PARTE 1: MATERIALES COMPONENTESPARTE 1: MATERIALES COMPONENTES

PARTE 2: HORMIGON FRESCO. PARTE 2: HORMIGON FRESCO. PROPIEDADES, DOSIFICACION PROPIEDADES, DOSIFICACION Y ENSAYOSY ENSAYOS

PARTE 3: HORMIGON ENDURECIDO. PARTE 3: HORMIGON ENDURECIDO. PROPIEDADES Y ENSAYOSPROPIEDADES Y ENSAYOS

DESARROLLODESARROLLO

CEMENTOSCEMENTOSAGREGADOSAGREGADOSAGUA DE AMASADOAGUA DE AMASADOADITIVOSADITIVOSCONTROL DE MATERIALESCONTROL DE MATERIALES

PARTE 1PARTE 1 MATERIALES COMPONENTESMATERIALES COMPONENTES

Fabricación de CementoFabricación de Cemento

Preparación Crudo

1- Extracción 2- Trituración (2-10 cm) 3- Transporte 4- Homogenización

Obtención clinker

5- Molienda del crudo 6- Filtro 7- Ciclones 8- Horno 9- Enfriamiento clinker

Obtención cemento

10- Silo clinker 11- Molienda 12- Despacho

Componente opcional

ADITIVOS QUÍMICOS

Componente opcional

ADICIONES MINERALES

Componente necesario

SULFATO DE CALCIO (REGULADOR DE FRAGUADO)

Componente necesario

CLINKER PÓRTLAND

CementoCemento

Clinker PórtlandClinker PórtlandEs el producto obtenido por la reacción a altas temperaturas (1400 -1500 ºC), de óxido de calcio (CaO), con dióxido de silicio (SiO2), óxido de aluminio (Al2O3) y óxido de hierro (Fe2O3), provenientes principalmente de calizas y arcillas.Componentes principales del clinker

Alita (Silicato tricálcico) SiO2 .3CaO SC3

Belita (Silicato dicálcico) SiO2. 2CaO SC2

Aluminato tricálcico Al2O3. 3CaO AC3

Ferroaluminato tetracálcico

Fe2O3. Al2O3. 4CaO AFC4

C2(A,F)

Gas

No deja residuos.

Fuel Oil

Incorpora azufre.

Carbón

Introduce cenizas, azufre, puede contener cloruro.

Combustibles alternativos

Incorpora distintos compuestos según el tipo.

Combustibles utilizadosCombustibles utilizados

PIEDRA CALIZAARCILLA

ÓXIDO DE CALCIO (CaO)DIÓXIDO DE SILICIO (SiO2)

ÓXIDO DE ALUMINIO (Al2O3)

ÓXIDO DE HIERRO (Fe2O3)

SILICATO DICÁLCICO (SC2)ALUMINATO TRICÁLCICO (AC3)FERRITA (C2(A,F)) SILICATO TRICÁLCICO

(SC3)

CLINKER DE CEMENTO PÓRTLAND

900º

C

H2O

CO2

CLINKERIZACIÓN

1500º

C

ENFRIAMIENTO RÁPIDO

Proceso Térmico

Clinker: Composición Clinker: Composición químicaquímica

SiO2 18 – 25 %

Al2O3 2 – 7 %

Fe2O3 2 - 6 %

CaO 58 - 68 %

MgO 0,5 – 6 %

Na2O + K2O 0,2 - 1,5 %

SO3 0,2 – 2 %

CaO libre 0,2 – 3 %

SC3 40 – 70 %

SC2 10 – 40 %

AC3 0 - 16 %

C2(A,F) 8 - 16 %

Clinker pórtland grisClinker pórtland gris

CLINKER

SULFATO DE CALCIO

CEMENTO

Molienda

Sulfato de calcioSulfato de calcio Regulador de fraguado Regulador de fraguado

El sulfato de calcio puede ser yeso (sulfato de calcio dihidratado CaSO4.2H2O), hemihidrato (sulfato de calcio hemihidratado CaSO4.½H2O), anhidrita (sulfato de calcio anhidro CaSO4), o una mezcla de ellos.

El sulfato de calcio también puede obtenerse como subproducto de procesos industriales.

Se añade en pequeñas cantidades para controlar el fraguado (3-5% como sulfato de calcio dihidrato).

Sulfato de calcioSulfato de calcio

Yeso dihidrato Yeso hemidrato Anhidrita

SO4Ca.2H2O SO4Ca.0.5H2O SO4Ca

ADITIVOS QUÍMICOS

ADICIONES MINERALES

CEMENTOS

Se utilizan para mejorar la fabricación o las propiedades del cemento.

Generalmente se agregan en una cantidad que no excede el 2% en masa del cemento.

No deben promover la corrosión de las armaduras ni perjudicar las propiedades de los morteros y hormigones con él preparados.

Aditivos de procesamiento Mejoradores de molienda

Aditivos funcionales Incorporadores de aire, fluidificantes.

AditivosAditivos

Adiciones mineralesAdiciones minerales

El uso de adiciones en el cemento ha ido en aumento en los últimos años, lo cual se debe principalmente a los siguientes requerimientos:

Obtención de cementos con propiedades especiales.

Conservación de la energía.

Control de emisiones de CO2.

Disposición de subproductos industriales

ADICIONES MINERALES

HIDRÁULICAS NO HIDRÁULICAS

ADICIONES HIDRÁULICAS

CON ACTIVIDAD PUZOLÁNICA

CON ACTIVIDAD HIDRÁULICA PROPIA

Naturales Volcánicas tobas,

cenizas

Sedimentarias:

diatomeas Con

activación

térmica: Metacaolinita

Industriales

(subproductos)

Cenizas volantes Humos de sílice Cenizas de cáscara

de arroz

Industriales

(subproductos)

Escorias granuladas de alto horno

Cenizas cálcicas

ADICIONES NO HIDRÁULICAS

Se consideran adiciones Se consideran adiciones activas porque activas porque reaccionan con los reaccionan con los productos de hidratación productos de hidratación del cemento, pero no del cemento, pero no desarrollan propiedades desarrollan propiedades hidráulicas. hidráulicas. Generalmente su Generalmente su presencia mejora las presencia mejora las propiedades reológicas propiedades reológicas de las mezclas de las mezclas (plasticidad).(plasticidad).Filler calcáreo Filler calcáreo

((carbonato de calciocarbonato de calcio))

El cemento reacciona espontáneamente en contacto con el agua.

La hidratación comprende una serie de reacciones químicas entre las fases individuales del clinker, el sulfato de calcio y el agua, que ocurren en forma paralela y sucesiva.

Es un proceso exotérmico.

HidrataciónHidratación

Hidratación de cementoHidratación de cemento

CEMENTO + AGUA

(a/c = 0,3 – 0,6)

PASTA DE CEMENTO

estado plástico

FRAGUADO pérdida del estado

plástico

ENDURECIMIENTO desarrollo de resistencias

mecánicas

Está influenciada por los siguientes factores:

Composición química Fases del clinker Presencia de elementos extraños en las

redes cristalinas de las fases del clinker Sulfato de calcio y sulfatos alcalinos

FinuraRelación a/cTemperaturaAditivos químicosAdiciones minerales

HidrataciónHidrataciónVelocidad de hidratación

Calor de hidratación

Contribución a la

resistencia mecánica

SC3 Alta Alto Alta

SC2 Lenta Bajo Inicial baja

Final alta

AC3 Muy alta Alto Baja

AFC4

C2(A,F)

Moderada Bajo Baja

Reacciones químicasReacciones químicas

C-S-H : SiO2-CaOx-H2Oy, Silicato de calcio hidratado, CH: Ca(OH)2 Hidróxido de calcio

AFt: 3CaO.[(Al,Fe)2 O3)] 3SO4Ca yH2O Etringita

AFm: 3CaO.[(Al,Fe)2 O3)] SO4Ca yH2O - Monosulfoaluminato SO4

2-:

2OH- ; SO4

2-: CO32-

C3A

C2(A,F)

AFt

S-C-H

AFm

SO4Ca

AC3

C2(A,F)H2O

SC3

SC2

CH

ADICIONES HIDRÁULICAS

SiO2

Hidratación: EtapasHidratación: Etapas

ETAPA I ETAPA II ETAPA III ETAPA IV

Preinducción Inducción

(Durmiente)

Aceleración Postaceleración

Aprox. 20 min.

20 min-2 horas

2 – 12 horas Desde 12 h aprox.

T hidrat: 20ºCa/c: 0,5

FraguadoFraguado Normal:

– Productos de hidratación interconectan las partículas de cemento: C-S-H y etringita.

– C3A y SO4Ca disponibles se encuentran en la proporción adecuada para formar etringita.

Fulminante:– C3A disponible es mayor que SO4Ca: AFm

Falso:– Contenido de SO4Ca mayor que C3A disponible: SO4Ca.2

H2O

– Cemento con alto contenido de SO4Ca y K2O:

– SO4Ca. SO4K2. H2O (singenita)

– Contenido de C3A y SO4Ca muy alto: Gran cantidad de Etringita.

EtringitaPasta de cemento a/c = 0,5Edad: 7 díasEscala: 1 µm

Hidróxido de calcioPasta de cementoa/c = 0,5 Edad: 7 díasEscala: 1 µm

Hidróxido de calcioPasta de cementoa/c = 0,5Edad 21 días

Silicato de calcio hidratado.Pasta de cementoa/c = 0,5Edad: 21 díasEscala: 1 µm

 •velocidad de hidratación •ganancia de resistencia•generación de calor•posibilidad de completar la reacción de hidratación•exudación •demanda de agua•contracción por secado•resistencia frente a ciclos de congelamiento y deshielo•disponibilidad de AC3 en superficie •cantidad de yeso para controlar el fraguado

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón

Finura

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón

Determinación de la Finura •Superficie específica por permeametría Blaine [m2/kg] Sp = K √ tK: constante experimental de calibración t: tiempo de pasaje de un volumen de aire a través del lecho poroso Partículas > 50 µm contribuyen muy poco en la reacción•Retenido en el tamiz 75 µm por tamizado húmedo•Retenido en el tamiz 45 µm por tamizado en seco• Granulometría laser: se obtiene una curva de distribución de tamaños

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón

Tiempo de fraguado (IRAM 1619) •Tiene una relación no directa con el tiempo de trabajabilidad del hormigón • Se mide en una pasta de consistencia normal en el Aparato de Vicat (IRAM 1612)PCN: cantidad de agua necesaria para lograr una penetración de la sonda de Tetmajer de 10 ± 1 mm•El tiempo de fraguado se mide en el Aparato de Vicat utilizando la aguja de Vicat • Tiempo Inicial: tiempo para una penetración de 35 mm• Tiempo Final: cuando la aguja no deja marca

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón

Detección de expansiones •Para detectar la presencia de OCa libre u OMg en forma de periclasa se realiza el ensayo de Expansión en Autoclave (IRAM 1620)• Se mide la variación de longitud en probetas de pasta de consistencia normal •Dimensiones: 25 x 25 x 250 mm • Proceso acelerado en autoclave a 20 ± 2 atm de presión• Duración = 3 horas • Expansión < 1 %

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón

Resistencia a la compresión (IRAM 1622-EN 196-1) •Parámetro de control de calidad• No tiene relación directa con la resistencia del hormigón• Se determina en probetas de mortero normalizado• Arena de origen y granulometría constantes• a/c = 0.5• c:arena= 1:3•Curado normalizado hasta la edad de ensayo por inmersión en agua a T = 20 ± 1 °C

Cemento – Generalidades

Tipos: CPN, CPF, CPP, CPE, CPC, CAH

Características especiales: ARI, ARS, MRS, BCH, RRAA, B

No mezclar tipos ni marcas de cemento en la misma pieza estructural

Categorías: CP30, CP40, CP50

o Adiciones minerales: - Puzolanas, EGAH, MS, CV, filler calcáreo

- Pueden mejorar algunas propiedades

- Permiten bajar los costos

CAHCemento de alto horno

CPPCemento portland puzolánico

CPCCemento portland compuesto

CPECemento portland con escoria

CPFCemento portland con filler calcáreo

CPNCemento portland normal

BBlanco

RRAA

Resistente a la Reacción Alcali-Agregado

BCHDe bajo calor de hidratación

MRSModeradamente Resistente a los Sulfatos

ARSAltamente Resistente a los Sulfatos

ARIDe alta resistencia inicial

Cementos de Uso Cementos de Uso general. general.

Norma IRAM 50000Norma IRAM 50000

Cementos con Cementos con propiedades propiedades especiales. especiales.

Norma IRAM 50001Norma IRAM 50001

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón

Otras determinaciones (IRAM 50000) CPC y CPP Se determina la contracción por secado en probetas de mortero de fluidez normalizadaProbetas prismáticas de 25 x 25 x 150 mmCurado de 7 días en inmersión y 28 en cámara seca(T = 20 ± 2 °C; HR = 50 ± 5 % )Se mide con un comparador de longitudes la diferencia de largo entre 7 y 35 días Requisito < 0.15 %

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón

Propiedades especiales (IRAM 50001) BCH

Ensayo de calor de hidrataciónExisten dos métodos: Calor de disolución (7 y 28 días)Método de la Botella Aislante (Langavant) (5 días)

RRAAEnsayo de Reacción Alcali Agregado (IRAM 1648)Mortero con vidrio al borosilicato de fluidez normalizadaCurado en estufa a 38 ± 2 °CVariación de largo a 14 y 56 días

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón

Propiedades especiales (IRAM 50001) ARS

Cálculo de AC3 y AFC4 por medio de las fórmulas de Bogue AC3 < 4 % y AC3 + AFC4 < 22 %

MRSAC3 < 8 %

En cementos con adiciones se determina sobre el clinker.Blanco

Se determina Blancura (IRAM 1618) o coordenadas cromáticas “tristimulus” según ASTM

ARI Determinación de resistencia a 1, 2, 3, 7 y 28 días

Evaluación de la Evaluación de la conformidadconformidad

OBJETIVO:

Establecer las condiciones para el otorgamiento, por tercera parte, de una certificación de conformidad.

Sistema de

calidad de la

fábrica

Resultados de

ensayos de

autocontrol en fábrica

Muestras extraídas en fábrica por tercera parte

Certificación de producto por tercera

parte

Auditorías en fábrica

Resultados de ensayos

en laboratorios de tercera

parte

Resultados de

ensayos en

fábrica

•Verificar cumplimiento de requisitos

• Evaluar la representatividad y precisión

de los resultados

Garantizar su calidad

Brindar mayor confianza al usuario

Facilitar la aceptación del producto en otros países

Certificación del producto