INFLUENCIA Y BENEFICIOS DEL USO DE MCSs:EN EL CEMENTO Y EL CONCRETO
César Pedrajas Nieto-Márquez
OBJETIVOS
1. CEMENTO PORTLAND ≠ CEMENTO PORTLAND CON ADICIONES.
2. LOS MATERIALES CEMENTICIOS SUPLEMENTARIOS INFLUYENSIGNIFICATIVAMENTE EN EL DESEMPEÑO DE LOS MATERIALES BASECEMENTO QUE LO CONTENGAN.
. Estado Fresco y Plástico:- Calor de Hidratación liberado- Comportamiento reológico
. Estado Endurecido:- Evolución de R.M.F y R.M.C.- Durabilidad frente a ión SO4
2-.- Durabilidad frente al ión Cl—.- Durabilidad frente a la reacción ASR.- Durabilidad frente a la carbonatación.
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FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND
↑↑↑ EMISIONES DE CO2 EN LA PRODUCCIÓN DEL CLÍNKER
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I+D+isector cementero
ALTERNATIVE BINDERSMCSS
Materiales Cementicios Suplementarios
Búsqueda de nuevos conglomerantes
hidráulicos sin utilizar clínker Portland:
• Activación alcalina de cenizas volantes
y escorias siderúrgicas
• Cementos Híbridos
• Cemento Sulfoaluminoso
Sustitución parcial del clínker Portland
en fábrica de cemento, o bien, como
adición en planta de hormigón:
• Puzolanas naturales
• Puzolanas artificiales (cenizas volantes,
humo de sílice, arcillas activadas)
• Escorias siderúrgicas
• Fillers (calizo o silíceo)
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UN POCO DE TURISMO…
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ANFITEATRO DE ITÁLICAConstruido en el norte de la que fue la primera ciudad romana en Hispania, Itálica, situada en el actualtérmino municipal de Santiponce (provincia de Sevilla), en Andalucía (España). Se construyó en la épocadel emperador Adriano, aproximadamente entre los años 117-138 y fue uno de los más grandes de todo elImperio romano.
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( ) QH-S-COHCaSiO 2
r
2 +→+−
( ) QAHC,AHC,AHCOHCaOAl 194134632
r
32 +→+−
Factores Hidráulicos
de las Puzolanas
No poseen propiedades hidráulicas:• Reaccionan químicamente con el Ca(OH)2 en medio acuoso y a Tª ambiente• Para formar silicatos y aluminatos de Ca hidratados insolubles con propiedades
cementantes al igual que el CP
ADN Y ARN DEFINEN CARÁCTER HUMANO
Al2O3r-
SiO2r-
Al2O3r- Y SIO2
r- DE LA ADICIÓN PUZOLANICA
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CALOR LIBERADO
TRABAJABILIDAD
ESTABILIDAD DE VOLUMEN
DESEMPEÑO MECÁNICO
DURABILIDAD
CARÁCTER QUÍMICO
PRESTACIONES- Calor de Hidratación
- Comportamiento reológico
- Evolución de R.M.F y R.M.C.
- Durabilidad frente a ión SO42-.
- Durabilidad frente al ión Cl—.
- Durabilidad frente a la reacción ASR.
- Durabilidad frente a la carbonatación.
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CLASIFICACIÓN DE LOS MCS Unión Europea
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CLASIFICACIÓN DE LOS MCS Estados Unidos
Clase N, que son las puzolanas naturales (entre las cuales se encuentran la tierra de diatomeas, las
rocas opalinas, los tuffs y cenizas volcánicas o pumicitas y materiales que necesitan calcinación adecuadapara inducirles propiedades puzolánicas satisfactorias, tales como las arcillas activadas y los esquistoscalcinados).
Clase F, que son los inquemados o cenizas volantes obtenidas de la incineración de antracitas y
carbones bituminosos, las cuales por lo común poseen unos contenidos de CaO pequeños.
Clase C, que son los inquemados o cenizas volantes de la incineración de lignitos y carbones sub-
bituminosos, las cuales en cambio poseen unos contenidos de CaO > 10 %. Algunas de estas últimaspueden tener incluso ciertas propiedades cementíceas y, por ende, son hidráulicas.
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NECESIDAD: encontrar una clasificación de los MCSs que prediga sucomportamiento formando parte de los materiales base cemento: pastas, morteros yhormigones, tanto en estado fresco como en estado endurecido.
CLASIFICACIÓN POR SU CARÁCTER QUÍMICO: R. TALERO, 1986
DESEMPEÑO
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HCP HCPA
Mayor incertidumbre en las prestaciones del HCPA, con una mala selección del MCS.
Distintos intervalos de “Garantía de Calidad”, en función de la adición.
Incremento o Reducción de la “vida util” de los HCPA, en función de la selección de la
adición.
Imprescindible en curado hídrico en los HCPA .
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Introducción de MCSs en los materiales de base cemento:pastas, morteros y hormigones
ALGUNAS CONSECUENCIAS SIGNIFICATIVAS
1. Cambio en sus propiedades químicas: Compuestos de hidratación formados, calor de hidratación liberado…
EVITAR LOS FENÓMENOS DE RETRACCIÓN
FENÓMENO PRODUCIDOPROBLEMA
GENERADOMCSs RECOMENDADOS
MCSs
DESACONSEJADOS
Puzolanas silícicas Metacaolín
Cenizas volantes Puzolanas alumínicas
Filler siliceo Humo de sílice
Exceso en la estimulación
de la fracción cementoCenizas volantes Filler calizo
Choques térmicos bruscos
(hormigón masivo)Fenómenos de
Retracción térmica y
por secado
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Introducción de MCSs en los materiales de base cemento:pastas, morteros y hormigones
ALGUNAS CONSECUENCIAS SIGNIFICATIVAS
2. Cambio en sus propiedades físicas: Demanda de agua, tiempos de inicio y fin de fraguado, estabilidad de
volumen, comportamiento reológico…
ASEGURAR LA
TRABAJABILIDAD
FENÓMENO PRODUCIDOPROBLEMA
GENERADOMCSs RECOMENDADOS
Puzolanas silícicas
Cenizas volantes
Filler siliceo
Cenizas volantes
Fenómenos de
segregación,
exudación y pérdida
de trabajabilidad
Exceso en la estimulación
de la fracción cemento
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ALGUNAS CONSECUENCIAS SIGNIFICATIVAS
4. Cambios en su durabilidad:
Frente a distintos medios agresivos
SULFATOS (SO42-)
AMBIENTEFENÓMENO
PRODUCIDOMCSs RECOMENDADOS MCSs DESACONSEJADOS
Terrenos Yesíferos Humo de sílice Metacaolín
Suelos Industriales Diatomitas Puzolanas alumínicas
Ataque por MgSO4 Cenizas de la cascara del arroz Cenizas volantes alumínicas
Ataque por Na2SO4 Puzolanas silícias Filler calizo
Cenizas volantes silícicas
Escorias Siderúrgicas
Expansión
por sulfatos
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ALGUNAS CONSECUENCIAS SIGNIFICATIVAS
4. Cambios en su durabilidad:
Frente a distintos medios agresivos
CLORUROS (Cl-)
AMBIENTEFENÓMENO
PRODUCIDOMCSs RECOMENDADOS
Intrínseco Metacaolín
Sales de deshielo Arcillas activadas
Ambiente marino Puzolanas alumínicas
Cenizas volantes alumínicas
Escorias Siderúrgicas (C*A)≥550
Humo de sílice
Corrosión
por picadura
del aceroAmbientes
industriales
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ALGUNAS CONSECUENCIAS SIGNIFICATIVAS
4. Cambios en su durabilidad:
Frente a distintos medios agresivos
AGUA DE MAR
(Cl-) + (SO42-)
AMBIENTEFENÓMENO
PRODUCIDOMCSs RECOMENDADOS
Mares Metacaolín
Oceanos Arcillas activadas
Puzolanas alumínicas
Cenizas volantes alumínicas
Escorias Siderúrgicas (C*A)≥550
Humo de sílice
Ataque
químico
conjunto de
iones Cl-,
SO42-, Mg2+
Lagos con salinidad
elevada
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ALGUNAS CONSECUENCIAS SIGNIFICATIVAS
4. Cambios en su durabilidad:
Frente a distintos medios agresivos
ÁRIDOS REACTIVOS
(RAS)
AMBIENTEFENÓMENO
PRODUCIDOMCSs RECOMENDADOS MCSs DESACONSEJADOS
Rocas Opalinas
Ciertas rocas
volcánicas
Algunas pizarras
Filitas
Escorias Siderúrgicas en
bajo proporciónGeles de
sílice
expansivos
Cementos Puzolánicos
Cualquier Filler
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ALGUNAS CONSECUENCIAS SIGNIFICATIVAS
4. Cambios en su durabilidad:
Frente a distintos medios agresivos
CARBONATACIÓN
AMBIENTEFENÓMENO
PRODUCIDOMCSs RECOMENDADOS MCSs DESACONSEJADOS
Escorias Siderúrgicas
Fillers
Formación de
HCO3- y CO3
2- y
destrucción
del Ca(OH)2
CO2(g) atmosférico
en distinta
concentración
Cualquier adición puzolánica
en elevado porcentaje
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Clientes y usos
Maestros / Constructores
Morteros
Concretos en obra
Requerimientos
Desempeño estado fresco
Desempeño estado endurecido
Durabilidad
Clientes y usosClientes y usos
Constructores / Prefabricadores
Concreto hecho en obra
Productos secos premezclados
Requerimientos Requerimientos
Constructores / Prefabricadores
Concreteras
Productos secos premezclados
Desempeño estado fresco
Desempeño estado endurecido
Durabilidad
Desempeño estado fresco
Desempeño estado endurecido
Durabilidad
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20“Cada uno es hijo de sus obras”
El Quijote (1605)
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