ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILASIGNATURA: TECNOLOGIA DEL CONCRETOCaptulo 2EL CEMENTOIng. Fernando Garnica CubaEL CEMENTO PORTLANDDEFINICIONEs un aglomerante hidrfilo (absorvente),resultante de la calcinacin de rocascalizas, areniscas y arcillas, de manera deobtener un polvo muy fino que enpresencia de agua endurece adquiriendopropiedades resistentes y adherentes.El nombre proviene de la similitud enapariencia y el efecto publicitario quepretendi darle en el ano 1924 JosephApsdin un constructor ingls, al patentarun proceso de calcinacin de calizaarcillosa que produca un cemento que alhidratarse adquira segn l, la mismaresistencia que la piedra de la isla dePortland cerca del puerto de Dorset,Inglaterra.Es en 1845 cuando se desarrolla elprocedimiento industrial del cementoPortland moderno, que con algunasvariantes persiste hasta nuestros das yque consiste en moler rocas calcreas conrocas arcillosas en cierta composicin ysometer este polvo a temperaturas sobrelos 1300 C producindose lo que sedenomina el clinker, constituido por bolasendurecidas de diferentes dimetros, quefinalmente se muelen aadindoselesyeso para tener como producto definitivoun polvo sumamente fino.MATERIAS PRIMAS DEL CEMENTO Materiales calcareos: Deben tener un adecuado contenido de Carbonato de Calcio (CO3Ca) que ser entre el 60 %y el 80% y no debe tener ms de 1,5% de magnesita Materiales arcillosos: debern contener slice en cantidad entre 60% y 70%. Minerales de fierro: suministran el xido frrico en pequeas cantidades Yeso: Aporta el sulfato de calcioEl yeso se aade al clinker para controlar (retardar yregular) la fragua. Sin el yeso, el cemento fraguara muyrpidamente debido a la hidratacin violenta del aluminatotriclcico y el ferro aluminato triclcicoCOMPOSICIN DEL CEMENTO PORTLANDPROPIEDADES DEL CEMENTO Finura o fineza: Se refiere al grado de molienda delpolvo; se expresa por la superficie esfrica en m/kgPeso especifico: Referido al peso del cemento porunidad de volumen, se expresa en gf/cmResistencia a la compresin: Mide la capacidadmecnica del cemento. Es una de las ms importantespropiedades se expresa en kgf/cmContenido de aire: Mide la cantidad de aire atrapado oretenido en la mezcla (mortero), se expresa en % delvolumen totalCalor de hidratacin: mide el calor desarrollado por lareaccin exotrmica de la hidratacin del cemento, seexpresa en cal/gMECANISMO DE HIDRATACIONSe denomina hidratacin al conjunto de reaccionesqumicas entre el agua y los componentes del cemento,que llevan consigo el cambio del estado plstico alendurecido, con las propiedades inherentes a losnuevos productos formados. Los componentes yamencionados anteriormente, al reaccionar con el aguaforman hidrxidos e hidratos de Calcio complejos.Dependiendo de la temperatura, el tiempo y la relacinentre la cantidad de agua y cemento que reaccionan sepueden definir los siguientes estados:Estado PlsticoUnin del agua y el polvo de cemento formando unapasta moldeable. Cuanto menor es la relacinAgua/Cemento, mayor es la concentracin de partculasde cemento en la pasta compactada y por ende laestructura de los productos de hidratacin es muchoms resistente.La accin del yeso contrarresta la velocidad de lasreacciones y en este estado se produce lo que sedenomina el periodo latente o de reposo en que lasreacciones se atenan y dura entre 40 y 120 minutosdependiendo de la temperatura ambiente y el cementoen particular.Fraguado InicialCondicin de la pasta de cemento en que se aceleranlas reacciones qumicas, empieza el endurecimiento y laprdida de la plasticidad, midindose en trminos de laresistencia a deformarse. Es la etapa en que seevidencia el proceso exotrmico donde se genera eldenominado calor de hidratacin, que es consecuenciade las reacciones qumicas descritas.Se forma una estructura porosa llamada gel de Hidratosde Silicatos de Calcio (CHS o Torbemorita), conconsistencia coloidal intermedia entre slido y Iquidoque va rigidizndose cada vez mas en la medida que sesiguen hidratando los silicatos.Este periodo dura alrededor de tres horas y se producenuna serie de reacciones qumicas que van haciendo msestable con el tiempo al gel CHS. En esta etapa la pastapuede remezclarse sin producirse deformacionespermanentes ni alteraciones en la estructura que aunesta en formacin.Fraguado FinalSe obtiene al trmino de la etapa defraguado inicial, caracterizndose porendurecimiento significativo ydeformaciones permanentes. Laestructura del gel esta constituida por elensamble definitivo de sus partculasendurecidas.Se produce a partir del fraguado final y es el estado enque se mantienen e incrementan con el tiempo lascaractersticas resistentes.La reaccin predominante es la hidratacin permanentede los silicatos de calcio, y en teora continua de maneraindefinida.Es el estado final de la pasta, en que se evidenciantotalmente las influencias de la composicin delcemento.Durante el proceso de hidratacin, el volumen externode la pasta se mantiene relativamente constante, sinembargo, internamente el volumen de slidos seincrementa constantemente con el tiempo, causando lareduccin permanente de la porosidad, que estarelacionada de manera inversa con la resistencia de lapasta endurecida y en forma directa con lapermeabilidad.EndurecimientoPara que se produzca la hidratacin completa senecesita la suficiente cantidad de agua, latemperatura adecuada y tiempo, y de aqu esdonde se desprende el concepto fundamental delcurado, que consiste en esencia en procurarestos tres elementos para que el proceso secomplete.Un concepto bsico que nos permitir entender elcomportamiento del concreto, reside en que elvolumen de los productos de hidratacin siemprees menor que la suma de los volmenes de aguay cemento que los originan debido a que porcombinacin qumica el volumen de aguadisminuye en alrededor de un 25%, lo que traecomo consecuencia la contraccin de la pastaendurecida.Tipos de Cementos y sus AplicacionesTipo IDe uso general, donde no se requierenpropiedades especiales, alto calor y fc alto.Tipo IIDe moderada resistencia a los sulfatos ymoderado calor de hidratacin. Para emplearseen estructuras con ambientes agresivos y/o envaciados masivos.Tipo IIIDesarrollo rpido de resistencia con elevado calorde hidratacin. Para uso en clima fro o en los casosen que se necesita adelantar la puesta en serviciode las estructuras.Tipo IVDe bajo calor de hidratacin. Para concreto masivo.Tipo VAlta resistencia a los sulfatos. Para ambientes muyagresivos.Cementos Mezclados o AdicionadosTipo ISCemento al que se ha aadido entre un 25% a70% de escoria de altos hornos referido al pesototal.Tipo ISMCemento al que se ha aadido menos de 25%de escoria de altos hornos referido al peso total.Tipo IPCemento al que se le ha aadido puzolana en unporcentaje que oscila entre el 15% y 40% delpeso total.Tipo IPMCemento al que se le ha aadido puzolana en unporcentaje menor de 15% del peso total.Todos estos cementos tienen variantes en que seles aade aire incorporado (sufijo A), se induceresistencia moderada a los sulfatos (sufijo M), ose modera el calor de hidratacin (sufijo H).Las puzolanas son materiales inertes silceos y/o aluminosos,queindividualmentetienen propiedades aglomerantes casi nulas, pero que finamente molidas y al reaccionar qumicamente con hidrxidos de Calcio y agua adquieren propiedades aglomerantes. En Per se fabrican tipo I, II V, IP y IPM Los fabricantes suelen hacer mucha pruebas de morteros, pero pocas de concretos. Las ventajas de los cementos puzolnicos no son aprovechadas debido a la poca informacinDesarrollo de la Resistencia a la Compresin en % de la Resistencia a los 28 dasFABRICAS DE CEMENTOS EN EL PERLOS CEMENTOS NACIONALESCmo elegir el cemento?Nos preguntaremos:Dnde Vamos ha construir?En qu condiciones de exposicin vamos a construir?Qu tipo de estructura y/o que proceso constructivo vamos a usar?Dnde Vamos a Construir?El medio ambiente y las condiciones de servicio afectande manera sustancial el comportamiento del concreto, porlo tanto es muy importante es muy importante tener encuenta el manejo del Calor de Hidratacin.En Clima Clido: Utilizaremos cementos con bajo calorde hidratacin, por lo tanto ordenando los cementos deacuerdo al calor de hidratacin que producen de mayor amenor, tenemos: V, IP, II, IPM, IMs, ICo y I.En Clima Frio: Utilizaremos cementos con alto calor dehidratacin, por lo tanto ordenando los cementos deacuerdo al calor de hidratacin que producen de mayor amenor, tenemos: I, II, IPM, IMs, ICo, V.En Qu Condiciones de exposicin Vamos A Construir?El concepto que prima es la resistencia a la agresividad qumica, por lo tanto es muy importante tener en cuenta las condiciones de exposicin:Ambiente Marino: Expuestos a cloruros + sulfatos, por lo tanto ordenando los cementos de acuerdo al grado de resistencia de mayor a menor tenemos: IP, V, IPM, II,IMs, ICo, I.Suelo con Sulfatos: Ordenando los cementos de acuerdo al grado de resistencia a los sulfatos de mayor a menor tenemos: V, IP, II, IPM, IMs, ICo, I.