Materiales II, FAUM, UMSNH Arq. Hugo César Tarelo Barba...

Materiales II, FAUM, UMSNH Arq. Hugo César Tarelo Barba

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías deConstrucción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Componentes del concreto. Características y propiedades deseables.

Introducción

Puede decirse de forma simple, que el concreto es una mezcla de pegamento (agua,cemento y aire), que une los agregados.

CEMENTO HIDRÁULICO.

Es un material inorgánico finamente pulverizado, comúnmente conocido como cemento, que alagregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava, u otros materiales similares, tiene lapropiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones químicas durantela hidratación y que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad.

DEFINICIÓN.

Producto obtenido por pulverización de :CLINKER, producido por calcinación de: Calizas (aproximadamente el 80%) Arcillas(aproximadamente el 20%),+YESO (sulfato de calcio CaSO4) que actúa como retardador de fraguado, Puzolanas naturales,escorias de alto horno y/o cenizas volantes, para producir cementos compuestos.



FABRICACIÓN DEL CEMENTO.

El cemento está considerado como el mejor de losaglomerantes hidráulicos, pues proporciona al hombreun elemento resistente con una aplicación muy amplia.



COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO.El cemento portland es la mezcla de varios compuestos los cuales se forman por reaccionesquímicas dentro del horno.Los cuatro compuestos principales son: C3S Silicato Tricálcico. C2S Silicato Dicálcico. C3A Aluminato Tricálcico. C4AF Ferroaluminato Tetracálcico.

Silicato Tricálcico,Se hidrata y se endurece rápidamente y es responsable, en gran parte, por el iniciodel fraguado y la resistencia temprana.En general, la resistencia temprana del concreto de cemento portland es mayor,cuando el porcentaje de C3S aumenta.

Silicato Dicálcico, se hidrata y se endurece lentamente y contribuye grandementepara el aumento de resistencia en edades más allá de una semana.

Aluminato Tricálcico,, libera una gran cantidad de calor durante los primeros díasde hidratación y endurecimiento.También contribuye un poco para el desarrollo de las resistencias tempranas. Loscementos con bajos porcentajes de C3A resisten mejor a suelos y aguas consulfatos.

Ferroaluminato Tetracálcico, es el producto resultante del uso de las materiasprimas de hierro y aluminio para la reducción de la temperatura de clinkerizacióndurante la fabricación del cemento.Este compuesto contribuye muy poco para la resistencia.La mayoría de los efectos de color para la producción del cemento gris se deben alC4AF y sus hidratos.

OTROS COMPONENTESÁlcalis: Oxido de sodio y Oxido de potasio. Son elementos indeseables, pero inevitables en el

concreto.Oxido de magnesio: En exceso produce expansionesSulfato de Calcio: Se adiciona al cemento durante la molienda final, Esto controla la hidratacióndel C3A.



Sin sulfato, el fraguado del cemento sería rápido.Además del control del fraguado y del desarrollo de resistencia, el sulfato también ayuda acontrolar la contracción (retracción) por secado puede influenciar la resistencia hasta 28 días.

HIDRATACIÓN DEL CEMENTOLa reacción de los componentes del cemento al mezclarse con agua, pueden describirse en cincoetapas: mezclado, incubación, rigidización, enfriamiento y densificación.



NORMA MEXICANA DEL CEMENTOAntecedentes de la actual normalización que existe de los cementos.

Tipos de cementoNOM-C1-1980Tipo I común. Para uso general en construcciones de concreto cuando no se requieran laspropiedades especiales de los tipos II, III, IV y V.Tipo II. Modificado. Destinado a construcciones de concreto expuestas a una acción moderada delos sulfatos o cuando se requiera un calor de hidratación moderado.Tipo III. De rápida resistencia alta. Para la elaboración de concretos donde se requiera una altaresistencia a temprana edad.Tipo IV. De bajo calor. Cuando se requiera un reducido calor de hidratación.Tipo V. De alta resistencia a los sulfatos.

Propiedades que contenían los cementos.

Después de que en México se reconfigura la clasificación la ONNCCE del 2004 propone los tipos decemento y los combina con características especiales, dando forma al diagrame que vemos acontinuación.

NMX-C-414-

ONNCCE-2004

Seis tipos decemento

Tres clasesresistentesnormalDos clasesresistentesrápidas

Cuatrocaracterísticas

especiales



CLASIFICACIÓN POR TIPO

COMPOSICIÓN DE LOS CEMENTOS

Tipo DENOMINACIÓN

CPO CEMENTO PORTLAND ORDINARIO

CPC CEMENTO PORTLAND COMPUESTO

CPP CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO

CPEG CEMENTO PORTLAND CON ESCORIA GRANULADA DE ALTO HORNO

CES CEMENTO PORTLAND CON HUMO DE SILICE

CEG

CEMENTO CON ESCORIA GRANULADA DE ALTO HORNO



CLASIFICACIÓN POR CLASE RESISTENTE.Resistencia normalEs la resistencia a compresión a 28 díasLa clase resistente de un cemento de acuerdo con la resistencia normal se indica por ladesignación del tipo de cemento seguida por los valores 20, 30 ó 40.

Resistencia rápidaLa resistencia rápida de un cemento es la resistencia mecánica a la compresión a los tres días.Para especificar que un cemento debe cumplir con la resistencia rápida se le agrega la letra Rdespués de la clase.Sólo se definen valores de resistencia rápida para las clases 30R y 40R.

Clasificación por características especiales



Equivalencia de cementos norma actual vs. Otras normas

Como se comentaba en clases una era la normatividad que existía de los tipos de cemento en 1980(I, II, III, IV, Y V) y los que se generan con la NMX-C-414-ONNCCE-2004 y en base a esto se realizala siguiente tabla comparativa de los cementos actuales, con los que había y que en algunas partesdel mundo

todavía aplica.

ResumenY como resumen podemos mostrar la siguiente tabla para ver los tipos de cemento de acuerdo a

la NMX-C-4141-ONNCCE-2004



USOS Y APLICACIONES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE CEMENTOSCemento Portland Ordinario (CPO)

Es un cemento que:Puede emplearse en la construcción de todo tipo de elementos en donde no se tenganrequerimientos especiales desarrolla altas resistencias mecánicas a edades tempranas, generamucho calor durante su hidratación no es recomendable para emplearse en concretos masivos oen contacto con suelos y/o aguas sulfatadas.El uso típico del cemento normal o el uso general incluyen pavimentos de autopistas, pisos,puentes y edificios.

Cemento Portland Compuesto (CPC).Es un cemento con las siguientes características:Desarrolla resistencias semejantes a las del cemento CPOPresenta un fraguado ligeramente más lento que el tipo CPOPresenta mejor resistencia al ataque de los sulfatos que el CPOGenera menor calor de hidratación que el CPO.



Colados en clima cálido, construcción de viviendas, desarrollos hoteleros, edificios, carreteras,obras industriales, obras de riego, túneles, construcciones en zonas costeras, postes.

Cemento Portland Puzolánico (CPP)Es un cemento con las siguientes características:Desarrolla menores resistencias iniciales que elcemento CPO, pero a largo plazo desarrolla mayoresresistencias que éste.Presenta un fraguado más lento que el tipo CPO.Presenta una mejor (moderada) resistencia al ataquede los sulfatos.Genera menor calor de hidratación que el CPO.

En general, los mismos usos y limitaciones de empleo de los cementos CPC y CPEG (NMX C 414)Colados en clima cálido, construcción de viviendas, edificios, carreteras, cimentaciones, obras deriego, túneles, etc.Cemento de Alta Resistencia Inicial



Este cemento tiene las siguientes características:Desarrolla altas resistencias a edades tempranas.Genera más calor que el tipo CPO al hidratarse.No debe utilizarse en costas o en concretos expuestos a aguas o suelos sulfatados.No se recomienda en el colado de concretos masivos.

Los cementos de alta resistencia inicial se usan donde la resistencia temprana es necesaria, talescomo colocación en tiempo frío, pavimentos de rápida habilitación al tránsito para minimizarlosembotellamientos y rápida remoción de las cimbras del concreto presforzado.

Cemento para concreto de alto desempeño (RS / BRA y/o BCH)

Con el uso de cemento y materiales de características muy especiales se puede elaborar concretosque cumplen con requisitos especiales de comportamiento en ambientes de exposición agresiva,los cuales no pueden lograrse en forma rutinaria utilizando materiales convencionales y prácticasnormales de mezclado, colocación y curado.

Construcción de centrales de generación eléctrica, obras hidráulicas, postes de concreto ,carreteras, tubos de concreto para drenaje, puentes y en general, de concretos de obra pública yprivada en contacto con agentes agresivos.



Los cementos de moderada resistencia a los sulfatos y alta resistencia a los sulfatos mejoran laresistencia a los sulfatos de los miembros de concreto, tales como losas sobre el suelo, tubería ypostes de concreto expuestos a suelos con alto contenido de sulfatos.

Los cementos de moderado calor y bajocalor de hidratación minimizan el calorgenerado en miembros de concreto masivoo estructuras, tales como apoyos espesosde puente y presas.

Cemento Portland Blanco (B)Este cemento tiene las siguientes características:Su proceso de fabricación es similar al de los otroscementos.Es un cemento con bajo o nulo contenido de fierro.Las calizas y arcillas empleadas son nulas en óxidoférricoLos molinos para el cemento tienen bolas de cuarzo yno de acero. Construcción de elementos decorativosu ornamentales (fachadas, terrazos, balaustrasmosaicos, esculturas), concretos arquitectónicos(edificios, centros de convenciones, puentes), etc.El cemento portland blanco se utiliza en concreto arquitectónico blanco o de colores claras,

variando de terrazos para pisos, para miembros decorativos estructurales premoldeados omoldeados en obra, para el exterior de los edificios.



La foto de la derecha muestra el edificio en concreto premoldeado blanco de la sede de la ASTMen West Conshohocken, Pennsylvania.

PROBLEMAS TÍPICOS EN EL USO DEL CEMENTO Y RECOMENDACIONES PRÁCTICAS.Principales problemas del cemento:Cemento con grumosEl cemento es un material altamente higroscópico es decir que absorbe o toma la humedad delmedio ambiente y reacciona químicamente.Un cemento que presenta grumos, nos indica que ha comenzado su proceso de hidratación ycuando esos grumos no podemos romperlos con la yema de los dedos, el concreto solo podráutilizarse en trabajos secundarios (pisos).Por lo mencionado anteriormente, uno de los cuidados en el manejo del cemento es el deprotegerlo de la humedad del medio ambiente.Recomendaciones:Comprar el cemento y usarlo inmediatamenteNo dejar sacos de cemento a la mitadNo almacenarlo más de 1 mesEn caso de almacenar el cemento:Almacenarlo preferentemente en bodegas cerradas, libres de humedad y aire.Cubrirlo con lienzos de plástico.Estibar los sacos de cemento sobre tarimas de madera para evitar que entren en contacto con lahumedad del suelo.Los sacos se deben apilar de manera tal que los primeros en almacenarse sean los primeros enutilizarse.Temperatura alta del cementoTemperaturas del cemento mayores de 45° C ocasionan un incremento en la temperatura de lasmezclas lo que se traduce en tiempos de fraguado más cortos.Recomendaciones:Emplear cemento con temperatura menor de 45° C en la elaboración del concreto.

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