere una actualizacin constante referida al conocimiento de materiales nuevos o mejorados, de tcnicas de puestas en obra ms eficaces y eficientes, y de las reglamentaciones.

Las obras se distinguen segn sus caractersticas y tipologas 1) Caractersticas: Las caractersticas de una obra estn definidas por la funcin de la obra. 2) Tipologas: Las tipologas estn definidas por las caractersticas particulares que tiene la obra. Segn la funcin que cumplir la obra, puede ser una obra vial, obra hidrulica, o una obra de edificios.

Tcnicas para la

puesta en obra

Reglamentaciones Conocimiento de los

materiales

Resolver problemas del proyecto

con soluciones convenientes

Constante Actualizacin


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Obras viales

Ferrocarriles

Aeropuertos

Caminos

Urbanas * (Dentro de zonas urbanas)

Rurales

(Fuera de las zonas urbanas)

Segn la jurisdiccin (Que ente u organismo la controla)

Segn Importancia

Segn Topografa

Segn Diseo

Segn Tipo de Calzada

Nacionales El responsable del camino es vialidad Nacional

Provinciales

Municipales caminos dentro del municipio Comunales

Primarios Unen capitales de provincias y ciudades importantes Secundarios Unen las rutas primarias

Terciarios Accesos a poblaciones

Llanura Tiene pendientes suaves

Sinuosos Pequeas pendientes de subidas y bajadas

Montaa por ejemplo: Ruta 307

Autopistas Diseo que no permite cruzar de una calzada a la otra. Solamente

puede pasar a la otra calzada por medio de los Distribuidores de Transito.

Vas Rpidas Rutas que no tienen separador central son para transito

tranquilo.

Estndar Las que conforman la red vial nacional y/o provincial

Pavimentos Rgidos Hormign Armado.

Pavimentos Flexibles Hechos de Asfalto.

Estabilizados Material granular mezclado con suelo

Enripiado Materia granular que no lleva suelo

Naturales Se usa el suelo caminos de Tierra

Clasificacin


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Obras Hidrulicas

Embalses

Derivacin

Regulacin

Conduccin

Sistematizacin

Defensas

Saneamiento

Desages pluviales

Desages Cloacales

Portuarias

Presas, diques, azudes, etc. Obras que tienen por objeto embalsar el agua. Tienen una utilidad para turismo, para deporte, para generacin de electricidad, etc.

Obras que son necesarias para realizar derivaciones desde los embalses. El agua es derivada para riego, para agua potable, para industrias, para obtencin de energa, etc.

Regulen caudales evitar, por ejemplo, inundaciones.

Una vez que el agua es derivada se debe realizar una obra de conduccin, la cual conducir el agua a determinados lugares. Las obras de conduccin pueden ser a cielo abierto o de conducto cerrado

Obras a realizar para sistematizar una cuenca o cauce. Se cortan las pendientes para que lleguen menos solidas

Defensas para estribos de los puentes o los mrgenes de ros.

Plantas de efluentes cloacales o industriales.

Todas las obras que se realizan en puertos

Caminos Urbanos*

Segn Diseo e

Importancia

Va de acceso

Avenidas

Calles Principales

Calles Secundarias

Peatonales

Ciclo Vas

Permiten Acceder a las rutas de ingreso

Accesos importantes

Avenidas de circunvalacin (confluyen las distintas rutas)

Mano, contramano y separador central

En funcin de la cantidad de transporte. Si tiene mucha densidad de trnsito de peatones

Todas aquellas que conforman la red de municipio

Diseados solamente para peatones

Para ciclistas y peatones


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Esto nos sirve para poder diferenciar las obras en funcin de las caractersticas y tipologas. La aplicacin de los materiales requiere una justificacin tcnica y cientfica.

Importancia de los materiales Para ver la importancia de los materiales obtenemos a partir de definicin de Ingeniera

Definicin de Ingeniera La ingeniera es el arte

1 de aplicar el conjunto de conocimientos cientficos y tecnolgicos, de mtodos y tcnicas, tendientes a

crear y construir obras y sistemas mediante la transformacin de materiales y espacios naturales para el bien y mayor libertad del hombre.

1 Arte: Palabra que proviene del latn y significa virtud

Edificios

Segn

Destino

Segn tipo

de

estructura

Segn tipo

de

Construccin

Edificios pblicos Destinados a actividad pblica, escuelas, hospitales, etc. Edificios Comerciales Edificios destinados a la actividad comercial, shoppings, etc. Edificios Industriales Edificios para funciones industriales. Edificios p/vivienda Viviendas nicas o edificios para viviendas.

Estndar

Especiales

Pretensadas o

Post-tensadas

Construccin Clsica Prefabricacin Mixta

Esqueletos

Celulares Formada por clulas o conjuntos de partes estructurales.

Tanques Para provisin de agua, o para cierta produccin.

Puentes Construccin Clsica

Arcas

Bvedas

Cpulas

Para grandes estructuras

Lamelas Arcos que van en los dos sentidos y forman rombos


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Ingeniera es la virtud, disposicin habilidad para aplicar (conocimientos cientficos y tecnolgicos (mtodos y tcnicas) que tienden a crear y construir obras y sistemas por medio de la transformacin de materiales y espacios naturales para el bien y para una mayor libertad del hombre.

La construccin de obras y sistemas depende de la transformacin de los materiales. Por tanto, se puede arribar, intuitivamente a la siguiente afirmacin:

Las obras y sistemas que se crean aplicando conocimientos cientficos y tecnolgicos llegan a concretarse si y solo si hay una transformacin de materiales.

Todos los proyectos de obras y sistemas se materializan en la transformacin de los materiales. Caso contrario, solo se queda el proyecto. Adems no se pude realizar el proyecto sin que intervengan los materiales y espacios naturales.

Intuitivamente podemos concluir que: 1. Es imposible concebir obras y sistemas si usar materiales.

Obra: Construccin que tiene una caracterstica especial (que tiene como objetivo, cumplir una determinada funcin). Ejemplo: Obra para una vivienda. Un edificio para vivienda es una obra. La Construccin de un camino es una obra.

Sistema: Conjunto de obras de distinta tipologa para un determinado fin, Ejemplo: Construccin de barrios para viviendas. La infraestructura est dividida en: calles, desages pluviales y fluviales, provisin

de gas, de electricidad, viviendas, etc. Que tiene el fin de crear un conjunto habitacional. Dique Potrero de las Tablas Tiene la construccin de la presa, pero tambin tiene: accesos, sistematizacin de la cuenca (evitar

que lleguen sedimentos), muelles, etc. Con el fin primario de crear un reservorio de agua. 2. Para materializar la obra se requiere transformar los materiales

Espacio natural: Lugar donde se crea el espacio de la obra. Toda obra crea en el Espacio natural donde se realizara la misma, un Impacto Ambiental. Las Transformaciones de los espacios naturales en obras hidrulicas afecta a los recursos naturales.

3. Para transformar los materiales se necesita la aplicacin de conocimientos cientficos y tecnolgicos (tiene que ver con el conocimientos de los materiales).

4. Se requiere conocer Mtodos y Tcnicas de Aplicacin de Materiales Es decir, como se aplican lo materiales de modo racional y eficaz.

5. Para poder aprovechar las propiedades y bondades de los materiales se necesita conocer los materiales, mtodos y tcnicas de aplicacin de los mismos

Los materiales tienen propiedades fsicas, qumicas y estticas 6. Se debe contar con materiales aptos y tenerlos disponibles en funcin de los requerimientos de obra.

En determinadas obras el gran problema es el agua. El agua que se necesita debe ser la Adecuada para que sea utilizada. 7. La utilizacin de los materiales es una forma de hacer ingeniera en el arte de construir. 8. El amplio campo de las obras y sistemas y las ms urgentes y exigentes necesidades de vivienda, infraestructura vial,

hidrulica y de saneamiento, exigen cada vez mas mayor conocimiento de los materiales para lograr las obras de mejor calidad y al menos costo posible.

Las problemticas que se plantean cada vez son ms graves, por que se necesita mayor conocimiento de los materiales, de los mtodos y tcnicas de aplicacin de los mismos.

9. Un Mayor conocimiento de los materiales requiere que tanto profesionales, empresas, industrias y personas de obras estn en una permanente perfeccionamiento, actualizacin, capacitacin, etc.

10. Hay una evolucin de los materiales en el arte de construir Los materiales contaminantes en esa evolucin van modificando sus calidades y van mejorando.

Ingeniera Arte Virtud, disposicin, habilidad para hacer una cosa

Aplicar

Conocimientos cientficos y tecnolgicos

Mtodos y tcnicas

Crear y construir

Obras y

Sistemas Para el bien y mayor libertad del hombre

Mediante la transformacin

Materiales Espacios naturales

Impacto Ambiental


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- Unidad Temtica dos

Origen y fuentes de obtencin de los materiales

El origen de la materia se encuentra en la Teora del Big-Bang, desarrollada por el Sacerdote y Astrofsico belga Georges Lematre en 1928, y abalada por nuestra Iglesia catlica.

El Big-Bang parte del tomo primitivo o huevo csmico en expansin, y llega un momento que se produce una gran explosin csmica, dando lugar a la creacin del universo, entre ellas el planeta tierra.

Se dice que el origen de los materiales es el tomo primitivo, y que hoy en da estn concentrados en el planeta tierra en el que habitamos, es decir en la naturaleza.

Dentro de la naturaleza, los materiales estn concentrados en la superficie terrestre. Cuando se habla de superficie de la corteza terrestre, se refiere a un espesor considerado de

200 metros. All estn todas las riquezas naturales de los materiales no renovables (las que son materias primas para realizar los materiales) y que dan origen a las distintas materias primas.

Cmo se forma la riqueza natural? La riqueza natural se forma con una transformacin de las superficie mediante procesos

biolgicos, fsicos y qumicos a lo largo de eras geolgicas, en donde el hombre no participo por lo que ha sido un proceso natural.

Suelo: genricamente hablando es todo lo que est sobre la superficie terrestre. Las fuentes de obtencin de materiales estn en la naturaleza misma. Todas las riquezas naturales que se disponen hoy en da, fueron el resultado de diversos

procesos. Cmo se llaman los lugares donde se encuentran los distintos materiales? Los lugares donde se encuentran los distintos materiales se llaman yacimientos

2.

Todo lo que el hombre dispone de la naturaleza se llama Recurso. Los recursos pueden ser renovables o no renovables. Un recurso natural es considerado como un recurso renovable si se puede restaurar por procesos naturales a una velocidad similar

o superior a la de consumo por los seres humanos. La radiacin solar, las mareas, el viento y la energa hidroelctrica son recursos perpetuos que no corren peligro de agotarse a largo plazo. Los recursos renovables tambin incluyen materiales como madera, papel, cuero, etc. si son cosechados en forma sostenible.

Un recurso natural es considerado como un recurso no renovable si no puede ser producido, cultivado, regenerado o reutilizado a una escala tal que pueda sostener su tasa de consumo. Estos recursos frecuentemente existen en cantidades fijas o son consumidos mucho ms rpido de lo que la naturaleza puede recrearlos.

Yacimientos de depsitos geolgicos: Sitios donde hay concentracin de restos fsiles. Son de origen animal o vegetales que se han

fosilizado. Yacimientos en concentraciones de subsuelo: dan lugar a lo que se conoce como minas. Yacimientos por afloramientos rocosos: Pueden aparecer en la superficie o en las laderas de las montaas. En nuestro pas hay

varios yacimientos por efloraciones rocosas. Todos los yacimientos son no renovables. Qu tiene que surgir para obtener un material? El hombre siempre actuara por necesidad. El necesita del uso del Material. Para buscar los materiales debe tener informacin de los lugares en donde est. Buscamos, los materiales, en funcin del lugar. Lo ms cerca posibles de donde los utilizaremos. Una vez que hemos descubierto en donde hay materiales, se procede a estudiar la calidad del material (composicin qumica,

conocer las constantes fsicas del material peso especifico, modulo de elasticidad, resistencia mecnica, etc.) la potencia del yacimiento que es la cantidad de material que se puede extraer, y la posibilidad de explotacin. La posibilidad de explotacin se refiere a su rentabilidad de explotacin. Posibilidad de explotacin es rentable la explotacin o no?

2 Yacimiento: Un yacimiento es un lugar o sitio donde se concentran materiales como roca, minerales o fsiles.

Recursos Naturales

Renovables

No renovables

Yacimientos

Depsitos Geolgicos

En Concentraciones de Sub-suelo

En Afloramientos Rocosos

En Las profundidades del mar

Buscar y descubrir

Calidad

Potencia

Posibilidad de explotacin

Estudiar

Explotar

George Lematre

tomo primitivo en expansin

Gran Expansin Csmica

Surge el Universo

La Tierra

Superficie De la corteza Terrestre

Recursos naturales

Materias primas

Materiales


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Una vez que los estudios nos dan que son positivos, entonces vamos directamente a explotar el yacimiento. Ejemplo: Peas azules antes de llegar a Raco (a 2600 metros). Este es un yacimiento de cal. La calidad es una de la mejores, la

potencia es buena, al igual que la posibilidad de explotacin. Sin embargo el acceso al Yacimiento es dificultoso. Explotar un yacimiento de un determinado material consiste en sacar el material desde donde est y llevarlo hasta donde se lo

utilizara. La explotacin, depender del tipo de yacimiento. Lo que se explota es la materia prima que luego ser procesada. Ejemplo: La piedra caliza se saca en grandes bloques, se debe triturar. Luego, se realiza el Proceso de Calcinacin, etc. Cules son los distintos yacimientos que se pueden reconocer?

Los yacimientos de petrleo, que son depsitos geolgicos.

Yacimientos de hierro, yacimientos de piedras, rocas que contienen hierro.

Yacimientos de ridos, materiales granulares. Existen en abundancia

Yacimientos de cobre

Yacimientos de suelo. Utilizados mucho en obras viales. El suelo que se utiliza esta en una superficie. Los yacimientos se los determina de acuerdo al nombre genrico del material. El estudio en particular de todos los materiales, ha sido la preocupacin del hombre, lo cual significa que est Investigando

3 los

materiales. Los materiales necesitan ser estudiados para conocer sus propiedades, caractersticas, calidad, etc. Al material debo estudiarlo para saber si cumple con las condiciones de servicio que tendr el material. La investigacin de los materiales si tiene que centrar en 3 etapas distintas.

La investigacin de los materiales tendr que adecuarse a los que yo necesito. En la primera etapa parto de las condiciones de

calidad del material. Esta surge en funcin de todos los datos que se tienen del material. En esta etapa se fija caractersticas, determinan propiedades que se usaran en obra.

Durante la ejecucin de la obra se debe realizar una investigacin. Esta tendr que verificar que el material cumpla con las condiciones mnimas requeridas. La verificacin se hace con ensayos.

Durante el servicio de la obra debo ver el comportamiento y observaciones, Esta etapa tambin es muy importante ya que permitir saber cules ensayos estn errados. Estudiando donde surgen los problemas podemos obtener resultados.

Por lo tanto, hay un antes, un durante y un despus de la ejecucin. La investigacin de los materiales nos sirve para saber la calidad de los materiales, las tcnicas de aplicacin de los mismos, y su

puesta en obra. Hacia qu aspectos se debe dirigir la investigacin? La investigacin se centra en los aspectos:

De la fsica;

De la qumica;

De la estabilidad de los materiales; y

De la resistencia de los materiales. Por ejemplo, se desea conocer las caractersticas de un acero para determinar el tipo de trabajo. El trabajo tendr que hacer el

hacer ser de tensor. Puede ser un tensor en la cubierta de un puente colgante, etc.

1)

2) En los trabajos (1) y (2) se prefiere trabajar con acero comn

3 Investigar: es realizar tareas para averiguar una cosa

Investigar los

materiales

Estudio y proyecto Teora

Ejecucin Verificar con ensayos

Servicio Comportamiento

Acero comn dulce: Tensin admisible para trabajo de 1200kg/cm

2

Los aceros en estructuras siempre trabajan a la traccin


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Lo que se debe conocer del acero es: 1. Tipo de acero Comn

Caractersticas qumicas. Se debe averiguar el tenor de carbono que posee el acero.

2. Calidad

Resistencia a la traccin Resistencia de Los materiales Fsica Ley de Hooke 3. Principio de estabilidad se da en todos los tipos de obras de

ingeniera y arquitectura. (Esfuerzos absorbidos por una parte de la estructura)

Hay ensayos de doblado, se realizan cuando se debe hacer doblado de aceros en ganchos.

son ensayos que surgen de la experiencia. El ensayo apunta a determinar la fragilidad que tiene el acero. Cuanto ms duro es el acero, resulta ms frgil

La etapa de Estudio y proyecto me dice las condiciones que debo cumplir

Cemento para Hormign 1. Tipo de cemento comn

Caractersticas qumicas Compuestos qumicos particulares, estos confieren al cemento caractersticas particulares.

2. Caractersticas fsicas Calidad

Resistencia a la compresin

Constantes (peso unitario), (peso aparente)

Sutileza - Grado de molido, finura del material.

Constancia de Volumen (mortero normal: arena normal y agua normal. Sirve para determinar cmo varia el volumen de la muestra)

Principio de fraguado (Para saber qu tiempo se tiene desde que se elabora el cemento hasta que se coloca en la obra).

El estudio siempre se hace para el caso que ser aplicado el material. El Origen y las fuentes de obtencin de los materiales se resumen con el cuadro que sigue a continuacin.

Cuando conocemos a los materiales segn sus caractersticas fsicas, qumicas, mecnicas y su comportamiento en servicio;

conocemos las especificaciones tcnicas de los distintos materiales, los que nos conducen a/las Reglamentaciones.

Para la puesta en obra

Segn destino y exigencia de servicio

Mtodos y Tcnicas

Reglamentacin

Resolver Problemas de Proyecto

Transformacin de los materiales

Construccin de obras y sistemas

Puesta en servicio (De la obra)

Para determinar condiciones del material (calidad, etc.)

Materia Prima

Origen y fuentes de obtencin (Yacimientos)

Materiales

Conocimientos cientficos y tecnolgicos

Caractersticas fsicas

Caractersticas qumicas

Caractersticas mecnicas

Comportamiento de los materiales segn exigencia de servicio

1ra Etapa (de investigacin)

2da Etapa

Para realizar controles de calidad de los materiales

Comportamiento de la obra (comportamiento de los materiales)

3ra Etapa

Inve

stig

aci

n

Trabajo y energa Potencial

Parmetros Fsicos

Cargas

Secciones

Alargamientos

Longitudes

Modulo de elasticidad


JuanH Rdz 13

El conocimiento cientfico y tecnolgico de los materiales, los mtodos y tcnicas para su puesta en obra de estos, segn destino y exigencia de servicio y los Reglamentos que se especifican para cada material, nos conducen a la resolucin de problemas de proyectos lo cual es posible mediante la transformacin de los materiales.

- Unidad Temtica 3: Materiales Granulares. Materiales granulares estn constituidos por granos Materiales Ptreo por que provienen de rocas o suelos

Materiales ridos Material que se caracteriza por no contener cohesin (adhesin) sino friccin. Adems no contiene materia vegetal

Materiales Granulares, agregados ptreos o materiales ridos: Son aquellos que estn constituidos por fragmentos de rocas de las ms variadas caractersticas, en cuanto la composicin qumica, a tamao de los granos y la forma de los granos. A su vez, proviene de dos grandes fuentes: yacimientos naturales o los obtenemos industrialmente.

Conos de deyeccin: Los ros vienen por las quebradas. En donde se termina la montaa y deja de ser encajonado el ro, la velocidad de este disminuye y en estas zonas se forman los Conoce de deyeccin. El ro sale del cauce y se abre.

La composicin qumica, el tamao y forma de los granos depende del origen del Material Granular. El material Granular es el ms utilizado por ello interesa conocerlos. Adems, en la mezcla, el material granular tiene mayor

incidencia en el volumen de la mezcla, y tambin proporciona caractersticas particulares a la mezcla. El material granular es muy heterogneo, Pueden encontrarse distintos tipos de material granulares en una misma cantera. La mejor forma de clasificar a los materiales granulares es segn el tamao de los granos. Se toma de mayor a menos tamao.

Edificios Viales Hidrulicas Morteros Hormign Relleno Decoracin

Mezclas no Bituminosas Bases Granulares Estabilizadas Mezcla Bituminosas Lechadas Asflticas Tratamientos Bituminosos Especiales Hormign Asfaltico Bases Asflticas Obras de Arte Puentes Alcantarillas Calzadas Rgidas complementarias

Rip-Rap Presas y embalses Filtros Gaviones Pantallas

ASTM Norma Norteamericana IRAM 1501 Fillers o Harinas Pasan Tamiz N200 74m Limos y Arcillas Pasan tamiz N 100

Retenido Tamiz N200

Arenas

Finas 5mm

Gravas Pasan Tamiz 2 Retenidas 3/8 (9,5mm)

Gravas Retenidas en el tamiz N 4

Piedras Superiores a 2 (63mm)

Cada de uno de los materiales granulares, estn en un determinado rango Al igual que todos los otros suelos finos, la harina o filler es muy cohesivo. En la norma IRAMse los llama Coloides La proporcin de cada uno de estos materiales le confiere caractersticas particulares al material granular.

Provienen

Fragmentos de rocas Caractersticas

Composicin Qumica

Tamao de los granos

Forma de los granos

Yacimientos Naturales Obtenidos Industrialmente

Conos de deyeccin

Antiguos Cauces

Depsitos Geolgicos

Lechos de Ros y Lagos

Playas y lechos de mar

Desechos industriales (Escorias de alto horno)

Desechos de la industria cermicas

Trituracin clasificacin de rocas naturales


JuanH Rdz 14

Harinas o fillers Muy fino.

Superficie especifica elevada.

Muchos vacios.

Plstico.

Expansivo.

De las Harinas o Fillers es necesario conocer la superficie especfica, el tamao de los granos, y su granulometra. Para ello, se utiliza un mtodo qumico y un proceso fsico. Se utiliza la Ley de Stokes y el Turbidmetro de Wagner (tubo graduado en el que se el material a analizar junto a una solucin). Las mediciones que se hacen con el turbidmetro en funcin de la opacidad, al ir decantando, el material (Mtodo de Bouyoucas).

El filler no es muy usado en obras de arquitectura o ingeniera. El filler, en general, se lo utiliza mas para obras de ingeniera vial. Como ser el espesamiento de betunes o cementos asfalticos. Cuando el Betn lo mezcla con filler puede usarla para juntas de dilatacin de un pavimento rgido. El filler espesa el Betn.

Se utiliza el filler para hormigones asfalticos. En este caso, el filler es calcreo (proviene de calizas). Tambin, se lo puede utilizar en carpetas de concreto asfaltico. El filler all cumple la funcin de bajar los vacios, hacer ms denso el concreto, y dar mayor estabilidad.

El filler es apto para ser mezclado con asfalto. Se usa el filler tambin para hacer pantallas impermeabilizantes en obra hidrulicas. En cuanto a tamao el cemento es un filler. El filler se usa en perforacin de pozos, este impermeabiliza las paredes del pozo para evitar su derrumbe. La gran aplicacin de los filler es en las obras viales. Mastic asfaltico Betn con polvo.

Arenas Es un trmino muy amplio, ya sea por su tamao, por sus caractersticas fsicas o qumicas. Por lo que deben ser clasificados.

Clasificacin

Segn el origen

Lechos de ros

Depsitos geolgicos

Dragados limpieza de lechos de ros Trituracin

Mdanos

Aluviones y Minas

Segn composicin qumica

Silcicas (material predominante Slice)

Calcreos (Provienen de piedra caliza)

Arcillosos

Micceos

Segn clasificacin granulosa

Granulometra y Representacin Grafica

Granulometra y superficie especifica

Granulometra y molido

Mediante 3 fracciones

Las caractersticas y formas de los arenas varan, segn el origen de estas

Lechos de Ros Los granos de arena de Ro son Redondos Depsitos geolgicos Granos angulosos

Dragados

Trituracin

Mdanos

Aluviones

De acuerdo al origen de la arena, se puede inferir el tamao de las mismas. Las Arenas calcreas pueden ser de depsitos geolgicos, lo que implica que son buenas. Las micceas no son buenas para ser utilizadas en mezclas. Son muy blandas y no tienen buena adherencia ya que sus granos son

planos. No se puede usar un parmetro definido para analizar las arenas en mezclas. Sin embargo para su estudio se considera su

composicin granulomtrica.

Granulometra Es la proporcin en que se encuentras los granos de distinto tamao,

expresndose en tanto por ciento. La Norma IRAM 1502 define La granulometra como las caractersticas

particular de una agregado en funcin de la proporcin de partculas diferentes tamao que lo componen, determinada con una serie de tamices normalizados (IRAM).

Tamices normalizados: Tamices cuta abertura de malla se ampla al doble Tamices IRAM de abertura de malla: 9.5mm (3/8), 4.8mm (N4), 2.4mm

(N8), 1.2mm (N16), 590 (N30), 297 (N50), 119 (N100).

Arenas Angulosas (Sus granos son angulosos)


JuanH Rdz 15

Representacin Grafica: Se hace en dos ejes coordenados, en el eje de las abscisas se tiene el tamao del grano en Escala Logartmicas, mientras que el eje de las ordenadas corresponde al porcentaje que paso.

La representacin est hecha con los porcentajes que pasan. Cuanto ms se acerca al eje de las abscisas ms fina es la arena- Una granulometra buena es aquella que no tiene quiebres bruscos. A mayor superficie especfica (rea total de los granos contenidos en la unidad de peso) se tiene que es ms fina la arena. Modulo de fineza: Calidad de grano (Mtodo Estadounidense) 3 fracciones: gruesa, mediana y fina. Mtodo de Feret o del triangulo equiltero, en cuyos vrtices se representan por G, M y F las

arenas del gran grueso, mediano y fino respectivamente, expresadas en volumen o peso. Los lados del triangulo se dividen en 10 partes.

La suma de una gruesa, media y fina tiene que ser igual a 1.

Si se desea hacer un pavimento asfaltico se necesita usar Canto Rodado. En mezclas las arenas estn presentes en un gran porcentaje. Esto implica

que la calidad de la arena influir en la calidad de la mezcla. La mezcla se ve afectada, de acuerdo a la forma de la arena, en:

Compacidad de la mezcla (en funcin de la cantidad de vacios).

Angulo de frotamiento interno (estado de friccin de la mezcla).

En la Resistencia al Desgaste.

En la economa de la mezcla. Una mezcla compacta tiene relacin con los espacios vacios presentes en la

misma. Una mezcla compacta tiene menos cantidad de vacios que una que no es compacta. Si los granos de la arena son ngulos, menos compacta es la mezcla.

El grano anguloso tiene mayor friccin

En la resistencia al desgaste.

En la economa de la mezcla. Una mezcla es mas econmica cuanto menos sea la cantidad de material cementante que usa. Una mezcla realizada con una arena

de grano anguloso necesita mayor cantidad de material cementante, mientas que una arena de redondeado se requiere menos cantidad de material cementante.

As como la forma de los granos influyen en calidad de las mezclas la limpieza de los granos tendr una influencia en la materialidad de los morteros.

Los granos pueden contener impurezas, las cuales sern tolerables o prohibidas.

Impurezas Tolerables Materiales que contiene la arena que no excedan cierto porcentaje segn la norma vigente. En general, estos materiales son

eliminados con el lavado. Ejemplo: Los cloruros, se toleran para hormigones comunes, no as hormigones pretensados.

Impurezas Prohibidas Aquellas sustancias que no se aceptan en ningn porcentaje.

Valor de una arena La arena tambin depende de su origen qumica y de la fragilidad de sus granos (todo esto referirse a la roca que le dio origen). El valor de una arena depende de su granulometra, de las impurezas que contiene, de su forma y de su composicin qumica. Cada tipo de mezcla tendr determinadas caractersticas, las cuales dependen de las arenas. Para un determinado tipo de mezcla,

la arena deber cumplir con ciertos parmetros para su utilizacin. No todos las arenas son buenas, ni todas malas. Para algunos trabajos se requieren un tipo de arena, y en otros trabajos otros

tipos.

Gravas: 3/8 2 (entre 4.5mm y 63mm el dimetro del grano). Cuando hablamos de grava nos referimos a canto rodado. Cuando hablamos de material triturado nos referimos a piedra

triturada o Pedregullo

Definicin de Grava Son aquellos agregados resultantes de la erosin natural o producto de la trituracin de rocas, cuyas partculas son mayores que la

arena, las que pasan por el tamiz de 2 y son retenidos en el tamiz de 3/8. Las gravas son utilizadas para elaborar hormigones. La grava forma el esqueleto del hormign, y la arena el relleno de dicho

esqueleto. La grava le confiere la resistencia mecnica al hormign y la arena llena los espacios vacios que dejan los granos de grava. Es importante conocer el tamao de la grava ya que de acuerdo a su tamao mximo servir en terminadas obras.

S/G Forma Redondeados canto rodado (> 5 mm de dimetro) Angulosos Pedregullo ( se extrae de excavaciones) Laminares micceos


JuanH Rdz 16

A mayor tamao del grano de grava, se obtiene mayor resistencia mecnica La forma de los granos, al igual que en las arenas, influye en producto final.

Condiciones a cumplir de una grava Tiene que ver con la saluda de la roca que le dio origen. Una roca sana es aquella que no est en estado de alteracin o de

descomposicin.

Poseer adecuada resistencia (a la compresin).

Ser durables (capaz de resistir el ensayo de desgaste).

Ser tenaces (capacidad de resistir el esfuerzo de choque).

Ser Adherente

Estar limpias y secas En diques, estructuras pretensadas, etc. se ensaya: la roca que le dio origen a la grava. Sobre el mismo rio se va aguas arriba y se

toman muestras representativas de la roca.

Propiedad de una grava Estn en funcin de la forma y la granulacin. Esto influye en:

Trabajabilidad: Cuando se trata de canto rodado es mucho ms fcil la mezcla con el material cementante.

Resistencia: En el canto rodado hay mejor acomodamiento, los cantos angulosos bajan la resistencia del hormign. Mayor tamao de agregado, mayor resistencia del hormign.

Encomia: Se va a necesitar mayo cantidad de material cementante con cantos angulosos.

Compacidad:

Arenas Gravas Morteros Hormigones Mezclas bituminosas Estabilizados Elementos premoldeados Capas de asiento Parar H Filtros

Hormigones Hormigones bituminosos Tratamientos bituminosos Filtros Pisos Revestimientos Camineria Estabilizados

Piedras: Tiene un tamao mayor de 2 Se clasifican como aquellos materiales granulares que se obtienen de yacimientos granulares o de la explotacin de canteras. Las piedras en cuanto a caractersticas se refiere, son similares a las gravas. Usos de las piedras en:

Balasto: Se coloca como capa para guardar los terraplenes. Evitan la erosin de los terraplenes, que se produce por la accin elica, en las vas de los trenes.

Rip-Rap: Sirve para proteger del oleaje en los que diques. Para evitar que el oleaje erosiones el ncleo del dique.

Mampuestos: mampostera de piedras

Filtros

Pedraplenes: Utilizados en Ingeniera vial; Sirven para elevar la cota del terreno con piedras.

Gaviones o embolsados de piedra: Defensas de mrgenes de costas.

Hormigones Ciclpeos: Mezcla que se hace en cimientos corridos en casas.

Materiales cementantes Los materiales cementantes son sustancias con caractersticas adhesivas capaces de unir fragmentos de masas de materias solidas

mediante un proceso de cementacin, para obtener un Producto compacto.

Ejemplo: Cal, cemento portland, yesos, colas, productos bituminosos, pegamentos de contactos, suelos cohesivos (arcilla), Resinas

epoxis (Compuesto en el cual se mezclan, en general, dos compuestos y sirven para unir una pieza prefabricada con obra que ha sido fabricada in situ).

La definicin dada es bastante amplia. Todos los materiales, ejemplificados anteriormente, tienen la capacidad de unir, lo que implica que son materiales cementantes.

Clasificaremos los materiales segn el origen de su capacidad cementicias o cementante.

Sustancias Caractersticas Adhesivas

Capaces de unir

Fragmentos

Masas de materias solidas

El Proceso de cementacin da un producto

compacto


JuanH Rdz 17

Se elimina

Se reabsorbe

Se absorbe Se elimina

Clasificacin de los materiales cementante

Cementos Simples Derivados de Carbonatos

Clcicos Cales

Magnsicos Cales magnsicas o dolomticas

Obtenidos de sulfato calcio hidratado Yesos

Cementos Complejos Hidrulicas o cementos de silicatos

Cementos de oxicloruros

Cementos simples: Son todos aquellos productos obtenidos a partir de una materia prima, a los que se somete a la accin de calor en cuyo proceso elimina un liquido o gas que contiene la materia prima y que luego adquiere sus propiedades cementante cuando al ser aplicados, reabsorben el liquido o gas expulsado en la accin, volviendo el material a la composicin qumica original de la materia prima.

Cementos Simples

4

5

Cementos complejos Son todos aquellos materiales o productos obtenidos a partir de dos o ms materias primas, a las que se las mezcla en forma

intima y se las somete a la accin del calor, cuyas propiedades cementicias son debidas a la creacin de compuestos qumicos nuevos ya sea durante su fabricacin o su aplicacin, resultando su composicin qumica compleja y muy distinta de sus componentes bsicos, es decir la materia prima.

)

A los materiales cementantes hay que hidratarlos para que sean aplicados.

Diferencias entre el cemento simple y el cemento complejo En el cemento simple se parte de una materia prima, mientras que en el complejo de dos o ms materias primas. En el cemento complejo se obtienen varios compuestos qumicos. En el cemento simple se obtiene un solo compuesto qumico. El cemento simple reabsorbe el lquido o gas que tena en un principio y se obtiene la materia prima que es el producto compacto.

En el cemento complejo se obtienen nuevos compuestos que difieren qumicamente hablando, de las materias primas que le dieron origen. En los cementos complejos se obtienen nuevos compuestos qumicos que no tiene nada que ver con los compuestos que le dieron

origen. En los cementos hidrulicos las propiedades cementicias la dan los silicatos. Estos cementos fraguan en el agua. En los cementos oxicloruros las propiedades cementicias estn dadas por los oxicloruros, en general los oxicloruros de magnesio.

Cales Las cales son productos obtenidos por la calcinacin de rocas ricas en carbonato de calcio (CaCO3) que pueden contener bajo

porcentaje de carbonato de magnesio (MgCO3) y pequeas cantidades de otras sustancias denominadas impurezas. Rocas ricas en carbonato de Calcio: Piedra caliza. Piedra Caliza: Carbonato de calcio + Carbonato de magnesio + Sustancias pequeas.

Al xido de calcio se llama cal viva porque es altamente reactiva. Todas las cales deben adecuarse para que sean aplicadas en obra. La preparacin de la cal, para ser utilizada en la obra, se llama

procesos de hidratado o apagado.

4 Mp: Materia prima 5 Mc: Material cementante

Mc

Impurezas que se eliminan

Mc Producto compacto (formado por los

nuevos compuestos qumicos)

I Etapa: Calcinacin (obtencin)

II Etapa: Hidratacin o apagado (Preparacin)

III Etapa: Cementacin (proceso de colocacin)


JuanH Rdz 18

El dixido de carbono lo toma del aire, y se vuelve a la composicin qumica original.Una vez hidratada la cal, se obtiene el hidrxido de calcio ( ), conocido como cal apagada. El proceso de pagado de la cal es un proceso exotrmico (hay liberacin de calor) por lo que se produce una expansin del material.

Aproximadamente a los 900C se produce la absorcin de Dixido de Carbono. Entonces, hay tres pasos parar la utilizacin de cales.

1. Calcinacin (Proceso de obtencin) 2. Hidratacin o apagado (Proceso de preparacin) 3. Cementacion (Proceso de colocacin)

Las cales pueden clasificarse segn el destino de ellas, en su utilizacin.

Las cales mejoran los suelos destinados para cultivos. En estas cales es necesario conocer bsicamente su composicin qumica, ya

que de este modo se sabra si se debe utilizar en el suelo o tratar o no. Las cales industriales se utilizan para la potabilizacin de agua. Tambin se usa en el tratamiento de efluentes cloacales, las cales

deben purificarse para que no sean contaminan tes. Adems, son utilizadas para hacer el blanqueado del azcar negra, para hacer dulce, en la citrcolas, para fabricar tela de jeam, en las textiles; etc. En estas cales es necesario conocer su composicion qumica y su grado de hidratacion.

Cales en la construccin La cal es el principal elemento de los morteros. La cal, tambin, se usa en obras viales. Por ejemplo, para hacer lo que se llama suelo-cal, utilizando para mejorar la resistencia de

los suelos por medio de la adicin de cal. Adems, la cal se usa para mejorar las propiedades cementicias de los suelos cohesivos. Tambin es utilizada para hacer terraplenes en diques, mejorndose las propiedades del suelo.

En las cales se necesita conocer su:

Composicin qumica

Capacidad de mezcla

Rendimiento Relacin entre el volumen de la cal apagada y el de la cal viva primitiva cales grasas 100kg de cal viva 300kg de cal apagada

Grado de hidratacin

Resistencia Las cales tambin se clasifican segn el tiempo de apagado.

El tiempo de apagado esta en funcin del porcentaje de xido de calcio que posee la cal, Cuanto mas ricas es en xido de calcio es

la cal, mejor sera el tiempo de apagado. Esta esta vinculado con el grado de hidratacin. De acuerdo al contenido de xido de calcio y de xido de magnesio, las cales se clasifican en : grasas, magras, y magnsicas (o

dolomitas).

Compuesto Grasas Magras Magnsicas

Mnimo Medio Mximo Mnimo Medio Mximo Mnimo Medio Mximo

CaO 91 95 98 78 82 85 56 60 60

MgO 0.2 1.4 4.5 10 9 17 32 36 36

H2O 0.4 1.7 3.4 0.6 4 12 0.6 1.0 1.0

Cales

Areas

Grasas Solo fraguan, amasado con agua en contacto con aire seco por el proceso de desecacin y carbonizacin *

Magras

Dolomticas

Hidrulicas Producen morteros que fraguan en sitios hmedos y aun bajo el agua. Contienen un 5% de arcilla.

Extacin de la piedra

Quebrantamiento de la piedra caliza

Calcinacin o coccin La explotacin de la cal puede ser a cielo abierto, o una explotacin subterrnea. Una vez que se hizo la extraccin de la piedras caliza, se debe realizar la calcinacin, en la cual se producen tres pasos bien

marcados. Etapas de la calcinacin: (proceso de obtencin de la cal).

1. Evaportacin del agua 2. Elevacin de la temperatura

Segn el contenido de CaO y MgO

Grasas contiene ms del 90% de xido de calcio Magras o ridas tiene hasta un 50% de magnesio Magnsicas o dolomticas

Segn el tiempo

de apagado

Rpidas < a 5 minutos

Medianas de 5 a 30 minutos

Lentas > 30 minutos

Segn

destino

Agrcolas

Industriales

Construccin


JuanH Rdz 19

3. Eliminacin total del dixido de carbono

Calcinacin de la las calizas

Al aire libre Llama larga

Lllama corta o por capas

Hornos

Intermitentes

Continuos Con llama

Por capas

Calcinacin por llama corta

La caliza se coloca en disminucin de tamao de los trozos hacia arriba, para conseguir una calcinacin uniforme. El fuego se

enciende por la zanja y se tapa esta con arcilla o cono tierra. La calcinacin dura alrededor de 5 o 6 das.Una vez dejado enfriar se deshace el montn y se procede a separar la cal viva de las cenizas que la rodean.

Calcinacin con llama larga Se hace un montn con la piedra caliza, Las piedras constituyen las paredes del horno de planta auricular. Todo se recubre con

arcilla amasada con paja. El combustible suele ser ramas, a lo que se prende fuego y se tapa la abertura dejada al efecto, la operacin se da por terminada cuando se produce una gran asentamiento de la masa, por la expulsin del anhidrido carbnico y de agua, acusado por el color de los humos se torman azulados.

Desventajas Gran perdida de calor

Desigualdad de coccin

Calcinacin en hornos Son en general construciones de manposteria de tres partes principales

1. Hogar: En la parte inferior, el costado o en el centro del horno. En este se deposita y se consume el combustible (se produce la combustin)

2. Vientre: Parte del horno donde se lleva a cabo la calcinacin de la piedrea en el depositada. 3. Chimenea: conducto necesario para establecer el tiraje de la combustion y producir una buena calcicnacion del material

Hornos intermitentes: Se hace produccin por dia

Hornos continuos: El material calcreo descargado por la boca superior va bajando poco a poco a medida que el que estaba all anteriormente va produciendo los asientos con una reduccin de un 40 a 50% de su volumen, al llegar al nivel de los hogares y luego de un cierto tiempo se lo hace bajar por medio de unos hierros especiales para ser extrado.

Conclusin Las cales son carbonatos de Calcio (CaCO3) cuyas impurezas no excenden del 20%. Se los obtiene por calcinacin de las piedras

calizas a una temperatura que aumenta lentamente hasta lllegar a los 700C o 900C, produciendose las siguente reaccin:

Es decir, el carbonato de calcio con el calor desprende el anhdrido carbnico, cuyo peso es el 44% del total, quedando el xido de calcio, cuyo peso es el 56%, e impurezas.

Expuesta al aire libre, la cal viva absorve la humedad ambiente provocando una rpida y enrgica combinacin con crepitaciones y elevada temperatura. Una vez terminados estos fenmenos la cal se halla apagadada. Si la hidratacin se produce rpidamente y con suficiente cantidad de agua. Se desprende calor como para evaporar el agua; esta propiedad ha sido causa, a veces por descuido, de incendios en depsitos.

Cales Calcinacin

Hidratacin

Cementacin En la calcinacin partiendo del carbonato de calcio ( ), obtenemos xido de calcio y dixido de carbono (este ultimo se

elimina).

Cales %CaO %MgO

Grasas 95 1

Magras 85 9

Dolomticas o magnsicas 60 36

Carbn o hulla

Piedra caliza

Zanja para introducir fuego


JuanH Rdz 20

En la hidratacin, el xido de calcio junto con el agua dan como resultado el hidrxido de calcio con un desprendimiento de calor y expansin.

Este proceso tambin llamado apagado de la cal es un proceso exotrmico, el cual es muy violento y es mayor cuando la cal es muy rica en CaO. Si se trata de una cal grasa el calor llegar hasta los 200C y la expansin puede estar entre las dos y cuatro veces el volumen inicial. La expansin depende de la riqueza de xido de calcio. En las cales magnsicas la expansin es dos veces el volumen inicial y la temperatura es de 100C.

Para la hidratacin, se debe tener un recipiente con agua y luego se le agrega la cal, mientras se mezclan. Despus de un rato, el agua empieza a hervir.

No se debe agregar primero la cal y luego el agua, ya que de este modo la cal se quema y tambin por una cuestin de seguridad, de las personas.

La hidratacin consiste en sobresaturar la cal de agua, producindose el Hidrxido de calcio llamado Pasta de cal o cal en pasta. Este es el material apto para ser utilizado en morteros.

El proceso de cementacin consiste en agregar agua a la pasta de cal, la cual toma del aire el dixido de carbono, llegndose a obtener carbonato de calcio ( -Piedra caliza) ms agua. En esta etapa se adquieren las propiedades cementicias. El hidrxido de calcio seco debe ser reemplazado gradualmente por el dixido de carbono ( ) seco, para lo cual se necesita agua para obtener la suficiente humedad como para unir el Hidrxido de calcio de calcio y el dixido de carbono. Por ltimo, el agua poco a poco se va evaporando.

Propiedades de las cales Plasticidad

Capacidad de mezcla con arena

Plasticidad Se dice que una cal es plastica cuando al ser mezclada con arena y agua puede ser extendida con una llana sin que se produzcan

agrietamientos ni que resulte quebradiza. Las plasticidad se mide de una forma prctica ya que no responde a un ensayo. Las plasticidad es la medida de la trabajabilidad (medida prctica). Para una dosificacin dada, las cales magnsicas son las ms plsticas ya que necestian mayor proporcin de cal sin que se

produzcan quebrantamientos.

Capacidad de mezcla con arena Es la capacidad que tiene la pasta de cal parar ser mezclada con arena. Esta se expresa por la cantidad de partes de arena que

admite una parte de cal, para poder dar un mortero que sea plstico y trabajable La capacidad de mezcla con arena nos dice cuantas partes de arena deben agregarse a una parte de cal para obtener un mortero

plstico y trabajable. Revoque grueso: 1 de cal, 3 de arena mediana. H 1, 2, 3 1 parte de cemento, 2 partes de arena, 3 partes de ripio (siempre teniendo en cuenta que deben ser las mismas

unidades), Las cales pueden grasas admitir mayor partes de arena por ser mas activas , no as, las cales magnsicas. En general un mortero se elabora con entre dos y cuatro partes de arena. Cuando se colocan menos partes de arenas que las que son necesarias , se producen muchas contracciones que provocan grietas. Cuando el mortero tiene menos partes de agua que las necesarias, se obtiene un producto de menor resitencia.

Rendimiento de una cal Es la cantidad en volumen de cal en pasta ( ) hidroxido de calcio o cal apagada de una determinada consistencia que puede

obtenerse de una unidad de cal viva (CaO).

El rendimiento surge del proceso de apagado. Este es una consecuencia del proceso de hidratacin. En la ecuacin qumica de la cal, el rendimiento de la expansin es entre dos y cuatro veces el volumen inicial. Por tanto, la cal

grasa pura tiene mejor rendimiento. El proceso de fraguado

6 de la cal, el reemplazo gradual del hidrxido de sodio ( ) y del dioxido de carbono puede ser muy

largo, en cuanto a su su duracin. En general , el fraguado tiene una duiracin de 6 meses, pero este proceso continua por largo tiempo. Las cales se usan en la elaboracin de morteros para mampostera, para revestimientos y para revestimientos de muros. Tambin

se las usa en las mezclas asflticas. La cal se usa como filler calcreo para hacer ms densa la mezcla de los hormigones asflticos (mezcla curada). La cal se usa mezclada con asfalto para las juntas de dilatacin de los pavimentos rgidos. Adems, las cales se utilizan en la potabilizacin del agua, en la depuracin y tratamiento de efluentes cloacales. En la produccin industrial la cal se utiliza para la fabricacin del agua, en la prensa, y en la industria textil, etc.

6 Fraguado: Proceso qumico que tiene lugar cuando l agua se combinan con el material cementante. El fraguado se divide en Inicial y Final Inicial: Tiempo que transcurre desde el momento que se agrega el agua hasta que la pasta deja de ser fluida. Final: Cuando el material adquiera cierta dureza.

Volumen de cal apagada

Peso cal viva


JuanH Rdz 21

Forma de comercializacn de la cales Las cales se comercializan en bolsas de 25 y 30 kg, segn el fabricante. Tambin se comercializan como cal viva y cal hidratada. La

cal viva viene en bolsa de plstico, ya que sta le impide que adquieran humedad. Las cales viva e hidratada tambin se comercializan a granel. Esto es para las grandes obras. Los forma de comercializacion depende de los volumenes requeridos.

Yesos Se definen como cementos de yesos o simplemente yesos a todos lo materiales con capacidad cementante obtenidos mediante la

calcinacin y deshidratacin parcial o total del yeso matricial o piedra de yeso (Dihidratado de sulfato de calcio).

El sulfato de calcio tendr, o no, partes de de agua. El yeso fue utilizado por los fenicios y los egipcios para la decoracin y para la escritura. Hasta la dcada del 20 el yeso se obtena en forma rudimentaria. Luego, comenz a utilizarse de una manera ms amplia. El yeso

es incombustible. Los procesos por lo que pasa el yeso son:

Calcinacin

Cementacin En la calcinacin se elimina, de la Piedra de Yeso, alguna o todas las molculas de agua. En el proceso de cementacin el yeso adquiere las molculas de agua que haba perdido, llegndose a obtener la materia prima de

origen. Por lo tanto el yeso es un cemento simple. Es un material altamente corrosivo, y no debe entrar en contacto con partes metlicas.

Clasificacin de los yeso segn temperatura de coccin Los yeso cocinados a temperaturas inferiores a 190C son productos obtenidos mediante las deshidratacin parcial o incompleta

del yeso natural. En este caso, se obtienen dos tipos de yesos: el yeso Paris y el yeso de estucar o de moldeo.

Se obtienen los siguientes yeso cuando la temperaturas es inferior a 190C

Yeso Pars Proviene de la Piedra de Yeso de elevada Pureza, contiene sulfato de calcio en elevadas proporciones. Tiene un fraguado

sumamente rpido. En general la composicin de la Piedra de Yeso es:

Sulfato de Calcio SO4Ca 70,4 %

Agua H2O 18,8 %

Carbonato de Calcio CO3Ca 7,6 %

Arcilla 3,2 %

Total 100 %

En el Yeso Paris los Sulfatos de Calcio Calcinados no contienen impurezas. Se caracteriza por su fraguado (entre 10 y 15 minutos) No es aplicado en obras por su rpido fraguado. Se aplican en esculturas, medicina (odontologa), enyesados, etc. Es decir se usa fuera del Ambiente de la construccin.

Yeso de Estucar o de moldeo Se obtiene de la calcinacin de piedras con ciertas impurezas que pueden rondar entre el 5% y el 10%. Tiene la adicin de ciertas

materias que pueden retardar el proceso de fraguado. Se aplican en los enlucidos para techos y paredes. Mesclado con piedra partida forma el Hormign de Yeso, utilizado en paredes y

mampuestos. Adems con el yeso de Moldeo se fabrican () texturados. Mezclado con aserrn pueden fabricarse bloques y pacas que pueden clavarse.

Los yesos cocinados a temperaturas superiores a 190C son productos que se obtienen por la deshidratacin total del Sulfato de

Calcio. En este caso se obtienen dos tipos de yesos: el Yeso de Piso y el Yeso Keene.

Yeso de Piso o Yeso Hidratado Cuando a piedra de Yeso Se calienta a una temperatura entre 900C y 1000C fragua muy lentamente y puede hacerlo bajo el agua. Por su dureza son utilizados en Pisos.

Yeso Keene o cemento Keene

Hemihidratado de Sulfato de Calcio

Escayola Yeso de estucar + Yeso Esptico

Fraguado en 1 o 2 hs


JuanH Rdz 22

Se obtiene por la calcinacin al rojo de sombra de yesos naturales de elevada pureza, a los cuales se les agrega sustancia como Brax o Alumbre, que sirven como retardadores del fraguado, reducen la expansin y aumentan la dureza. Este tipo de yeso es muy duro.

Se utiliza para revestimientos, para la fabricacin de mrmoles artificiales, superficies de pisos, pavimentos, etc. Se pueden fabricar estas cosas gracias a la dureza que estos tienen.

El Yeso de Piso y el Cemento Keene no se fabrican en Argentina. El Cemento Keene tiene fraguado lento. El Sulfato de Calcio Dihidratado es la Materia prima de yeso, pero el Sulfato de Calcio tiene Cal (Oxido de Calcio).

Materia Prima SO4Ca + 2 H2O

Cal (CaO) 32.6 %

Trixido de Azufre 46.5 %

Agua H2O 21 %

Total 100 %

Hay 2 tipos de hornos, aquellos en los que la materia prima est en contacto con los gases de combustin y los que la materia prima no est en contacto con los gases.

El Yeso se obtiene por la deshidratacin de la Piedra de Yeso. Es un sulfato de Cal hidratada en dos molculas de agua (CaSO4 + 2 H2O).

Reducido a polvo luego de la hidratacin

Cemento Portland 1796: James Parker estudiaba acerca de las cales hidrulicas (obtienen resistencia por accin del agua) calcinando mdulos de

piedra caliza arcillosa, obtena como resultado algo ms que cal hidrulica, a lo que llamo Cemento Romano (Cemento Hidrulico) 1807: J.L. Vicat prepara una cal hidrulica artificial (material cementante para hormigones) preparada con caliza y arcilla, luego

calcinaba la mescla y la llevaba a un molino de va hmeda. Este material tena buenas propiedades mecnicas. 1811: J.F. John y James Frost trabajan con piedra caliza y arcillas y obtienen resultados similares a los de Vicat. 1824: Joseph Aspdin, siguiendo criterios de John Frost y Vicat logra el Cemento Portland. Este material una vez fraguado tiene un

color similar a las piedras de las montaas de Portland (Inglaterra). Luego Aspdin monta la primera fbrica de Cemento Portland en Waterfield.

1795 James Parker Cemento Hidrulico Cemento Romano

1397 J. L. Vicat Cal Hidrulica Artificial Cemento Hidrulico 1811 J. F. John y Frost Cemento Portland

1824 Joseph Aspid Primera Fbrica de Cemento Portland

Se le atribuye a Vicat ser el primero en iniciar las investigaciones del Cemento Portland, al parecer esto, revoluciona todo el campo

de las obras de ingeniera y arquitectura. Hoy en da, se habla de las patologas de los Cementos Portland, provocados por los agentes atmosfricos, agentes hidrulicos etc. A diferencia de los yesos y las cales, cuyos mtodos de obtencin y tcnicas de utilizacin fueron introducidas por los espaoles

para luego producirlas en nuestro pas; el cemento portland era un material de importacin que vena en barriles. Entre 1885 y 1889 en Argentina, dos ingenieros de Crdoba Cassafousth y Bialet Masse obtienen, la Cal de Agua (Cemento Romano

de James Parker). Esto se hizo para satisfacer la gran demanda del Plan de Obras Pblicas que se requeran en ese entonces. Ejemplo: Dique San Roque.

La cantidad de material cementante se necesitaba era elevada lo que influa en el costo de la obra, esto llevo a fabricar cemento en la Argentina. La fbrica se llamaba Primera Argentina.

En 1907 Senestrari y Gavier, catedrticos de la Universidad de Crdoba implementan la fbrica de Cemento Portland en Crdoba. Esta fbrica era, en ese entonces, la mejor fabrica del mundo en cuanto a tecnologa. Pero dur poco tiempo, aproximadamente 5 aos, debido al descredito planteado por los fabricantes de otros pases.

1917: Comienza el gran desarrollo de la produccin de Cemento Portland. Se crean: la Fabrica de de cemento Sigma, Loma Negra en San Juan (Bs As).

1935: Comienza a producir en Mendoza la Corporacin Cementosa Catervilla. 1938: Se abren nuevas fbricas de Cemento en Mendoza, Olavarra, Fras (Santiago del Estero), Salta, etc.

Definicin de Cemento Portland

Horno

s Fijos

Rotatorio

s

79%


JuanH Rdz 23

Es un material cementante hidrulico, obtenido por la calcinacin al grado de fusin7 incipiente

8 9de una mezcla de materiales

calcreos y arcillosos hasta lograr la conglutinacin10

, para luego ser molturado11

hasta alcanzar la finura del polvo. Presentando el producto un color gris verdoso uniforme, el cual adquiere excelentes cualidades mecnicas e hidrulicas

12.

Las materias primas son rocas que deben contener carbonatos de Calcio y Silicatos de Aluminio. Estas materias primas se llaman

Magras. En Argentina existen muchas fuentes de Piedra Caliza, principalmente en Bs. As., Crdoba, San Juan, Mendoza. En estas ltimas

provincias estn los yacimientos ms puros. Las Arcillas tambin son abundantes. El Cemento es una mezcla definida

13 e ntima

14 de materiales calcreos y arcillosos con contenido de almina y slice, los que

alcanzando el grado de conglutinacin, son finalmente molidos. Los materiales deben ser mezclados en forma intima y definidas. La calcinacin se realiza en hornos. Las materias primas ntimamente mezcladas y calcinadas producen conglutinacin de los materiales, dando como resultado el

Clinker de Cemento. El Clinker es un material negro, granulado y muy duro (como una roca), no es soluble en agua, por lo tanto solo se hidrata superficialmente. Es por ello que debe ser molido finalmente.

Cuanto mayor molido recibe el Clinker, mayor resistencia adquiere el Cemento. La Molturacin es costosa, por lo que se llega a un determinado grado de molturacin, en el que se alcanza una cierta finura del cemento.

El grado de finura se llama Sutiliza. La sutileza del cemento es mayor a 2500cm2/g (lo que es retenido por el tamiz de 4900 mallas).

Cuando se hace el molido se incorpora entre un 2.5% y un 3% en peso de yeso, para evitar el resquebrajamiento de la mezcla y, de este modo, otorgarle mayor plasticidad a la misma.

7 Fusin: cambio de estado del material, pasa del estado slido al lquido. 8 Incipiente: que recin comienza, est en grado primario. 9 Fusin Incipiente: hace referencia a que el material llego a una temperatura tal que no se fundi totalmente. 10 Conglutinacin: hasta que las dos materias primas se unen en una sola. Es decir que se forma un solo cuerpo. 11 Molturado: molido en molinos 12 Material cementante hidrulico: Sustancia que mezclada con agua, est en condiciones de endurecer ya sea en el aire como en el agua. 13 Mezcla definida: Esta bien definido el porcentaje o proporcin entre las partes. 14 Mezcla ntima: La mezcla debe ser homognea. No debe haber separacin entre las partes.

Cemento Hidrulico

Calcinacin (Fusin incipiente)

Calcreas Y

Arcillosas Conglutinacin Molturado

Materias Primas Que contengan

Carbonato Clcicos Silicatos de Aluminios

Piedras calizas

Mrmoles

Restos Fsiles

Arcillas

Pizarras

MA

GR

AS


JuanH Rdz 24

Proceso de Fabricacin del Cemento

Proceso de va seca

15

15 Diferencia entre silo y tanque Tanque: Deposito hermtico para guardar lquidos. Silos: Depsitos hermticos, sin lquidos.

Arcilla Piedra Caliza

Machacadores

Silos

Molinos de va seca

Silos de Correccin

Silos de Almacenaje

Alimentadores de los Hornos Agua

Hornos Rotatorios

Enfriadores de Clinker

Tolvas de Clinker

Molinos de Clinker

Silos de Cemento

Yeso


JuanH Rdz 25

Proceso de Va hmeda

Se logra una mejor homogeneidad de los materiales en el proceso de va hmeda. A la piedra caliza, que proviene de los yacimientos, se le reduce su tamao en los machacadores, y luego se la lleva a los Silos. Las proporciones de piedra caliza dependen de la cantidad de Carbonato de Calcio que esta contenga y de las proporciones de

Silicatos de Almina presentes en la Arcilla. El proceso va hmeda la arcilla se lleva al molino de desledo (Recipiente cilndrico) donde se mezcla con agua, formndose barro,

para posteriormente llevarse al molino de va hmeda (previo paso por un tanque de almacenaje) lugar en el que se lo mezcla con la piedra caliza machacada.

En los silos y tanques de correccin se agrega los componentes que le hacen falta a la mezcla para su correccin. Los procesos de va seca y va hmeda se diferencian en la forma en que mezclan los materiales. En uno la mezcla se hace en seco,

mientras que en el otro el material se moja. La coccin de los materiales se hace en Hornos Rotatorios, los cuales son cilndricos y tienen una pequea inclinacin sobre su eje

longitudinal. El dimetro de los hornos es aproximadamente de 3 a 4m, y su longitud va desde los 60 a 70m. Los hornos se caracterizan por tener cuatro zonas distintas.

1. Evaporacin: Zona de menor temperatura, aqu se evapora el agua. 2. Descarbonizacin: Zona donde se elimina el dixido de carbono (CO2) 3. Clinkerizacin: Zona donde se produce la conglomeracin de los materiales para formar el Clinker a 1200C. 4. Enfriamiento: En esta zona se baja la temperatura. El clinker sale con una temperatura superior.

En el horno entra el material, ntimamente mezclado, por medio de los alimentadores de hornos. El horno tiene adentro unas paletas.

Una vez enfriado el Clinker pasa a las tolvas, este producto ya se puede llamar cemento. Luego se lo lleva a los molinos, se le agrega yeso para su molturacin y luego es transportado a los silos de cemento, donde ya es cemento Portland.

El cemento Portland es un tipo de cemento complejo. Los cementos complejos partan de dos o ms materias primas que dan como resultado un nuevo compuesto qumico, diferente a los compuestos qumicos que le dieron origen.

El cemento Portland tiene una composicin qumica compleja, pero la capacidad de resistencia hidrulica le dan cuatro compuestos qumicos. Las cualidades mecnicas y qumicas del cemento Portland se debe a reacciones entre sus componentes.

En general el cemento tiene tres elementos complejos que son xidos (elementos binarios). Las reacciones son cidas y bsicas.

Arcilla Piedra Caliza

Machacadores

Silos

Molinos de Va hmeda

Tanque de Correccin

Tanque de Almacenaje

Alimentadores de los Hornos

Agua

Hornos Rotatorios

Enfriadores de Clinker

Tolvas de Clinker

Molinos de Clinker

Silos de Cemento

Yeso

Molino de desledo

Tanque de almacenaje

(No se agrega agua,

porque ya tiene)


JuanH Rdz 26

Cal (CaO), Slice (SiO2) y Almina (AL2O3) se unirn y darn lugar al cemento Portland. Las rocas calcreas proveen la cal y las rocas arcillosas el Slice y la Almina.

El magnesio se tiene en cuanta cuando se estudian los cementos magnsicos Hay un conjunto de xidos que intervienen, esos son: xido de calcio (CaO), hidrxido de calcio (cal ms agua - Ca (OH)2), dixido

de silicio (SiO2), xido de aluminio (Al2O3), los xidos de hierro y xido de magnesio (MgO) Los xidos se combinan entre s y dan lugar a una serie de compuestos, los cuales son:

Silicatos diclcicos y triclcicos

Aluminato triclcico y dicaclcico

Ferritos Clcicos Diclcicos y Monoclcicos (uniones de xidos de hierro de Fe con cal).

Silicatos de Aluminio (Unin de Slice y Almina)

Tambin aparecen otros elementos ternarios y cuaternarios. Los elementos primarios en la masa cruda, cuando estn en coccin se unen y dan elementos cuaternarios y ternarios, formndose

as la compleja composicin del cemento Portland. Las propiedades del Cemento Portland estn dadas por compuestos por cuatro compuestos qumicos.

Silicato triclcico C3S

Silicato diclcico C2S

Aluminato frrico C3A

Aluminio ferrito tetraclcico C4AF

El silicato triclcico (C3S): tiene un fraguado que se produce a las pocas horas de ser hidratado. La resistencia mecnica mxima se logra a los siete das, y luego contina con un crecimiento poco perceptible. Si est bien dosificado no es expansivo. Al reaccionar con el agua, se libera cal, la cual es sensible a la accin de las aguas cidas, puras y carbnicas agresivas. El C3S se hidrata rpidamente desprendiendo gran cantidad de calor

El silicato diclcico (C2S): no tiene bien definido el principio y fin del fraguado. Por tanto, el endurecimiento no aparece al principio. Recin a los 20 das comienza a aparecer la resistencia, y luego aumenta hasta llegar a una resistencia similar a la del C3S, pero para que llegar a ese nivel requiere un ao. Prcticamente no tiene calor de fraguado ni expansin (el C3S tiene calor de fraguado, es un proceso exotrmico).

La reaccin con el agua del C2S es lenta, produce menos calor de hidratacin y libera menos cal. El Aluminato Triclcico (C3A): tiene fraguado inmediato (primera en hidratarse, a las 24hs). Por tanto, tiene un alto calor de

fraguado.

El fraguado relmpago del C3A se logra romper incorporndole yeso. Produce la resistencia mxima a las 24 horas, y es el 15% de la resistencia del C3S. Si el fraguado es instantneo la masa resulta

quebradiza. El Aluminio ferrito tetraclcico (C4AF): fragua a los pocos minutos de ser amasado. Adquiere una resistencia a las 24hs, que es

menor que la del C3A, es decir que aporta poco a la resistencia del cemento y aparece como consecuencia de la necesidad de controlar el contenido C3A ya que tiene caractersticas opuestas.

Segn el manual del concreto, los porcentajes C3S, C2S, C3A y C4AF son los siguientes.

Cementos (contenidos porcentuales)

Componentes I II III IV V

Silicato triclcico C3S

Silicato diclcico C2S

Aluminato frrico C3A

Aluminio ferrito tetraclcico C4AF

43 31 12 8

43 30 6

13

56 15 12 8

43 40 5 7

21 51 6

14

Cemento Portland Normal

Modificado Alta resistencia inicial

Resistente a los sulfatos

Bajo calor de fraguado

Fraguado instantneo Elevada temperatura Evaporacin del agua

Cemento Portland Elementos Primarios

Cal

Slice

Almina

xido Frrico

Silicato Triclcicos

Silicato Diclcico

Aluminato Triclcico

Aluminio Ferrito tetracalcico

Composicin Qumica del

Cemento Portland

Elementos Primarios

Elementos Secundarios

Cal (CaO) Slices (SiO2) Almina (Al2O3) xido Frrico (Fe2O3)

Magnesias (MgO) lcalis (K2O y Na2O)


JuanH Rdz 27

El cemento modificado (II) tiene un poco menos de reaccin en cuanto al calor que se produce el fraguado. El cemento de alta resistencia inicial (III), como su

ingenieria civil ii - apuntes

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