PASTA A.ANTECEDENTES Powers y Brownyard (1948) fueron los primeros que investigaron sistemticamente la reaccindelcementoconelaguaylacomposicindelapastadecemento.Ellos introdujeron el concepto de agua no evaporable (agua retenida en el caso de aplicarse un tipo de secado de la muestra conocido como P-secado (P-dried)) y el de agua del gel (agua adicional retenida por encima de la saturacin). Sus volmenes especficos (Vn y Vg)soninferioresqueloscorrespondientesalosdelagualibre,produciendouna retraccinqumica.Adems,elaguaretenidaserelacionposteriormenteconel contenidodelascuatrofasesmsabundantesenelclnker,esdecir,alita,belita, aluminato y ferrita. B.DEFINICION La pasta es una combinacin de cemento y agua, en determinadas proporciones, en la queseproduceunareaccinqumicaqueliberacalorenelprocesodemezcladoe incorpora aire naturalmente (en una proporcin del 1 al 2 %). Esta pasta constituye el material ligante. C.COMPONENTES DE LA PASTA CEMENTO 1.ANTECEDENTES Desdelaantigedad,seemplearonpastasymorteroselaboradosconarcilla, yeso o cal para unir mampuestos en las edificaciones. Fue en la Antigua Grecia cuandoempezaronausarsetobas volcnicasextradasdelaisladeSantorini, losprimeroscementosnaturales.EnelsigloIa.C.seempezautilizarel cemento natural en la Antigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio. La bveda del Panten es un ejemplo de ello. EnelsigloXVIIIJohnSmeatonconstruyelacimentacindeunfaroenel acantiladodeEdystone,enlacostaCornwall,empleandounmorterodecal calcinada.ElsigloXIX,JosephAspdinyJamesParkerpatentaronen1824el PortlandCement,denominadoasporsucolorgrisverdosooscuro.Isaac Johnson, en 1845, obtiene el prototipo del cemento moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. En el siglo XX surge el auge de la industria del cemento, debido a los experimentos de los qumicos franceses VicatyLeChatelieryelalemnMichalis,quelograncementodecalidad homognea;lainvencindelhornorotatorioparacalcinacinyelmolino tubularylosmtodosdetransportarhormignfrescoideadosporJuergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907. 2.DEFINICIN Elcementoesunconglomerantehidrulicoque,mezcladoconagregados ptreos, agua y algunas veces un aditivo, crea una mezcla uniforme, maleable yplsticaquefraguayseendurecealreaccionarconelaguacomoelaire, adquiriendo consistencia ptrea, denominado concreto. Suusoestmuygeneralizadoenconstruccineingenieracivil,siendosu principal funcin la de aglutinante. 3.EXTRACCIN Y FABRICACIN Lamateriaprimaparalaelaboracindelcementoseextraedecanteraso minas y, dependiendo de la dureza y ubicacin del material, se aplican ciertos sistemas de explotacin y equipos. Existeunagranvariedaddecementossegnlamateriaprimabaseylos procesos utilizados para producirlo, que se clasifican en procesos de va seca y procesos de va hmeda. Elprocesodefabricacindelcementocomprendelassiguientesetapas principales: a)Trituracin:Unavezextradalamateriaprimaesreducidaatamaos que puedan ser procesados por los molinos de crudo. b) Homogeneizacin: Esta etapa puede ser por va hmeda o por va seca, dependiendodesiseusancorrientesdeaireoaguaparamezclarlos materiales.Enelprocesohmedolamezclademateriaprimaes bombeadaabalsasdehomogeneizacinydeallhastaloshornosen donde se produce el clnker a temperaturas superiores a los 1500 C. En el procesoseco,lamateriaprimaeshomogeneizadaenpatiosdemateria primaconelusodemaquinariasespeciales.Enesteprocesoelcontrol Arcilla Yeso o Cal Tobas Volcnicas Grecia Cemento Natural Siglo I a.C. Cal Calcinada Siglo XVIII Cemento Portland (1824) Siglo XIX Cemento Moderno 1845 Cemento de calidad Homognea Siglo XX qumicoesmseficienteyelconsumodeenergaesmenor, yaquealno tener que eliminar el agua aadida con el objeto de mezclar los materiales, loshornosson mscortosyelclnkerrequieremenostiemposometidoa las altas temperaturas. c)Produccindelclnker:Elclnkerobtenido,independientementedel procesoutilizadoenlaetapadehomogeneizacin,esluegomolidocon pequeas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento. El cemento es una sustancia particularmente sensible a la accin del agua y dela humedad, por lo tanto para salvaguardar sus propiedades,sedeben tener algunas precauciones muy importantes, entre otras. Inmediatamentedespusdequeelcementoserecibaenelreadelas obrassiescementoagranel,deberalmacenarseendepsitossecos, diseadosapruebadeagua,adecuadamenteventiladosycon instalaciones apropiadas para evitar la absorcin de humedad. 4.CLASIFICACIN: Existendiversostiposdecemento,diferentesporsucomposicin,porsus propiedadesderesistenciaydurabilidad,yporlotantoporsusdestinosy usos. Desde el punto de vista qumico se trata en general de una mezcla de silicatos yaluminatosdecalcio,obtenidosatravsdelcocidodecalcreo,arcillay arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con aguasehidrataysolidificaprogresivamente.Puestoquelacomposicin qumica de los cementos es compleja, se utilizan terminologas especficas para definir las composiciones. Se les puede clasificar en naturales y artificiales, siendo los naturales de poco uso en la actualidad. Los artificiales se clasifican de acuerdo a las siguientes Normas: RNE, Reglamento Nacional de Edificaciones. NTP, Normas Tcnicas Peruanas. ACI,InstitutoAmericanodelConcreto(AmericanConcrete Institute). ASTM, Sociedad Americana para ensayos de materiales. LanormaE-060delRNE,especificaqueloscementosdeben cumplir con los requisitos de las NTP. Las NTP referentes son: NTP334.009,quecomprendeloscincotiposprincipalesde Cemento Portland Normalizados, concordantes con los cdigos del ACI y ASTM C 150, ambos de influencia muy importante en el Per. 5.TIPOS, APLICACIONES Y USOS TipoI:deusocorriente,cuandonoserequiereespecificaciones especiales. (Portland Normalizado) Tipo II: para construcciones que van a estar expuestas a moderado ataquedesulfatos,ocuandoserequieramoderadocalorde hidratacin. Tipo III: cuando se necesita alta resistencia inicial. TipoIV:debajocalordehidratacinybuenaresistenciaalos sulfatos y agrietamiento. Tipo V: de alta resistencia a la accin de sulfatos. NTP 334.044, Cemento Portland Puzolnico. NTP 334.049, Cemento Portland de Escoria. NTP 334 073, Cemento Portland Compuesto. NTP 334.082, Cemento Portland adicionados, performance. CabesealarquelanormaASTMC595especfica16tiposdecementos Portland adicionados, la Norma ASTM C-845-90 el cemento expansivo de tres tipos: K, M y S. En el grupo delos cementos Portland, conocemos al cemento blanco, quese prepara con materias primas de la mxima pureza. La molienda se realiza con molinosdeplacasdeblindajeybolasobtenidasapartirdeproductos cermicos.Elcementoblancotieneentre0.3%a0.5%comomximode Fe2O3. 6.DE LOS MATERIALES CEMENTOSOS ElcdigodelACIintroduceen1992lasdenominacionesdeadiciones minerales, las cuales se incorporan a los cementos Portland o a los cementos Portland adicionados, como son las cenizas volantes, las puzolanas, el filler y la escoriadealtohorno.Enelcdigode1995,seaadelamicroslice.La microslice, partculas ultrafinas, es necesaria en concretos de alta resistencia, superiores a los 600 Kg/cm2, y para incrementar la durabilidad del concreto. Composicin Qumica Los cementos Portland presentan componentes y compuestos. a.Componentes: Principales Cal (Cao).. 60% a 67% Slice (SiO2).. 17 a 25% Almina (Al2O3) 3 a 8% xido frrico (Fe2O3).. 0.5 a 6% Secundarios Prdidas por calcinacin Residuos insolubles Anhdrido sulfrico b.Compuestos: Principales Silicato triclcico (C3S).. 30 a 60% Silicato biclcito (C2S) 15 a 37% Aluminato triclcico (C3A).. 7 a 15% Ferro aluminato tetraclcico (C4AF).. 8 a 10% Secundarios xido de magnesio (MgO) Cal Libre (CaO) lcalis (xido de sodio Na2O y xido de potasio K2O) 7.FABRICACIN DE CEMENTOS Enproporciones adecuadasse mezclanmateriales calcreosy arcillosos, formandoelcrudo. Luegosecalientaelcrudoenhornosaelevadastemperaturasprximasalos 1500C.Duranteelprocesodecoccinoclinkerizacinlasarcillasse deshidratanylascalizassedescarbonatan,paracombinarseyformarlos compuestos a medida que la temperatura aumenta, con lo cual obtenemos el Clinker.Luegodesalirdelhorno,sesometealprocesodemolienda mezclndosecon3a4%deyesoobtenindoseelcementoPortland Normalizado. 8.FRAGUADO DEL CEMENTO Cuandoelcementosemezclaconelagua,lasreaccionesqumicasquese producen originan cambios en la estructura de la pasta, conservando la mezcla suplasticidadduranteunciertotiempo,desdepocosminutoshastavarias horas, para luego ocurrir determinados fenmenos sucesivos. a.Unaumentorelativamentebruscodelaviscosidad,acompaadode unaelevacindelatemperaturadelapasta.Aesteprocesosele conoce como principio del fraguado o fraguado inicial. b.Despusdeunperiododealgunashoras,lapastasevuelve indeformables y se transforma en un bloque rgido. A este momento se le conoce como el fin del fraguado o fraguado final. No corresponde a unfenmenoparticularcomoelprincipiodelfraguado,su determinacin es tan solo terica o convencional. c.Laresistenciaaumentaconregularidadamedidaquetranscurreel tiempo. Es el proceso de endurecimiento. Elcontroldefraguadodelcementolorealizaelyesoqueseaadeenla molienda del Clinker, de lo contrario se tendra una fragua casi instantnea. Cuandoelyesocontenidoenelcemento(dihidrato),hasidoobjetodeun sobrecalentamientodurantelamoliendaatemperaturassuperioresalos 100C,unaparteotododelsedeshidrataparcialmente,formando hemihidrato.Esteyesofraguaalospocosminutoseinduceaun endurecimientoprematurodelamezclaqueseprepara,producindoseel fenmenoconocidocomofalsofraguado.Unmezcladoadicionalvuelvea daralapastasuplasticidadinicial,sinquelasresistenciasfinalesse modifiquen. No debe aadirse agua. Una calidad normal de cemento fragua inicialmente a los 40-50 minutos o a los 30minutosparaloscementosdemayorfinura,considerndosenormalun tiempo de fraguado final entre 4 y 7 horas. 9.RESISTENCIAS MECNICAS Laresistenciadeuncementoesfuncindesufineza,composicinqumica, porcentajedecompuestos,gradodehidratacin,ascomoelcontenidode agua de la pasta. La velocidad de desarrollo de la resistencia mayor durante el periodoinicialdeendurecimientoytiendeadisminuirgradualmenteenel tiempo. El valor de la resistencia a los 28 das se considera como la resistencia delcemento.Laresistenciadeuncementosedeterminaporensayosde compresinytraccinenmorterospreparadoscondichocementoyarena estndar. Losensayosderesistenciaencompresinseefectaenmuestrasdeseccin cbica, de dos pulgadas de lado, preparadas con mortero que tienen en peso, una parte de cemento y 2,75 parte de arena graduada entre las mallas N 30-100.ParaloscementosPortlandNormalTipoI,lanormaASTMC-150seala una resistencia a la compresin de 245 Kg/cm2 a los 28 das. Losensayosdetraccinsonefectuadosenbriquetasdeformadeocho,las cuales tienen una seccin transversal neta de una pulgada cuadrada y han sido preparadas con una mezcla de una parte, en peso, de cemento y tres partes de arena graduadas entre las mallas N 30-20. Para los cementos Portland Normal TipoI,lanormaASTMC-150sealaunaresistenciaalatraccinde24.5 Kg/cm2 a los 28 das. AGUA Larelacinagua-cemento(A/C)dependemuchodelamanejabilidadylas resistencias finales del concreto. Se dice que si el agua es buena para beber entonces es buena para los concretos; sinembargoestahiptesisnoesdeltodocierto,yaqueelaguaconsustancias adicionadasenplantasdetratamiento,talescomoelcloro,elflorosulfatosde aluminio incluso sabores artificiales, no son adecuadas para hacer concretos. El agua que se va a usar debe de estar limpia, cuando se usan aguas turbias o con materialesorgnicosensuspensinseobtendrnconcretosdebajaresistenciay poca durabilidad. Sepuedenusaraguasderosyquebradassiestasnoseencuentranturbias,las aguas de lagos y pantanos no son recomendables. Las aguas decanales o de ros que se reciban aguas negras debern rechazarse al igual que las contengan desechos industriales. Sisetienedudasacercadelacalidaddelagua,deberseranalizada preferiblemente en un laboratorio, si esto no es posible debe realizarse un ensayo sencillo llenado una botella con agua con la que se piensa trabajar, se deja reposar por 24 horas, si al cabo de este tiempo el agua se conserva turbia, es una agua no apta para concretos, si se presenta acumulacin de material en el fondo y este no es mucho se deber almacenar el agua en canecas para que los slidos se asienten ysepuedausarelaguasuperficial.Elaguademarnoesrecomendableenla elaboracin de concretos. D.FUNCIONES DE LA PASTA Cuandolamezclaseencuentraenestadoplstico,lapastaactacomo lubricante delos agregados, comunicando fluidez a la mezcla, lo cual permite que la colocacin y consolidacin del concreto sean adecuadas. Cuandolamezclaseencuentraenestadoslido,la pastadecemento obtura losespaciosquehayentrelaspartculasalaglutinarse,reduciendola permeabilidad del concreto y evitando el desplazamiento de agua dentro de la masa endurecida. Lapastafraguadayendurecidaenunindelosagregadoscontribuyea suministrar la resistencia mecnica caracterstica a la compresin. E.PROPIEDADES DE LA PASTA Dependen de: Las propiedades fsicas y qumicas del cemento. Las proporciones relativas de cemento y agua en la mezcla. Elgradodehidratacin,dadoporlaefectividaddelacombinacinqumica entre ste y el agua. F.INFLUENCIA DE LA PASTA EN EL CONCRETO Segn las caractersticas de la pasta (porosidad) depende esencialmente de la relacin aguacemento(A/C)ydesugradodehidratacin.Laspropiedadesdelconcreto sernmejorescuantomsbajalarelacinA/Cycuantomayorseaelgradode hidratacin del cemento. Dependiendo el grado de hidratacin del cemento de la reaccin qumica entre ste y elagua,todasaquellascondicionesquefavorezcanlahidratacintienenimportancia en la influencia de la pasta en el concreto.