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
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