http://patentados.com/patentes/C04B28/02.html

http://manualesdelaconstruccion.blogspot.com/2011/05/manuales-conceptos-basicos-del-concreto.html (IMÁGENES)

Suelo - Cemento1a parte

La Federación Interamericana

del Cemento (FICEM), en su afán de

profundizar y difundir el conocimiento del

estado actual del uso del suelo-cemento en

estructuras de pavimentos, encomendó la

preparación del documento que presentamos al

Instituto Salvadoreño

del Cemento y del Concreto (ISCYC).

El ISCYC ha usado la información dada por institutos miembros de la FICEM y la experiencia propia, para hacer un

documento que expone el estado de la práctica que tiene el suelo-cemento en diversos países, y que reúne y analiza los

resultados más significativos, procedentes de investigaciones que son la base para una mejor comprensión y conocimiento en

el uso de este tipo de material, específicamente en estructuras de pavimentos.

En este sentido, se agradece la colaboración de los Institutos del Cemento y Concreto miembros de FICEM así como de

entidades privadas y gubernamentales del país y de profesionales amigos del ISCYC.

Desarrollo histórico

El hombre ha usado tanto la cal como diversos aglomerantes puzolánicos en la estabilización de suelos cohesivos. En

civilizaciones como la Inca o la Azteca los caminos estabilizados fueron clave para el desarrollo de diversas actividades. Ya

en el siglo XX se lograron avances en la producción de conglomerantes y en el desarrollo de equipos de construcción y

técnicas de ejecución. Con el tiempo, se crearon las condiciones óptimas para la realización de muchos experimentos en

mezclas de suelo y cemento que mostraron las posibilidades de aprovechamiento de los suelos existentes, modificados en

mayor o menor grado por la mezcla de los mismos con cemento Portland y agua y su posterior compactación.

La aplicación del suelo-cemento empezó a estudiarse metódicamente entre 1910 y 1920. En Inglaterra, en 1917, Brooke

Bradley empleó con éxito una mezcla de cemento con suelos arcillosos en la construcción de carreteras. Sin embargo, a

pesar de los excelentes resultados, la técnica no fue usada posteriormente. En los Estados Unidos, el uso del suelo - cemento

se incrementó a partir de la patente de Joseph Hay Amies en 1917, de una mezcla de suelo con cemento llamada Soilamies.

El esfuerzo conjunto de la Portland Cement Association (PCA), el Bureau of Public Roads y el Highway Department del

estado de Carolina del Sur contribuyó al desarrollo tecnológico de la estabilización de suelos con cemento, realizando

diversos tramos experimentales de carreteras entre 1930 y 1940.

Tramo La Flecha La Herradura, en El

Salvador, construido en 1953 utilizando base

de suelo-cemento.

Pruebas de campo en el tramo La Flecha

LaHerradura.

Proyecto de investigación realizado en 1995.

Después de la Segunda Guerra Mundial se inician en España y Latinoamérica las primeras experiencias con suelo-cemento

aplicado en carreteras, siendo Argentina, Colombia y El Salvador ejemplos de países con más de 50 años de experiencia en

la construcción de caminos de este tipo.

En la actualidad existen modernos equipos estabilizadores, recicladores de gran potencia y rendimiento, distribuidores y

dosificadores de cemento que facilitan el trabajo en campo y garantizan la calidad de mezclado y colocación. Aún existen

retos por superar referente al conocimiento de este material, si bien el trabajo de investigación continúa en diversos países.

El suelo-cemento en la actualidad

Existen diversas razones que actualmente determinan un mayor uso del suelo-cemento en la construcción de estructuras de

pavimentos. Tanto consultores como entidades encargadas de la administración vial coinciden en que la demanda de un

transporte de calidad requiere una mayor durabilidad de los materiales, estructuras de pavimentos y subrasantes.

Para lograr la misma, es indispensable contar con estructuras de pavimento con capas de elevada capacidad de soporte y

resistentes a los agentes atmosféricos. Otra razón para usar suelo-cemento en carreteras es el aspecto de protección del

medio ambiente, el cual cada vez impone mayores limitaciones para la búsqueda y explotación de bancos de materiales,

práctica por muchos años utilizada. Finalmente, la posibilidad de reducir espesores de capas que conforman la estructura del

pavimento sin disminuir la capacidad estructural de la misma, es uno de los logros que pueden obtenerse de las

características que tiene el suelo-cemento, debido a su relativamente elevado módulo de elasticidad. Esto se traduce en

ahorros de materiales y aumento en los rendimientos de construcción. Debido a las múltiples ventajas que tienen los suelos

tratados con cemento, diversos países lo aplican de forma casi generalizada. 

Por ejemplo, en El Salvador, el 95% de los caminos rurales pavimentados tiene base de suelo-cemento y en los últimos 10

años, el 100% de nuevas vías urbanas e interurbanas y pisos industriales tienen bases de suelocemento.

Ventajas y limitaciones

Dentro de las ventajas que tiene el suelo-cemento pueden destacarse las siguientes:

Material durable: 

Numerosos registros de comportamiento indican que el suelo-cemento tiene mayor durabilidad que otros materiales de

pavimentos de similar costo inicial.

Mayor uso de materiales locales:

El suelo-cemento permite el uso de gran cantidad de tipos de suelo para su elaboración, con lo que se consiguen reducir

considerablemente los costos de transporte de material de aporte y aumentar los rendimientos de construcción.

Reducido impacto ambiental:

Pues existe menor necesidad de explotación de bancos de material. Mayor rigidez y mejor distribución de las cargas

aplicadas al pavimento: Las propiedades de las mezclas de suelo-cemento permiten que la carga aplicada se distribuya en un

área mayor que en el caso de una capa granular; por tanto, a igualdad de capacidad de soporte es posible contar con

estructuras de pavimentos de menor espesor robustas o con un menor número de capas.

Resistencia a los agentes atmosféricos:

Es notable su prolongada durabilidad bajo condiciones adversas. Por ello se ha usado en lugares con condiciones climáticas

muy desfavorables. 

Aumento de resistencia y menos intervenciones de mantenimiento:

Las propiedades mecánicas del suelo-cemento se incrementan con el tiempo lo que favorece que el mantenimiento del

pavimento sea mínimo, obteniéndose prolongada vida útil y una reducción en el total de la estructura del pavimento.

Las limitaciones que presenta el suelo-cemento son:

• Es un material en el que se producen grietas de contracción, las cuales pueden reflejarse en las capas bituminosas

superiores.

Sin embargo, es posible controlar considerablemente dicha contracción mediante uso de cementos adecuados, mezclas de

cal, cemento y/o técnicas de prefisuración.

• Se debe seleccionar el tipo de cemento adecuado y realizar el número de pruebas necesarias antes de pretender construir

capas de suelo-cemento con suelos de mediana alta plasticidad.

• El tiempo para ejecutar el mezclado, conformación y compactación está limitado por el del fraguado del cemento.

• Tiene una reducida resistencia al desgaste. Por ello, las bases de suelo-cemento precisan capas de rodadura de concreto

asfáltico, tratamientos superficiales o capas de rodadura de concreto hidráulico.

Definiciones

El término suelo-cemento se ha definido desde diversos puntos de vista. Las modificaciones realizadas en el material de

partida, el contenido de cemento y el tipo de suelo han generado distintas definiciones y clasificaciones.

Las más reconocidas son:

Suelo-cemento

Se define al suelo-cemento como un material elaborado a partir de una mezcla de suelos finos y/o granulares, cemento y

agua, la cual se compacta y se cura para formar un material endurecido con propiedades mecánicas específicas.

El contenido de cemento en peso suele ser del orden del 3 al 7% en peso de materiales secos y a largo plazo, su resistencia

a compresión suele ser superior a 4 MPa. El contenido de agua se elige para obtener mezclas de consistencia seca que

permitan su compactación con rodillo. El suelo-cemento se usa normalmente como capa de apoyo de otros materiales

tratados con cemento o de concreto hidráulico o bien como capa resistente, bajo capas bituminosas. Puede fabricarse en

planta central, o bien ejecutarse in situ.

Suelo mejorado o modificado con cemento

Se usa en subrasantes o explanadas y se define como una mezcla de suelo y una cantidad pequeña de cemento,

generalmente inferior al 2% en peso, añadida con el fin de mejorar algunas propiedades de los suelos. Al contrario que el

suelo-cemento, la mezcla resultante sigue teniendo la estructura de un material suelto, al menos a corto plazo. La mejora o

modificación con cemento se usa generalmente con suelos de grano fino, plásticos y a veces con humedades naturales

excesivas con dificultades de compactación, expansividad y baja capacidad de soporte. El conglomerante modifica sus

características a corto y largo plazo de forma moderada, pasando a ser suelos utilizables.

Por su limitada o nula resistencia mecánica se recomienda su uso en subrasantes de pavimentos de tráficos ligeros y medios.

Para el caso de tráfico pesado y de alto volumen, se sugiere colocar una subrasante de mayor capacidad de soporte sobre el

suelo modificado con cemento.

Suelo estabilizado con cemento

Se usa también en subrasantes o explanadas, especialmente en estructuras de pavimentos para tráficos pesados. Es una

mezcla de suelo, cemento y agua, con un contenido mínimo de conglomerante en peso del 2%, a fin de obtener un material

dotado de una cierta rigidez y resistencia mecánica.

Suelo-cemento plástico

Consiste en una mezcla de suelo fino, cemento y agua o aditivos suficientes para conseguir una consistencia fluida. Este

material se engloba dentro de los denominados Materiales de Resistencia Controlada por el Comité 229R del American

Concrete Institute (ACI). Una de las aplicaciones de este material es en la construcción de bases de pavimentos, en cuyo

caso se usan mezclas plásticas y no fluidas, diseñadas de tal forma que se puedan colocar y enrasar fácilmente teniendo

además la menor contracción posible. Los valores de resistencia a compresión simple sugeridos por el ACI en capas de base

de suelo-cemento plástico varían entre 3 y 8,5 MPa.

Base granular tratada con cemento

La PCA la define como una mezcla de agregados pétreos, cemento Portland y agua, que endurece después de ser

compactada y curada para formar un material de pavimento durable. Se usa como capa de base en estructuras de

pavimentos, siendo necesaria una capa de rodadura bituminosa o de concreto hidráulico. Las propiedades estructurales de

bases granulares tratadas con cemento dependen de los agregados, del contenido de cemento, de las condiciones de

compactación y curado, y de la edad. Son usuales valores de resistencia a la compresión de 3 a 6 MPa, módulo de ruptura

(resistencia a flexotensión) de 0,7 a 1 MPa y de módulo de elasticidad 7,000 a 14,000 MPa. Es importante mencionar que las

bases granulares tratadas con cemento son conocidas también con los nombres de bases tratadas con cemento a bases de

agregados estabilizados

con cemento.

Pavimentos unicapa de alto desempeño

Son una estructura de pavimento formada por una sola capa usando el suelo existente en el camino, mezclado con un

porcentaje de cemento Portland de entre 11 y 20% en peso, que compactada al porcentaje de diseño es capaz de soportar

las cargas y el desgaste producido por el tráfico, proporcionando a la vez una superficie de rodaje adecuada.

La filosofía de este pavimento es similar a la del concreto compactado, pero empleando un suelo natural como material de

partida en vez de agregados procesados. Este tipo de pavimento tiene un campo de aplicación específico en la red vial no

pavimentada y constituye una alternativa a las tradicionales intervenciones de colocación de balasto que se hacen dos veces

por año (antes y después de la época lluviosa). Las propiedades estructurales de los pavimentos unicapa, dependen del tipo

de suelo y del contenido de cemento así como de la energía de compactación y del curado. Los valores usuales de

resistencia a compresión varían entre 5 y 13 MPa, el módulo de ruptura entre 1 y 2.3 MPa y el módulo de elasticidad entre

10,000 y 20,000 MPa.

Pavimentos reciclados con cemento

Las razones para optar por la solución de reciclado con cemento son varias. Normalmente se trata de pavimentos flexibles

agrietados o fisurados debido al volumen de tráfico pesado, al final de su vida útil de servicio, o bien por problemas de drenaje

y ahuellamientos.

Frente a otras soluciones de rehabilitación, el reciclado de estos pavimentos con cemento permite el aprovechamiento de las

capas deterioradas logrando recuperar y aumentar la capacidad de soporte y características mecánicas en general, lo que se

traduce en una mejora del nivel de servicio. Técnicamente se consigue un pavimento mucho más duradero y con menor

susceptibilidad al agua.

Suelo

Básicamente cualquier suelo puede estabilizarse con cemento a excepción de los suelos muy plásticos, orgánicos o con altos

contenidos de sales que puedan afectar el desempeño del cemento.

Existen diversos criterios en varios países, que limitan y especifican las características que debe tener un suelo para

considerarse aceptable en la elaboración de una mezcla de suelo-cemento. Si se comparan dichos criterios entre sí, existen

diferencias respecto a ciertos requerimientos; sin embargo, todos coinciden en limitar aspectos relativos a la granulometría del

suelo, proceso constructivo y cumplimiento de requerimientos del diseño de mezcla y de la estructura del pavimento.

Una comparación de requisitos granulométricos exigidos para algunas entidades se presenta en tablas en este documento.

El objetivo de limitar características del suelo, principalmente el índice de plasticidad y los requerimientos granulométricos, es

obtener una mezcla económica en términos de la cantidad de cemento y de buen comportamiento estructural. Los suelos

estabilizados con cemento, no deben considerarse como materiales inertes. La adición de agua y cemento al suelo hace que

reaccione químicamente, produciéndose cambios a través del tiempo y modificando sus propiedades físicas a corto, medio y

largo plazo. Dichas reacciones químicas se explican al final de este artículo. Otras consideraciones que deben tomarse en

cuenta para la selección del suelo a utilizar en mezclas de suelo-cemento, son los aspectos constructivos y de cumplimiento

de los requisitos estructurales, ya que algunos suelos presentan mayor facilidad de mezclado y de compactación que otros.

Cemento

Los requerimientos del cemento varían en función de las propiedades deseadas en la mezcla y del tipo de suelo a utilizar,

mientras que el contenido de cemento a emplear depende de si el suelo va a ser modificado o estabilizado. Se han usado con

éxito cementos hidráulicos con adiciones (blended cements) de acuerdo con la norma ASTM C 595 o bien los cementos

hidráulicos por desempeño tipo HE o GU según la norma ASTM C ll57. Muchos autores opinan que la tendencia al

agrietamiento en general, aumenta con el contenido de cemento y con el uso de suelos finos y plásticos, disminuyendo la

resistencia del conjunto. Para estos suelos es viable emplear para su estabilización cal o mezclas de cal y cemento. En

principio, cualquier cemento puede usarse en la estabilización de suelos, siempre y cuando se analice previamente en un

diseño de mezcla. Debe tenerse cuidado con suelos ricos en sulfatos, puesto que los estudios han mostrado que contenidos

de sulfatos mayores de 0.2% se traducen en una reducción de la resistencia a compresión. Los cementos tipo V de ASTM C

l50 han resistido favorablemente.

Otras consideraciones

que deben tomarse en

cuenta, son los aspectos

constructivos y de

cumplimiento de los requisitos

estructurales.

Aditivos y adiciones

La mayor parte de las informaciones sobre uso de aditivos en mezclas de suelo-cemento, están orientadas al uso de

retardadores de fraguado, utilizado en la mayoría de los casos cuando la mezcla es elaborada en planta y transportada al sitio

de la obra en condiciones climáticas desfavorables o a distancias considerables.

Las adiciones, como por ejemplo puzolanas y cenizas volantes según ASTM C 618, han sido usadas en mayor cantidad que

los aditivos químicos. Este tipo de adiciones puede incrementar la resistencia a largo plazo de las mezclas, optimizar la

dosificación de cemento y mejorar en algunos casos la trabajabilidad de las mezclas.

Agua

La mayoría de especificaciones y literatura técnica relacionadas con los requisitos que debe tener el agua a utilizar en

mezclas de suelo-cemento se limitan a indicar que ésta debe ser potable o relativamente limpia así como libre de álcalis,

ácidos o materia orgánica.

http://ingenieria-civil2009.blogspot.com/2010/09/carreteras-de-suelo-cemento.html

ANTECEDENTES HISTORICOS DEL CONCRETO.

La historia del cemento es la historia misma del hombre en la busqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad, seguridad y protección posible. Desde que el ser humano supero la epoca de las cabernas, a aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después levantando construcciones con requerimientos específicos.

Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que constituye las bases para el progreso de la humanidad.

El pueblo egipcio ya utilizaba un mortero - mezcla de arena con materia cementoza - para unir bloques y lozas de piedra al elegir sus asombrosas construcciones.

Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos depósitos volcánicos, mezclados con caliza y arena producian un mortero de gran fuerza, capaz de resistir la acción del agua, dulce o salada.

Un material volcánico muy apropiado para estar aplicaciones lo encontraron los romanos en un lugar llamado Pozzuoli con el que aun actualmente lo conocemos como pozoluona.

Investigaciones y descubrimientos a lo largo de miles de años, nos conducen a principios del año pasado, cuando en Inglaterra fue patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregarsele agua, producia una pasta que de nuevo se calcinaba se molia y batia hasta producir un polvo fino que es el antescedente directo de nuestro tiempo.

El nombre del cemento Portland le fue dado por la similitud que este tenia con la piedra de la isla de Portland del canal ingles.

La aparición de este cemento y de su producto resultante el concreto a sido un factor determinante para que el mundo adquiere una fisionomía diferente.

Edificios, calles, avenidas, carreteras, presas y canales, fabricas, talleres y casas, dentro del mas alto rango de tamaño y variedades nos dan un mundo nuevo de comodidad, de protección y belleza donde realizar nuestros mas anciados anhelos, un mundo nuevo para trabajar, para crecer, para progresar, para vivir.

1824: - James Parker, Joseph Aspdin patentan al Cemento Portland, materia que obtuvieron de la calcinación de alta temperatura de unaCaliza Arcillosa.

1845: - Isaac Johnson obtiene el prototipo del cemento moderno quemado, alta temperatura, una mezcla de caliza y arcilla hasta la formación del "clinker".

1868: - Se realiza el primer embarque de cemento Portland de Inglaterra a los Estados Unidos.

1871: - La compañía Coplay Cement produce el primer cemento Portland en lo Estados Unidos.

1904: -La American Standard For Testing Materials (ASTM), publica por primera ves sus estandares de calidad para el cemento Portland.

1906: - En C.D. Hidalgo Nuevo Leon se instala la primera fabrica para la producción de cemento en Mexico, con una capacidad de

20,000 toneladas por año.

1992: - CEMEX se considera como el cuarto productor de cemento a nivel MUNDIAL con una producción de 30.3 millones de toneladas por año.

FUNDAMENTOS SOBRE EL CONCRETO.

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes:

    Agregado y pasta. La pasta, compuesta de Cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el Cemento y el agua.

    Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.

    La pasta esta compuesta de Cemento Portland, agua y aire atrapado o aire incluido intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40 % del volumen total del concreto. La figura " A " muestra que el volumen absoluto del Cemento esta comprendido usualmente entre el 7 y el 15 % y el agua entre el 14 y el 21 %. El contenido de aire y concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8% del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso. 

    Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del volumen total del concreto, su saleccion es importante. Los agregados deben consistir en partículas con resistencia adecuada asi como resistencias a condiciones de exposición a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua, es deseable contar con una granulometria continua de tamaños de partículas.

    La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado esta completamente cubierta con pasta y también todos los espacios entre partículas de agregado. 

Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condiciones de curado, la cantidad de concreto endurecido esta determinada por la cantidad de agua utilizada en la relación con la cantidad de Cemento. A continuacion se presentan algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua :

Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexion.

Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción.

Se incrementa la resistencia al intemperismo.

Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el esfuerzo.

Se reducen las tendencias de agregamientos por contracción.

Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto - a condición que se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas mas rígidas; pero con vibración, a un las mezclas mas rígidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de concreto, las mezclas mas rígidas son las mas economicas. Por lo tanto, la consolidación del concreto por vibración permite una mejora en la calidad del concreto y en la economía.

Las propiedades del concreto en estado fresco ( plástico) y endurecido, se puede modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma liquida, durante su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente para (1) ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento, (2) reducir la demanda de agua, (3) aumentar la trabajabilidad, (4) incluir intencionalmente aire, y (5) ajustar otras propiedades del concreto.

Despues de un proporcionamiento adecuado, así como, dosificación, mezclado, colocación, consolidación, acabado, y curado, el concreto endurecido se transforma en un material de construccion resistente, no combustible, durable, resistencia al desgaste y practicamente impermeable que requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto tambien es un excelente material de construcción porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados para ser usado en un numero ilimitado de aplicaciones.

CONCRETO RECIEN MEZCLADO

El concreto recién mezclado debe ser plástico o semifluido y capaz de ser moldeado a mano. Una mezcla muy húmeda de concreto se puede moldear en el sentido de que puede colocarse en una cimbra, pero esto no entra en la definición de " plástico " aquel material que es plegable y capaz de ser moldeado o formado como un terrón de arcilla para moldar.

En una mezcla de concreto plástico todos los granos de arena y las piezas de grava o de piedra que eran encajonados y sostenidos en suspensión. Los ingredientes no están predispuestos a segregarse durante el transporte; y cuando el concreto endurece, se transforma en una mezcla homogénea de todos los componentes. El concreto de consistencia plástica no se desmorona si no que fluye como liquido viscoso sin segregarse.

El revenimiento se utiliza como una medida de la consistencia del concreto. Un concreto de bajo revenimiento tiene una consistencia dura. En la practica de la construcción, los elementos delgados de concreto y los elementos del concreto fuertemente reforzados requieren de mezclas trabajables, pero jamás de mezclas similares a una sopa, para tener facilidad en su colocación. Se necesita una mezcla plástica para tener resistencia y para mantener su homogeneidad durante el manejo y la colocación. Mientras que una mezcla plástica es adecuada para la mayoría con trabajos con concreto, se puede utilizar aditivos superfluidificantes para adicionar fluidez al concreto en miembros de concretos delgados o fuertemente reforzados.   

MEZCLADO

Los 5 componentes básicos del concreto se muestran separadamente en la figura " A " para asegurarse que estén combinados en una mezcla homogénea se requiere de esfuerzo y cuidado. La secuencia de carga de los ingredientes en la mezcladora representa un papel importante en la uniformidad del producto terminado. Sin embargo, se puede variar esa secuencia y aun así producir concreto de calidad. Las diferentes secuencias requieren ajustes en el tiempo de adicionamiento de agua, en el numero total de revoluciones del tambor de la mezcladora, y en la velocidad de revolución.

Otros factores importantes en el mezclado son el tamaño de la revoltura en la relación al tamaño del tambor de la mezcladora, el tiempo transcurrido entre la dosificación y el mezclado, el diseño, la configuración y el estado del tambor mezclador y las paletas. Las mezcladoras aprobadas, con operación y mantenimiento correcto, aseguran un intercambio de materiales de extremo a extremo por medio de una acción de rolado, plegado y amasado de la revoltura sobre si misma a medida que se mezcla el concreto.

TRABAJABILIDAD

La facilidad de colocar, consolidar y acabar al concreto recién mezclado. se denomina trabajabilidad.

El concreto debe ser trabajable pero no se debe segregar excesivamente. El sangrado es la migración de el agua hacia la superficie superior del concreto recién mezclado provocada por el asentamiento de los materiales Sólidos - Cemento, arena y piedra dentro de la masa. El asentamiento es consecuencia del efecto combinado del la vibración y de la gravedad.

Un sangrado excesivo aumenta la relación Agua - Cemento cerca de la superficie superior, pudiendo dar como resultado una capa superior débil de baja durabilidad, particularmente si se lleva acabo las operaciones de acabado mientras esta presente el agua de sangrado. Debido a la tendencia del concreto recién mezclado a segregarse y sangrar, es importante transportar y colocar cada carga lo mas cerca posible de su posición final. El aire incluido mejor a la trabajabilidad y reduce la tendencia del concreto fresco de segregarse y sangrar.   

CONSOLIDACIÓN

La vibración pone en movimiento a las partículas en el concreto recién mezclado, reduciendo la fricción entre ellas y dándole a la mezcla las

cualidades movilies de un fluido denso. La acción vibratoria permite el uso de la mezcla dura que contenga una mayor proporción de agregado grueso y una menor proporción de agregado fino. Empleando un agregado bien graduado, entre mayor sea el tamaño máximo del agregado en el concreto, habrá que llenar pasta un menor volumen y existirá una menor área superficial de agregado por cubrir con pasta, teniendo como consecuencia que una cantidad menor de agua y de cemento es necesaria. con una consolidación adecuada de las mezclas mas duras y ásperas pueden ser empleadas, lo que tiene como resultado una mayor calidad y economía.

Si una mezcla de concreto es lo suficientemente trabajable para ser consolidada de manera adecuada por varillado manual, puede que no exista ninguna ventaja en vibrarla. De hecho, tales mezclas se pueden segregar al vibrarlas. Solo al emplear mezclas mas duras y ásperas se adquieren todos los beneficios de l vibrado.

El vibrado mecánico tiene muchas ventajas. Los vibradores de alta frecuencia posibilitan la colocación económica de mezclas que no son facilites de consolidar a mano bajo ciertas condiciones.

HIDRATACIÓN, TIEMPO DE FRAGUADO, ENDURECIMIENTO

La propiedad de liga de las pastas de cemento Portland se debe a la reaccion química entre el cemento y el agua llamada hidratación.

El cemento Portland no es un compuesto químico simple, sino que es una mezcla de muchos compuestos. Cuatro de ellos conforman el 90% o mas de el peso del cemento Portland y son: el silicato tricalcico, el silicato dicalcico, el aluminiato tricalcico y el aluminio ferrito tetracalcico. Ademas de estos componentes principales, algunos otros desempeñan papeles importantes en el proceso de hidratación. Los tipos de cemento Portland contienen los mismos cuatro compuestos principales, pero en proporciones diferentes.

Cuando el Clinker (el producto del horno que se muele para fabricar el cemento Portland) se examina al microscopio, la mayoría de los compuestos individuales del cemento se pueden identificar y se puede determinar sus cantidades. Sin embargo, los granos mas pequeños evaden la detección visual. El diámetro promedio de una particula de cemento tipica es de aproximadamente 10 micras, o una centésima de milímetro. Si todas las partículas de cemento fueran las promedio, el cemento Portland contendría aproximadamente 298,000 millones de granos por kilogramo, pero de hecho existen unos 15 billones de partículas debido al alto ronago de tamaños de particula. Las particulas en un kilogramo de cemento Portland tiene una area superficial aproximada de 400 metros cuadrados.

Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen cerca del 75% del peso del cemento Portland, reaccionan con el agua para formar dos nuevos compuestos: el hidróxido de calcio y el hidrato de silicato de calcio. Este ultimo es con mucho el componente cementante mas importante en el concreto. Las propiedades ingenieriles del concreto, - fraguado y endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional - principalmente depende del gel del hidrato de silicato de calcio. Es la medula del concreto.

La composición química del silicato de calcio hidratado es en cierto modo variable, pero contiene cal (CaO) y silice (Si02), en una proporción sobre el orden de 3 a 2. el area superficial del hidrato de silicato de calcio es de unos 3000 metros cuadrados por gramo. Las particulas son tan diminutas que solamente ser vistas en microscopio electrónico. En la pasta de cemento ya endurecida, estas partículas forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes de cemento sin hidratar; tambien se adhieren a los granos de arena y a piezas de agregado grueso, cementando todo el conjunto. La formación de esta estructura es la accion cementante de la pasta y es responsable del fraguado, del endurecimiento y del desarrollo de resistencia.

Cuando el concreto fragua, su volumen bruto permanece casi inalterado, pero el concreto endurecido contiene poros llenos de agua y aire, mismos que no tienen resistencia alguna. La resistencia esta en la parte solida de la pasta, en su mayoría en el hidrato de silicato de calcio y en las faces cristalinas.

Entre menos porosa sea la pasta de cemento, mucho mas resistente es el concreto. Por lo tanto, cuando se mezcle el concreto no se debe usar una cantidad mayor de agua que la absolutamente necesaria para fabricar un concreto plástico y trabajable. A un entonces, el agua empleada es usualmente mayor que la que se requiere para la completa hidratación del cemento. La relación mínima Agua - Cemento (en peso) para la hidratación total es aproximadamente de 0.22 a 0.25.

El conocimiento de la cantidad de calor liberan do a medida de que el cemento se hidrato puede ser util para planear la construcción. En invierno, el calor de hidratación ayudara a proteger el concreto contra el daño probocado por temperaturas de congelecion. Sin embargo, el calor puede ser en estructuras masivas, tales como presas, porque puede producir esfuerzos indeseables al enfriarse luego de endurecer. El cemento Portland tipo 1 un poco mas de la mitad de su calor total de hidratación en tres días. El cemento tipo 3, de alta resistencia temprana, libera aproximadamente el mismo procentaje de su calor en mucho menos de tres dias. El cemento tipo 2, un cemento de calor moderado, libera menos calor total que los otros y deben pasar mas de tres dias para que se libere unicamente la mitad de ese calor. El uso de cemento tipo 4, cemente Portland de bajo calor de hidratación, se debe de tomar en cosideracion donde sea de importancia fundamental

contar con un bajo calor de hidratación.

Es importante conocer la velocidad de reacción entre el cemento y el agua porque la velocidad de terminada el tiempo de fraguado y de endurecimiento. La reacción inicial debe ser suficientemente lenta para que conseda tiempo al transporte y colocasion del concreto. Sin embargo, una vez que el concreto ha sido colocado y terminado, es deseable tener un endurecimiento rapido. El yeso, que es adicionado en el molino de cemento durante la molienda del Clinker, actua como regulador de la velocidad inicial de hidratación del cemento Portland. Otros factores que influyen en la velocidad de hidratación incluyen la finura de molienda, los aditivos, la cantidad de agua adicionada y la temperatura de los materiales en el momento del mezclado.

CONCRETO ENDURECIDO

CURADO HUMEDO

El aumento de resistencia continuara con la edad mientras este presente algo de cemento sin hidratar, a condición de que el concreto permanezca húmedo o tenga una humedad relativa superior a aproximadamente el 80% y permanesca favorable la temperatura del concreto. Cuando la humedad relativa dentro del concreto cae aproximadamente al 80% o la temperatura del concreto desciende por debajo del punto de congelación, la hidratación y el aumento de resistencia virtualmente se detiene.

Si se vuelve a saturar el concreto luego de un periodo de secado, la hidratación se reanuda y la resistencia vuelve a aumentar. Sin embargo lo mejor es aplicar el curado húmedo al concreto de manera continua desde el momento en que se ha colocado hasta cuando haya alcanzado la calidad deseada debido a que el concreto es difícil de resaturar.   

VELOCIDAD DE SECADO DEL CONCRETO

El cocreto ni endurece ni se cura con el secado. El concreto (o de manera precisa, el cemento en el contenido) requiere de humedad para hidratarse y endurecer. El secado del concreto unicamente esta relacionado con la hidratación y el endurecimiente de manera indirecta. Al secarse el concreto, deja de ganar resistencia; el hecho de que este seco, no es indicación de que haya experimentado la suficiente hidratación para lograr las propiedades fisicas deseadas.

El conocimiento de la velocidad de secado es útil para comprender las propiedades o la condición física del concreto. Por ejemplo, tal como se menciono, el concreto debe seguir reteniendo suficiente humedad durante todo el perido de curado para que el cemento pueda hidratarse. El concreto recién colado tiene agua abundante, pero a medida de que el secado progresa desde la superficie hacia el interior, el aumento de resistencia continuara a cada profundidad únicamente mientras la humedad relativa en ese punto se mantenga por encima del 80%.

La superficie de un piso de concreto que no a tenido suficiente curado húmedo es una muestra común. Debido a que se seca rápidamente, el concreto de la superficie es débil y se produce descascaramiento en partículas finas provocado por el transito. Asimismo, el concreto se contrae al, secarse, del mismo modo que lo hacen la madera, papel y la arcilla (aunque no tanto). La contraccion por secado es una causa fundamental de agrietamiento, y le ancho de las grietas es función del grado del secado.

En tanto que la superficie del concreto se seca rápidamente, al concreto en el interior le lleva mucho mas tiempo secarse.

Note que luego de 114 días de secado natural el concreto aun se encuentra muy húmedo en su interior y que se requiere de 850 días para que la humedad relativa en el concreto descendiera al 50%.

El contenido de humedad en elementos delgados de concreto que han sido secado al aire con una humedad relativa de 50% a 90% durante varios meses es de 1% a 2% en peso del concreto, del contenido original de agua, de las condiciones de secado y del tamaño del elemento de concreto.

El tamaño y la forma de un miembro de concreto mantiene una relación importante como la velocidad de secado. Los elementos del concreto de gra area superficial en relacion a su volumen (tales como losas de piso) se secan con mucho mayor rapidez que los grandes volumenes de concreto con ares superficiales relativamente pequeñas (tales como los estribos de puentes).

Muchas otras propiedades del concreto endurecido se ven también afectadas por su contenido de humedad; en ellas incluye la elasticidad,

flujo plástico, valor de aislamiento, resistencia al fuego, resistencia al desgaste, conductividad eléctrica, durabilidad.

PESO UNITARIO

El concreto convencional, empleado normalmente en pavimentos, edificios y en otras estructuras tiene un peso unitario dentro del rango de 2,240 y 2,400 kg por metro cúbico (kg/m3). El peso unitario (densidad) del concreto varia, dependiendo de la cantidad y de la densidad relativa del agregado, de la cantidad del aire atrapado o intencionalmente incluido, y de los contenidos de agua y de cemento, mismos que a su vez se ven influenciados por el tamaño máximo del agregado. Para el diseño de estructuras de concreto, comúnmente se supone que la combinación del concreto convencional y de las barras de refuerzo pesa 2400 kg/m3.

El peso del concreto seco iguala al peso del concreto recién mezclado menos el peso del agua evaporable. Una parte del agua de mezclado se combina químicamente con el cemento durante el proceso de hidratación, transformando al cemento en gel de cemento. También un poco de agua permanece retenida herméticamente en poros y capilares y no se evapora bajo condiciones normales. La cantidad de agua que se evapora al aire a una humedad relativa del 50% es de aproximadamente 2% a 3% del peso del concreto, dependiendo del contenido inicial de agua del concreto, de las características de absorción de los agregados, y del tamaño de la estructura.

Además del concreto convencional, existe una amplia variedad de otros concretos para hacer frente a diversas necesidades, variando desde concretos aisladores ligeros con pesos unitarios de 240 kg/m3, a concretos pesados con pesos unitarios de 6400 kg/m3, que se emplean para contrapesos o para blindajes contra radiaciones.   

RESISTENCIA A CONGELACION Y DESHIELO

Del concreto utilizado en estructuras y pavimentos, se espera que tenga una vida larga y un mantenimiento bajo. Debe tener buena durabilidad para resistir condiciones de exposición anticipadas. El factor de intemperismo mas destructivo es la congelación y el deshielo mientras el concreto se encuentra húmedo, particularmente cuando se encuentra con la presencia de agentes químicos descongelantes. El deterioro provocado por el congelamiento del agua en la pasta, en las partículas del agregado o en ambos.

Con la inclusión de aire es sumamente resistente a este deterioro. Durante el congelamiento, el agua se desplaza por la formación de hielo en la pasta se acomoda de tal forma que no resulta perjudicial; las burbujas de aire en la pasta suministran cámaras donde se introduce el agua y asi se alivia la presión hidráulica generada.

Cuando la congelación ocurre en un concreto que contenga agregado saturado, se pueden generar presiones hidráulicas nocivas dentro del agregado. El agua desplazada desde las partículas del agregado durante la formación del hielo no puede escapar lo suficientemente rápido hacia la pasta circundante para aliviar la presión. Sin embargo, bajo casi todas las condiciones de exposición, una pasta de buena calidad (de baja relación Agua - Cemento) evitara que la mayor parte de las partículas de agregado se saturen. También, si la pasta tiene aire incluido, acomodara las pequeñas cantidades de agua en exceso que pudieran ser expulsadas por los agregados, protegiendo así al concreto contra daños por congelación y deshielo.

(1): El concreto con aire incluido es mucho mas resistente a los ciclos de congelación y deshielo que el concreto sin aire incluido, (2): el concreto con una relación Agua - Cemento baja es mas durable que el concreto con una relación Agua - Cemento alta, (3) un periodo de secado antes de la exposición a la congelación y el deshielo beneficia sustancialmente la resistencia a la congelación y deshielo beneficia sustancialmente la resistencia a la congelación y el deshielo del concreto con aire incluido , pero no beneficia de manera significativa al concreto sin aire incluido. El concreto con aire incluido con una relación Agua - Cemento baja y con un contenido de aire de 4% a 8% soportara un gran numero de ciclos de congelación y deshielo sin presentar fallas.

La durabilidad a la congelación y deshielo se puede determinar por el procedimiento de ensaye de laboratorio ASTM C 666, " Estándar Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing". A partir de la prueba se calcula un factor de durabilidad que refleja el numero de ciclos de congelación y deshielo requeridos para producir una cierta cantidad de deterioro. La resistencia al descascaramiento provocado por compuestos descongelantes se puede determinar por medio del procedimiento ASTC 672 "Estándar Test Method for Scaling Resistance of Concrete Surface Exposed to Deicing Chemicals".

PERMEABILIDAD Y HERMETICIDAD

El concreto empleado en estructuras que retengan agua o que esten expuestas a mal tiempo o a otras condiciones de exposición severa

debe ser virtualmente impermeable y hermético. La hermeticidad se define a menudo como la capacidad del concreto de refrenar o retener el agua sin escapes visibles. La permeabilidad se refiere a la cantidad de migración de agua a través del concreto cuando el agua se encuentra a presión, o a la capacidad del concreto de resistir la penetración de agua u atrás sustancias (liquido, gas, iones, etc.). Generalmente las mismas propiedades que covierten al concreto menos permeable también lo vuelven mas hermético.

La permeabilidad total del concreto al agua es una función de la permeabilidad de la pasta, de la permeabilidad y granulometria del agregado, y de la proporción relativa de la pasta con respecto al agregado. la disminución de permeabilidad mejora la resistencia del concreto a la resaturacion, a l ataque de sulfatos y otros productos químicos y a la penetración del ion cloruro.

La permeabilidad también afecta la capacidad de destrucción por congelamiento en condiciones de saturación. Aquí la permeabilidad de la pasta es de particular importancia porque la pasta recubre a todos los constituyentes del concreto. La permeabilidad de la pasta depende de la relación Agua - Cemento y del agregado de hidratación del cemento o duracion del curado húmedo. Un concreto de baja permeabilidad requiere de una relación Agua - Cemento baja y un periodo de curado húmedo adecuado. Inclusion de aire ayuda a la hermeticidad aunque tiene un efecto mínimo sobre la permeabilidad aumenta con el secado.

La permeabilidad de una pasta endurecida madura mantuvo continuamente rangos de humedad de 0.1x10E- 12cm por seg. para relaciones Agua - Cemento que variaban de 0.3 a 0.7. La permeabilidad de rocas comúnmente utilizadas como agregado para concreto varia desde aproximadamente 1.7 x10E9 hasta 3.5x10E-13 cm por seg. La permeabilidad de un concreto maduro de buena calidad es de aproximadamente 1x10E- 10cm por seg.

Los resultados de ensayes obtenidos al sujetar el discos de mortero sin aire incluido de 2.5cm de espesor a una presión de agua de 1.4 kg/cm cuadrado. En estos ensayes, no existieron fugas de agua a través del disco de mortero que tenia relación Agua - Cemento en peso iguales a 0.50 o menores y que hubieran tenido un curado húmedo de siete días. Cuando ocurrieron fugas, estas fueron mayores en los discos de mortero hechos con altas relaciones Agua - Cemento. También, para cada relación Agua - Cemento, las fugas fueron menores a medida que se aumentaba el periodo de curado húmedo. En los discos con una relación agua cemento de 0.80 el mortero permitía fugas a pesar de haber sido curado durante un mes. Estos resultados ilustran claramente que una relación Agua - cemento baja y un periodo de curado reducen permeabilidad de manera significativa.

Las relaciones Agua - Cemento bajas también reducen la segregación y el sangrado, contribuyendo adicionalmente a la hermeticidad. Para ser hermético, el concreto también debe estar libre de agrietamientos y de celdillas.

Ocasionalmente el concreto poroso - concreto sin finos que permite fácilmente el flujo de agua a traves de si mismo - se diseña para aplicaciones especiales. En estos concretos, el agregado fino se reduce grandemente o incluso se remueve totalmente produciendo un gran volumen de huecos de aire. El concreto poroso ha sido utilizado en canchas de tenis, pavimentos, lotes para estacionamientos, invernaderos estructuras de drenaje. El concreto excluido de finos también se ha empleado en edificios a sus propiedades de aislamiento térmico.   

RESISTENCIA AL DESGASTE

Los pisos, pavimentos y estructuras hidráulicas están sujetos al desgaste; por tanto, en estas aplicaciones el concreto debe tener una resistencia elevada a la abrasion. Los resultados de pruebas indican que la resistencia a la abrasion o desgaste esta estrechamente relacionada con la resistencia la compresión del concreto. Un concreto de alta resistencia a compresión tiene mayor resistencia a la abrasion que un concreto de resistencia a compresión baja. Como la resistencia a la compresión depende de la relación Agua - Cemento baja, así como un curado adecuado son necesarios para obtener una buena resistencia al desgaste. El tipo de agregado y el acabado de la superficie o el tratamiento utilizado también tienen fuerte influencia en la resistencia al desgaste. Un agregado duro es mas resistente a la abrasion que un agregado blando y esponjoso, y una superficie que ha sido tratada con llana de metal resistente mas el desgaste que una que no lo ha sido.

Se pueden conducir ensayes de resistencia a la abrasion rotando balines de acero, ruedas de afilar o discos a presión sobre la superficie(ASTM 779). Se dispone también de otros tipos de ensayes de resistencia a la abrasion (ASTM C418 y C944).

ESTABILIDAD VOLUMÉTRICA

El concreto endurecido presenta ligeros cambios de volumen debido a variaciones en la temperatura, en la humedad en los esfuerzos aplicados. Estos cambios de volumen o de longitud pueden variar de aproximadamente 0.01% hasta 0.08%. En le concreto endurecido los

cambios de volumen por temperatura son casi para el acero.

El concreto que se mantiene continuamente húmedo se dilatara ligeramente. Cuando se permite que seque, el concreto se contrae. El principal factor que influye en la magnitud de la contracción por el secado aumenta directamente con los incrementos de este contenido de agua. La magnitud de la contracción también depende de otros factores, como las cantidades de agregado empleado, las propiedades del agregado, tamaño y forma de la masa de concreto, temperatura y humedad relativa del medio ambiente, método de curado, grado de hidratación, y tiempo. El contenido de cemento tiene un efecto mínimo a nulo sobre la contracción por secado para contenidos de cemento entre 280 y 450 kg por metro cúbico.

Cuando el concreto se somete a esfuerzo, se forma elásticamente. Los esfuerzos sostenidos resultan en una deformación adicional llamada fluencia. La velocidad de la fluencia (deformación por unidad de tiempo ) disminuye con el tiempo.   

CONTROL DE AGRIETAMIENTO

Las dos causas básicas por las que se producen grietas en el concreto son (1) esfuerzos debidos a cargas aplicadas y (2) esfuerzos debidos a contracción por secado o a cambios de temperatura en condiciones de restricción

La contracción por secado es una propiedad inherente e inevitable del concreto, por lo que se utiliza acero de refuerzo colocado en una posicion adecuada para reducir los anchos de grieta, o bien juntas que predetermine y controlen la ubicación de las grietas. Los esfuerzos provocados por las fluctuaciones de temperatura pueden causar agrietamientos, especialmente en edades tempranas.

Las grietas por contracción del concreto ocurren debido a restricciones. Si no existe una causa que impida el movimiento del concreto y ocurren contracciones, el concreto no se agrieta. Las restricciones pueden ser provocadas por causas diversas. La contracción por de secado siempre es mayor cerca de la superficie del concreto; las porciones húmedas interiores restringen al concreto en las cercanías de la superficie con lo que se pueden producir agrietamientos. Otras causas de restricción son el acero de refuerzo embebido e el concreto, las partes de una estructura interconectadas entre si, y la fricción de la subrasante sobre la cual va colocado el concreto.

Las juntas son el método mas efectivo para controlar agrietamientos. Si una extensión considerable de concreto (una pared, losa o pavimento) no contiene juntas convenientemente espaciadas que alivien la contracción por secado y por temperatura, el concreto se agrietara de manera aleatoria.

Las juntas de control se ranuran, se Forman o se aserran en banquetas, calzadas, pavimentos, pisos y muros de modo que las grietas ocurran en esas juntas y no aleatoriamente. Las juntas de control permiten movimientos en el plano de una losa o de un muro. Se desarrollan aproximadamente a un cuarto del espesor del concreto.

Las juntas de separación aíslan a una losa de otros elementos e otra estructura y le permiten tanto movimiento horizontales como verticales. Se colocan en las uniones de pisos con muros, columnas, bases y otros puntos donde pudieran ocurrir restricciones. Se desarrollan en todo el espesor de la losa e incluyen un relleno premoldeado para la junta.

Las juntas de construcción se colocan en los lugares donde ha concluido la jornada de trabajo; separan áreas de concreto colocado en distintos momentos. En las losas para pavimentos, las juntas de construcción comúnmente se alinean con las juntas de control o de separación, y funcionan también como estas ultimas.

AGUA DE MEZCLADO PARA EL CONCRETO

Casi cualquier agua natural que sea potable y que no tenga sabor u olor pronunciado, se puede utilizar para producir concreto. Sin embargo, algunas aguas no potables pueden ser adecuadas para el concreto.

Se puede utilizar para fabricar concreto si los cubos de mortero (Norma ASTM C109 ), producidos con ella alcanzan resistencia alos siete días iguales a al menos el 90% de especímenes testigo fabricados con agua potable o destilada.

Las impurezas excesivas en el agua no solo pueden afectar el tiempo de fraguado y la resistencia de el concreto, si no también pueden ser

causa de eflorescencia, manchado, corrosion del esfuerzo, inestabilidad volumétrica y una menor durabilidad.

El agua que contiene menos de 2,000 partes de millón (ppm) de sólidos disueltos totales generalmente pueden ser utilizada de manera satisfactoria para elaborar concreto. El agua que contenga mas de 2,000 ppm de sólidos disueltos debera ser ensayada para investigar su efecto sobre la resistencia y el tiempo de fraguado. 

CARBONATOS Y BICARBONATOS ALCALINOS

El carbonato de sodio puede causar fraguados muy rápidos, en tanto que lo bicarbonatos pueden acelerar o retardar el fraguado. En concentraciones fuertes estas sales pueden reducir de manera significativa la resistencia del concreto. Cuando la suma de las sales disueltas exceda 1,000 ppm, se deberan realizar pruebas para analizar su efecto sobre el tiempo de fraguado y sobre la resistencia a los 28 días.También se debera considerar la posibilidad que se presenten reacciones alcali - agregado graves.   

CLORUROS

La inquietud respecto a un elevado contenido de cloruros en el agua de mezclado, se debe principalmente al posible efecto adverso que lo iones de cloruro pudieran tener en la corrosion del acero de refuerzo, o de los torones del presfuerzo. Los iones cloruro atacan la capa de oxido protectora formada en el acero por el medio químico altamente alcalino (pH 12.5) presente en el concreto.

Los cloruros se pueden introdicir en el concreto, ya sea con los ingredientes separados - aditivos, agregados, cemento, y agua - o atraves de la exposición a las sales anticongelantes, al agua de mar, o al aire cargado de sales cerca de las costas.

El agua que se utilice en concreto preforzado o en un concreto que vaya a tener embebido aluminio no debera contener cantidades nocivas de ion cloruro. Las aportaciones de cloruros de los ingredientes distintos al agua también se deberán tomar en consideración. Los aditivos de cloruro de calcio se deberán emplear con mucha precaución.

El Reglamento de Construcción del American Concrete Institute, ACI 318, limita el contenido de ion cloruro soluble al agua en el concreto, a los siguientes porcentajes en peso del cemento.

Concreto preforzado.

Concreto reforzado expuesto a cloruros durante su servicio.

Concreto reforzado que vaya a estar seco o protegido contra la humedad durante su servicio.

Otras construcciones de concreto reforzado.

SULFATOS

El interés respecto a un elevado contenido de sulfatos en el agua, se debe a las posibles reacciones expansivas y al deterioro por ataque de sulfatos, especialmente en aquellos lugares donde el concreto vaya a quedar expuesto a suelos o agua con contenidos elevados de sulfatos. Aunque se a empleado satisfactoriamente aguas que contenían 10,000 ppm de sulfatos de sodio.

OTRAS SALES COMUNES

Los carbonatos de calcio y de magnesio no son muy solubles en el agua y rara ves se les encuentra en concentraciones suficientes para afectar la resistencia del concreto. En algunas aguas municipales se pueden encontrar bicarbonatos de calcio y de magnesio. No se consideran dañinas las concentraciones inferiores o iguales a 400 ppm de bicarbonato en estas formas.

Se han obtenido buenas resistencias con concentraciones hasta de 40,000 ppm de cloruro de magnesio. Las concentraciones e sulfato de

magnesio deberán ser inferiores a 25,000 ppm.

SALES DE HIERRO

Las aguas freaticas naturales rara vez contienen mas de 20 a30 ppm de hierro; sin embargo, las aguas de mina acidas pueden contener cantidades muy grandes. Las sales de hierro en concentraciones hasta 40,000 ppm normalmente no afectan de manera adversa al desarrollo de la resistencia.

DIVERSAS SALES INORGANICAS

Las sales de magnesio, estaño, zinc, cobre y plomo presentes en el agua pueden provocar una reducción considerable en la resistencia y también grandes variaciones en el tiempo de fraguado. De estas, las mas activas son las sales de zinc, de cobre y de plomo. Las sales que son especialmente activas como retardantes, incluyen el yodato de sodio, fosfato de sodio, arsenato de sodio y borato de sodio.

Generalmente se pueden tolerar en el agua de mezclado concentraciones de estas sales hasta de 500 ppm.

Otra sal que puede ser dañina al concreto es el sulfuro de sodio; aun la presencia de 100 ppm requiere de ensayes.

AGUA DE MAR

Aun cuando un concreto hecho con agua de mar puede tener una resistencia temprana mayor que un concreto normal, sus resistencias a edades mayores (después de 28 días) pueden ser inferiores. Esta reducción de resistencia puede ser compensada reduciendo la relación agua - cemento.

El agua de mar no es adecuada para producir concreto reforzado con acero y no debera usarse en concreto preforzados debido al riesgo de corrosion del esfuerzo, particularmente en ambientes cálidos y humedos.

El agua de mar que se utiliza para producir concreto, también tiende a causar eflorescencia y humedad en superficies de concreto expuestas al aire y al agua.   

AGUAS ACIDAS

En general, el agua de mezclado que contiene acidos clorhídrico, sulfúrico y otros acidos inorgánicos comunes en concentraciones inferiores a10,000 ppm no tiene un efecto adverso en la resistencia. Las aguas acidas con valores pH menores que 3.0 pueden ocasionar problemas de manejo y se deben evitar en la medida de lo posible.   

AGUAS ALCALINAS

Las aguas con concentraciones de hidróxido de sodio de 0.5% el peso del cemento, no afecta en gran medida a la resistencia del concreto toda vez que no ocasionen un fraguado rápido. Sin embargo, mayores concentraciones pueden reducir la resistencia del concreto.

El hidróxido de potasio en concentraciones menores a 1.2% por peso de cemento tiene poco efecto en la resistencia del concreto desarrollada por ciertos cementos, pero la misma concentracion al ser usada con otros cementos puede reducir sustancialmente la resistencia a los 28 días.   

AGUAS DE ENJUAGUE

La Agencia de Proteccion Ambiental y las agencias estatales de los EEUU prohiben descargar en las vías fluviales, aguas de enjuague no

tratadas que han sido utilizadas para aprovechar la arena y la grava de concretos regresados o para lavar las mezcladoras.   

AGUAS DE DESPERDICIOS INDUSTRIALES

La mayor parte de las aguas que llevan desperdicios industriales tienen menos de 4,000 ppm de sólidos totales. Cuando se hace uso de esta agua como aguas de mezclado para el concreto, la reducción en la resistencia a la compresión generalmente no es mayor que del 10% al 15%.

AGUAS NEGRAS

Las aguas negras típicas pueden tener aproximadamente 400 ppm de materia organica. Luego que esta aguas se han diluido en un buen sistema de tratamiento, la concentración se ve reducida aproximadamente 20 ppm o menos. Esta cantidad es demasiado pequeña para tener efecto de importancia en la resistencia.

IMPUREZAS ORGANICAS

El efecto que las sustancias orgánicas presentes en las aguas naturales puedan tener en el tiempo de fraguado del cemento Portland o en la resistencia ultima del concreto, es un problema que presenta una complejidad considerable. Las aguas que esten muy coloreadas, las aguas con un olor notable o aquellas aguas en que sean visibles algas verdes o cafes deberán ser vistas con desconfianza y en consecuencia ensayadas.

AZUCAR

Una pequeña cantidad de sacarosa, de 0.03% a 0.15% del peso del cemento, normalmente retarda el fraguado del cemento. El limite superior de este rango varia respecto de los distintos cementos. La resistencia a 7 dias puede verse reducida, en tanto que la resistencia a los 28 días podría aumentar. El azucar en cantidades de 0.25% o mas del peso del cemento puede provocar un fraguado rapido y una reducción sustancial de la resistencia a los 28 días. Cada tipo de azúcar afecta al tiempo de fraguado y a la resistencia de manera distinta.

Menos de 500 ppm de azucar en el agua de mezclado, generalmente no producen un efecto adverso en el desarrollo de la resistencia, pero si la concentración sobrepasa esta cantidad, se deberán realizar ensayes para analizar el tiempo de fraguado y el desarrollo de la resistencia.   

SEDIMENTOS O PARTÍCULAS EN SUSPENSION

Se puede tolerar en el agua aproximadamente 2,000 ppm de arcilla en suspension o de partículas finas de roca. Cantidades mayores podría no afectar la resistencia, pero bien podrían influir sobre otras propiedades de algunas mezclas de concreto. Antes ser empleada, cualquier agua lodosa debera pasar a través de estanques de sedimentación o deberá ser clarificada por cualquier otro medio para reducir la cantidad de sedimentos y de arcilla agregada a la mezcla. Cuando se regresan finos de cemento al concreto en aguas de enjuague recicladas, se pueden tolerar 50,000 ppm.

AGREGADO PARA CONCRETO

Los agregados finos y gruesos ocupan comúnmente de 60% a 75% del volumen del concreto (70% a 85% en peso), e influyen notablemente en las propiedades del concreto recién mezclado y endurecido, en las proporciones de la mezcla, y en la economía. Los agregados finos comúnmente consisten en arena natural o piedra triturada siendo la mayoría de sus partículas menores que 5mm. Los agregados gruesos consisten en una grava o una combinación de grava o agregado triturado cuyas partículas sean predominantemente mayores que 5mm y generalmente entre 9.5 mm y 38mm. Algunos depósitos naturales de agregado, a veces llamados gravas de mina, rió, lago o lecho marino. El agregado triturado se produce triturando roca de cantera, piedra bola, guijarros, o grava de gran tamaño. La escoria de alto horno enfriada al aire y triturada también se utiliza como agregado grueso o fino.

1): Un material es una sustancia sólida natural que tiene estructura interna ordenada y una composición química que varia dentro de los

limites muy estrechos. Las rocas (que dependiendo de su origen se pueden clasificar como ígneas, sedimentarias o metamorficas), se componen generalmente de varios materiales. Por ejemplo, el granito contiene cuarzo, feldespato, mica y otro cuantos minerales; la mayor parte de lascalizas consisten en calcita, dolomita y pequeñas cantidades de cuarzo, feldespato y arcilla. El intemperismo y la erosión de las rocas producen partículas de piedra, grava, arena, limo, y arcilla.

El concreto reciclado, o concreto de desperdicio triturado, es una fuente factible de agregados y una realidad económica donde escaseen agregados de calidad.

Los agregados de calidad deben cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril optimo: deben consistir en partículas durables, limpias, duras, resistentes y libres de productos químicos absorbidos, recubrimientos de arcilla y otros materiales finos que pudieran afectar la hidratación y la adherencia la pasta del cemento. Las partículas de agregado que sean desmenuzables o susceptibles de resquebrajarse son indeseables. Los agregado que contengan cantidades apreciables de esquistos o de otras rocas esquistosas, de materiales suaves y porosos, y ciertos tipos de horsteno deberán evitarse en especial, puesto que tiene baja resistencia al intemperismo y pueden ser causa de defectos en la superficie tales como erupciones.

GRANULOMETRIA

La granulometria es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices (normaASTM C 136). El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varian desde la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm.

Los números de tamaño (tamaños de granulometria), para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a traves de un arreglo de mallas. Para la construcción de vías terrestres, la norma ASTM D 448 enlista los trece números de tamaño de la ASTM C 33, mas otros seis números de tamaño para agregado grueso. La arena o agregado fino solamente tine un rango de tamaños de partícula.

La granulometria y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto.   

GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS FINOS

Depende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla, y el tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas mas pobres, o cuando se emplean agregados gruesos de tamaño pequeño, la granulometria que mas se aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada criba resulta lo mas conveniente para lograr una buena trabajabilidad. En general, si la relación agua - cemento se mantiene constante y la relación de agregado fino a grueso se elige correctamente, se puede hacer uso de un amplio rango de granulometria sin tener un efecto apreciable en la resistencia.

Entre mas uniforme sea la granulometria , mayor sera la economía.

Estas especificaciones permiten que los porcentajes minimos (en peso) del material que pasa las mallas de 0.30mm (No. 50) y de 15mm (No. 100) sean reducidos a 15% y 0%, respectivamente, siempre y cuando:

1): El agregado que se emplee en un concreto que contenga mas de 296 Kg de cemento por metro cubico cuando el concreto no tenga inclusion de aire.

2): Que el modulo de finura no sea inferior a 2.3 ni superior a 3.1, el agregado fino se deberá rechazar a menos de que se hagan los ajustes adecuados en las proporciones el agregado fino y grueso.

Las cantidades de agregado fino que pasan las mallas de 0.30 mm (No. 50) y de 1.15 mm (No. 100), afectan la trabajabilidad, la textura superficial, y el sangrado del concreto.

El modulo de finura (FM) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene, conforme a la norma ASTM C 125, sumando los porcentajes acumulados en peso de los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma entre 100.

El modulo de finura es un índice de la finura del agregado entre mayor sea el modo de finura, mas grueso sera el agregado.

El modulo de finura del agregado fino es útil para estimar las proporciones de los de los agregados finos y gruesos en las mezclas de concreto.

GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS GRUESOS

El tamaño máximo del agregado grueso que se utiliza en el concreto tiene su fundamento en la economía. Comúnmente se necesita mas agua y cemento para agregados de tamaño pequeño que para tamaños mayores, para revenimiento de aproximadamente 7.5 cm para un amplio rango de tamaños de agregado grueso.

El numero de tamaño de la granulometría (o tamaño de la granulometría). El numero de tamaño se aplica a la cantidad colectiva de agregado que pasa a través de un arreglo mallas.

El tamaño máximo nominal de un agregado, es el menor tamaño de la malla por el cual debe pasar la mayor parte del agregado. La malla de tamaño máximo nominal, puede retener de 5% a 15% del del agregado dependiendo del numero de tamaño. Por ejemplo, el agregado de numero de tamaño 67 tiene un tamaño máximo de 25 mm y un tamaño máximo nominal de 19 mm. De noventa a cien por ciento de este agregado debe pasar la malla de 19 mm y todas sus partículas deberán pasar la malla 25 mm.

Por lo común el tamaño máximo de las partículas de agregado no debe pasar:

1): Un quinto de la dimensión mas pequeña del miembro de concreto.

2): Tres cuartos del espaciamiento libre entre barras de refuerzo.

3): Un tercio del peralte de las losas.

AGREGADO CON GRANULOMETRIA DISCONTINUA

Consisten en solo un tamaño de agregado grueso siendo todas las partículas de agregado fino capaces de pasar a traves de los vacios en el agregado grueso compactado. Las mezclas con granulometria discontinua se utilizan para obtener texturas uniformes en concretos con agregados expuestos. También se emplean en concretos estructurales normales, debido a las posibles mejoras en densidad, permeabilidad, contracción, fluencia, resistencia, consolidación, y para permitir el uso de granulometria de agregados locales.

Para un agregado de 19.0 mm de tamaño máximo, se pueden omitir las partículas de 4.75 mm a 9.52 mm sin hacer al concreto excesivamente aspero o propenso a segregarse. En el caso del agregado de 38.1 mm, normalmente se omiten los tamaños de 4.75 mm a 19.0 mm.

Una elección incorrecta, puede resultar en un concreto susceptible de producir segregación o alveolado debido a un exceso de agregado grueso o en un concreto de baja densidad y alta demanda de agua provocada por un exceso de agregado fino. Normalmente el agregado fino ocupa del 25% al 35% del volumen del agregado total. Para un acabado terso al retirar la cimbra, se puede usar un porcentaje de agregado fino respecto del agregado total ligeramente mayor que para un acabado con agregado expuesto, pero ambos utilizan un menor contenido de agregado fino que las mezclas con granulometria continua. El contenido de agregado fino depende del contenido del cemento, del tipo de agregado, y de la trabajabilidad.

Para mantener la trabajabilidad normalmente se requiere de inclusion de aire puesto que las mezclas con granulometria discontinua con revenimiento bajo hacen uso de un bajo porcentaje de agregado fino y a falta de aire incluido producen mezclas asperas.

Se debe evitar la segregación de las mezclas con granulometria discontinua, restringiendo el revenimiento al valor mínimo acorde a una buena consolidación. Este puede variar de cero a 7.5 cm dependiendo del espesor de la sección, de la cantidad de refuerzo, y de la altura de colado.

Si se requiere una mezcla áspera, los agregados con granulometria discontinua podrían producir mayores resistencias que los agregados normales empleados con contenidos de cemento similares.

Sin embargo, cuando han sido proporcionados adecuadamente, estos concretos se consolidan fácilmente por vibración.

FORMA DE PARTÍCULA Y TEXTURA SUPERFICIAL

Para producir un concreto trabajable, las partículas elongadas, angulares, de textura rugosa necesitan mas agua que los agregados compactos, redondeados y lisos. En consecuencia, las partículas de agregado que son angulares, necesitan un mayor contenido de cemento para mantener la misma relación agua - cemento.

La adherencia entre la pasta de cemento y un agregado generalmente aumenta a medida que las partículas cambian de lisas y redondeadas a rugosas y angulares.   

PESO VOLUMETRICO Y VACIOS

El peso volumétrico (también llamado peso unitario o densidad en masa) de un agregado, es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con un volumen unitario especificado.

PESO ESPECIFICO

El peso especifico (densidad relativa) de un agregado es la relación de su peso respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por inmersión). Se usa en ciertos cálculos para proporcionamiento de mezclas y control, por ejemplo en la determinacion del volumen absoluto ocupado por el agregado.   

ABSORCIÓN Y HUMEDAD SUPERFICIAL

La absorción y humedad superficial de los agregados se debe determina de acuerdo con las normas ASTM C 70, C 127, C128 y C 566 de manera que se pueda controlar el contenido neto de agua en el concreto y se puedan determinar los pesos correctos de cada mezcla.

PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS DE CONCRETO NORMAL

El objetivo al diseñar una mezcla de concreto consiste en determinar la combinación mas practica y económica de los materiales con los que se dispone, para producir un concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de su uso. Para lograr tal objetivo, una mezcla de concreto Ben proporcionada deberá poseer las propiedades siguientes:

1): En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable.

2): En el concreto endurecido, durabilidad, resistencia y presentación uniforme.

3): Economía.

ELECCION DE LAS CARACTERISTICAS DE LA MEZCLA

En base al uso que se propone dar al concreto, a las condiciones de exposición, al tamaño y forma de lo miembros, y a las propiedades físicas del concreto (tales como la resistencia), que se requieren para la estructura.

RELACIÓN ENTRE LA RELACIÓN AGUA - CEMENTO Y LA RESISTENCIA

A pesar de ser una caracteristica importante, otras propiedades tales como la durabilidad, la permeabilidad, y la resistencia al desgaste

pueden tener igual o mayor importancia.

El concreto se vuelve mas resistente con el tiempo, siempre y cuando exista humedad disponible y se tenga una temperatura favorable. Por tanto, la resistencia a cualquier edad particular no s tanto función de la relación agua - cemento como lo es del grado de hidratación que alcance el cemento.

CONCLUSIÓN

Aunque desde los primeros casos del concreto siempre hubo interés por su durabilidad fue en las ultimas décadas cuando adquirió mayor relevancia por las erogaciones requeridas para dar mantenimiento a las numerosas estructuras que se deterioraron prematuramente. Durante algún tiempo, este problema se asocio principalmente con los efectos dañinos al resultar de los ciclo de congelación y deshielo del concreto, por lo cual no se le considero la debida importancia en las regiones que por su situación geográficos no experimenta clima invernal severo.

La moderna tecnología del concreto exige que la estructura del concreto resulte tan resistente como se desee y que a la vez soporte las condiciones de exposición y servicios a la que severa sometido durante su vida útil.

Para lograr lo anterior se requiere de los conocimientos del comportamiento de todos los ingredientes que interviene en el concreto y su correcta dosificación

http://html.rincondelvago.com/concreto.html

agregados para concreto

Los agregados finos y gruesos ocupan comúnmente de 60% a 75% del volumen del concreto (70% a 85% en peso), e influyen notablemente en las propiedades del concreto recién mezclado y endurecido, en las proporciones de la mezcla, y en la economía. Los agregados finos comúnmente consisten en arena natural o piedra triturada siendo la mayoría de sus partículas menores que 5mm.

Los agregados gruesos consisten en una grava o una combinación de grava o agregado triturado cuyas partículas sean predominantemente mayores que 5mm y generalmente entre 9.5 mm y 38mm. Algunos depósitos naturales de agregado, a veces llamados gravas de mina, rió, lago o lecho marino. El agregado triturado se produce triturando roca de cantera, piedra bola, guijarros, o grava de gran tamaño. La escoria de alto horno enfriada al aire y triturada también se utiliza como agregado grueso o fino.

Un material es una sustancia sólida natural que tiene estructura interna ordenada y una composición química que varia dentro de los limites muy estrechos. Las rocas (que dependiendo de su origen se pueden clasificar como ígneas, sedimentarias o metamorficas), se componen generalmente de varios materiales. Por ejemplo, el granito contiene cuarzo, feldespato, mica y otro cuantos minerales; la mayor parte de las calizas consisten en calcita, dolomita y pequeñas cantidades de cuarzo, feldespato y arcilla. El intemperismo y la erosión de las rocas producen partículas de piedra, grava, arena, limo, y arcilla. El concreto reciclado, o concreto de desperdicio triturado, es una fuente factible de agregados y una realidad económica donde escaseen agregados de calidad. Los agregados de calidad deben cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril optimo: deben consistir en partículas durables, limpias, duras, resistentes y libres de productos químicos absorbidos, recubrimientos de arcilla y otros materiales finos que pudieran afectar la hidratación y la adherencia la pasta del cemento. Las partículas de agregado que sean desmenuzables o susceptibles de resquebrajarse son indeseables. Los agregado que contengan cantidades apreciables de esquistos o de otras rocas esquistosas, de materiales suaves y porosos, y ciertos tipos de horsteno deberán evitarse en especial, puesto que tiene baja resistencia al intemperismo y pueden ser causa de defectos en la superficie tales como erupciones.

La granulometria es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma ASTM C 136). El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de

tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varian desde la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm.

Los números de tamaño (tamaños de granulometria), para el agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a traves de un arreglo de mallas. Para la construcción de vías terrestres, la norma ASTM D 448 enlista los trece números de tamaño de la ASTM C 33, mas otros seis números de tamaño para agregado grueso. La arena o agregado fino solamente tine un rango de tamaños de partícula.La granulometria y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto.

GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS FINOSDepende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla, y el tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas mas pobres, o cuando se emplean agregados gruesos de tamaño pequeño, la granulometria que mas se aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada criba resulta lo mas conveniente para lograr una buena trabajabilidad. En general, si la relación agua – cemento se mantiene constante y la relación de agregado fino a grueso se elige correctamente, se puede hacer uso de un amplio rango de granulometria sin tener un efecto apreciable en la resistencia. Entre mas uniforme sea la granulometria , mayor sera la economía. Estas especificaciones permiten que los porcentajes minimos (en peso) del material que pasa las mallas de 0.30mm (No. 50) y de 15mm (No. 100) sean reducidos a 15% y 0%, respectivamente, siempre y cuando:

1): El agregado que se emplee en un concreto que contenga mas de 296 Kg de cemento por metro cubico cuando el concreto no tenga inclusion de aire.2): Que el modulo de finura no sea inferior a 2.3 ni superior a 3.1, el agregado fino se deberá rechazar a menos de que se hagan los ajustes adecuados en las proporciones el agregado fino y grueso.

Las cantidades de agregado fino que pasan las mallas de 0.30 mm (No. 50) y de 1.15 mm (No. 100), afectan la trabajabilidad, la textura superficial, y el sangrado del concreto. El modulo de finura (FM) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene, conforme a la norma ASTM C 125, sumando los porcentajes acumulados en peso de los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma entre 100. El modulo de finura es un índice de la finura del agregado entre mayor sea el modo de finura, mas grueso sera el agregado. El modulo de finura del agregado fino es útil para estimar las proporciones de los de los agregados finos y gruesos en las mezclas de concreto.

GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS GRUESOSEl tamaño máximo del agregado grueso que se utiliza en el concreto tiene su fundamento en la economía. Comúnmente se necesita mas agua y cemento para agregados de tamaño pequeño que para tamaños mayores, para revenimiento de aproximadamente 7.5 cm para un amplio rango de tamaños de agregado grueso.

El numero de tamaño de la granulometría (o tamaño de la granulometría). El numero de tamaño se aplica a la cantidad colectiva de agregado que pasa a través de un arreglo mallas. El tamaño máximo nominal de un agregado, es el menor tamaño de la malla por el cual debe pasar la mayor parte del agregado. La malla de tamaño máximo nominal, puede retener de 5% a 15% del del agregado dependiendo del numero de tamaño. Por ejemplo, el agregado de numero de tamaño 67 tiene un tamaño máximo de 25 mm y un tamaño máximo nominal de 19 mm. De noventa a cien por ciento de este agregado debe pasar la malla de 19 mm y todas sus partículas deberán pasar la malla 25 mm. Por lo común el tamaño máximo de las partículas de agregado no debe pasar:1): Un quinto de la dimensión mas pequeña del miembro de concreto.2): Tres cuartos del espaciamiento libre entre barras de refuerzo.3): Un tercio del peralte de las losas.

AGREGADO CON GRANULOMETRÍA DISCONTINUAConsisten en solo un tamaño de agregado grueso siendo todas las partículas de agregado fino capaces de pasar a traves de los vacios en el agregado grueso compactado. Las mezclas con granulometria discontinua se utilizan para obtener texturas uniformes en concretos con agregados expuestos. También se emplean en concretos estructurales normales, debido a las posibles mejoras en densidad, permeabilidad, contracción, fluencia, resistencia, consolidación, y para permitir el uso de granulometría de agregados locales. Para un agregado de 19.0 mm de tamaño máximo, se pueden omitir las partículas de 4.75 mm a 9.52 mm sin hacer al concreto excesivamente aspero o propenso a segregarse. En el caso del agregado de 38.1 mm, normalmente se omiten los tamaños de 4.75 mm a 19.0 mm. Una elección incorrecta, puede resultar en un concreto susceptible de producir segregación o alveolado debido a un exceso de agregado grueso o en un concreto de baja densidad y alta demanda de agua provocada por un exceso de agregado fino. Normalmente el agregado fino ocupa del 25% al 35% del volumen del agregado total. Para un acabado terso al retirar la cimbra, se puede usar un porcentaje de agregado fino respecto del agregado total ligeramente mayor que para un acabado con agregado expuesto, pero ambos utilizan un menor contenido de agregado fino que las mezclas con granulometria continua. El contenido de agregado fino depende del contenido del cemento, del tipo de agregado, y de la trabajabilidad.Para mantener la trabajabilidad normalmente se requiere de inclusion de aire puesto que las mezclas con granulometria discontinua con revenimiento bajo hacen uso de un bajo porcentaje de agregado fino y a falta de aire incluido producen mezclas asperas.

Se debe evitar la segregación de las mezclas con granulometria discontinua, restringiendo el revenimiento al valor mínimo acorde a una buena consolidación. Este puede variar de cero a 7.5 cm dependiendo del espesor de la sección, de la cantidad de refuerzo, y de la altura de colado. Si se requiere una mezcla áspera, los agregados con granulometria discontinua podrían producir mayores resistencias que los agregados normales empleados con contenidos de cemento similares. Sin embargo, cuando han sido proporcionados adecuadamente, estos concretos se consolidan fácilmente por vibración.

GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS GRUESOSEl tamaño máximo del agregado grueso que se utiliza en el concreto tiene su fundamento en la economía. Comúnmente se necesita mas agua y cemento para agregados de tamaño pequeño que para tamaños mayores, para revenimiento de aproximadamente 7.5 cm para un amplio rango de tamaños de agregado grueso.

El numero de tamaño de la granulometría (o tamaño de la granulometría). El numero de tamaño se aplica a la cantidad colectiva de agregado que pasa a través de un arreglo mallas. El tamaño máximo nominal de un agregado, es el menor tamaño de la malla por el cual debe pasar la mayor parte del agregado. La malla de tamaño máximo nominal, puede retener de 5% a 15% del del agregado dependiendo del numero de tamaño. Por ejemplo, el agregado de numero de tamaño 67 tiene un tamaño máximo de 25 mm y un tamaño máximo nominal de 19 mm. De noventa a cien por ciento de este agregado debe pasar la malla de 19 mm y todas sus partículas deberán pasar la malla 25 mm. Por lo común el tamaño máximo de las partículas de agregado no debe pasar:1): Un quinto de la dimensión mas pequeña del miembro de concreto.2): Tres cuartos del espaciamiento libre entre barras de refuerzo.3): Un tercio del peralte de las losas.

AGREGADO CON GRANULOMETRÍA DISCONTINUAConsisten en solo un tamaño de agregado grueso siendo todas las partículas de agregado fino capaces de pasar a traves de los vacios en el agregado grueso compactado. Las mezclas con granulometria discontinua se utilizan para obtener texturas uniformes en concretos con agregados expuestos. También se emplean en concretos estructurales normales, debido a las posibles mejoras en densidad, permeabilidad, contracción, fluencia, resistencia, consolidación, y para permitir el uso de granulometría de agregados locales. Para un agregado de 19.0 mm de tamaño máximo, se pueden omitir las partículas de 4.75 mm a 9.52 mm sin hacer al concreto excesivamente aspero o propenso a segregarse. En el caso del agregado de 38.1 mm, normalmente se omiten los tamaños de 4.75 mm a 19.0 mm. Una elección incorrecta, puede resultar en un concreto

susceptible de producir segregación o alveolado debido a un exceso de agregado grueso o en un concreto de baja densidad y alta demanda de agua provocada por un exceso de agregado fino. Normalmente el agregado fino ocupa del 25% al 35% del volumen del agregado total. Para un acabado terso al retirar la cimbra, se puede usar un porcentaje de agregado fino respecto del agregado total ligeramente mayor que para un acabado con agregado expuesto, pero ambos utilizan un menor contenido de agregado fino que las mezclas con granulometria continua. El contenido de agregado fino depende del contenido del cemento, del tipo de agregado, y de la trabajabilidad.Para mantener la trabajabilidad normalmente se requiere de inclusion de aire puesto que las mezclas con granulometria discontinua con revenimiento bajo hacen uso de un bajo porcentaje de agregado fino y a falta de aire incluido producen mezclas asperas.

Se debe evitar la segregación de las mezclas con granulometria discontinua, restringiendo el revenimiento al valor mínimo acorde a una buena consolidación. Este puede variar de cero a 7.5 cm dependiendo del espesor de la sección, de la cantidad de refuerzo, y de la altura de colado. Si se requiere una mezcla áspera, los agregados con granulometria discontinua podrían producir mayores resistencias que los agregados normales empleados con contenidos de cemento similares. Sin embargo, cuando han sido proporcionados adecuadamente, estos concretos se consolidan fácilmente por vibración.

http://www.todoarquitectura.com/v2/foros/topic.asp?Topic_ID=20668

DIVERSOS TIPOS DE CEMENTO HOLCIM APASCOFuente: Holcim ApascoHolcim Apasco pone a disposición de la Industria de la Construcción diversos tipos de cemento de la más alta calidad, homologados a la Norma Mexicana del Cemento

En sus fichas técnicas, que aquí destacamos, encontrarás las características generales de cada uno de ellos, así como sus características físico-químicas, aplicaciones y ventajas.

Definición: Es un mineral finamente molido, usualmente de color grisáceo extraído de rocas calizas, que al triturarse hasta convertirse en polvo y ser mezclado con agua, tiene la propiedad de endurecer.

• Mortero Maestro - Especialmente diseñado para elaborar trabajos de albañilería, donde la plasticidad, cohesión y el tiempo de trabajabilidad son importantes.

• Cemento Portland Compuesto CPC 30R - Recomendado para la construcción de todo tipo de obra o para la elaboración de elementos de concreto en donde no se tiene ningún requisito especial.

• Cemento Portland Ordinario CPO 40R - Recomendado en la elaboración de elementos y estructuras de concreto que requieren altas resistencias iniciales y finales.

• Cemento Clase H-HSR - El cemento Portland Holcim Apasco Clase H-HSR es un producto de muy alta resistencia a los sulfatos, baja reactividad álcali-agregado y muy bajo calor de hidratación diseñado especialmente para ser empleado en obras petroleras y geotérmicas.

• Cemento Portland Ordinario (CPO 30RS/BRA) - Cemento Portland Ordinario Holcim Apasco, clase resistente 30, resistente a los sulfatos de baja reactividad álcali-agregado.

• Cemento Portland Ordinario CPO 30RB - Recomendado para la construcción de obras arquitectónicas y la elaboración de elementos para fines ornamentales o decorativos que requieren de acabados aparentes finos y resistentes de gran calidad.

• Cemento Portland Compuesto 40 (CPC 40) - Ideal para la producción de elementos y estructuras de concreto en las que la adquisición de resistencia inicial y final es importante.

Acerca de Holcim Apasco

Holcim Apasco produce y comercializa cemento, agregados (grava y arena), concreto premezclado y otros

productos y servicios para la construcción. La empresa tiene presencia a nivel nacional a través de 6 plantas de cemento con una capacidad instalada actual para producir 11.1 millones de toneladas anuales, 23 centros de distribución de cemento, 2 terminales marítimas, más de 100 plantas de concreto premezclado, 5 plantas de agregados, y un Centro Tecnológico del Concreto.

Holcim Apasco forma parte de Grupo Holcim, uno de los líderes mundiales en cemento, agregados (grava y arena), concreto premezclado, y asfalto, incluyendo sus servicios. El Grupo tiene participaciones mayoritarias y minoritarias en alrededor de 70 países en todos los continentes.

http://noticias.arquired.com.mx/shwArt.ared?idArt=399

Revista ingeniería de construcciónversión On-line ISSN 0718-5073

Rev. ing. constr. v.25 n.2 Santiago ago. 2010

doi: 10.4067/S0718-50732010000200003

Revista Ingeniería de Construcción Vol. 25 N°2, Agosto de 2010www.ing.puc.cl/ric   PAG. 215-240

Caracterización morfológica de agregados para concreto mediante el análisis de imágenes

Maria Patricia León , Fernando Ramirez**

*Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá. COLOMBIA

** Universidad de Los Andes, Bogotá. COLOMBIA

Dirección de Corespondencia:

RESUMEN

La morfología de los agregados influye en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido, sin embargo no se ha establecido una correlación entre parámetros de forma y características del concreto de manera que la incidencia de la forma sea tenida en cuenta en el diseño de la mezcla. La medición de la forma por los métodos tradicionales es subjetiva, por esta razón últimamente se han utilizado tecnologías de análisis de imágenes para determinar las características de forma de las partículas. En este estudio se determinaron las características morfológicas de diferentes agregados usando los métodos tradicionales y el de análisis de imágenes con los descriptores de Fourier, y se determinaron las propiedades mecánicas de concreto preparado con agregados de diferente forma con el fin de evaluar la influencia de esta en las propiedades del concreto fresco y endurecido. Los resultados indican que las propiedades mecánicas no se ven afectadas de manera importante por la forma de los agregados, sin embargo, influye significativamente en la trabajabilidad.

Palabras Clave: Concreto, morfología de agregados, análisis de imágenes, resistencia a la compresión,

trabajabilidad

1. Introducción

Los agregados pétreos son componentes fundamentales del concreto hidráulico, del concreto asfáltico y de las bases granulares. Sus características afectan no solo las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido sino también el costo del mismo. Los agregados conforman entre el 70% y el 80% del volumen del concreto, razón por la cual es importante conocer sus propiedades y la influencia de las mismas en las propiedades del concreto para optimizar no solo su uso y explotación, sino también el diseño de mezclas de concreto.

Las características de los agregados en cuanto a su forma, textura y gradación influyen en la trabajabilidad, en el acabado, en la exudación y en la segregación del concreto fresco y afectan la resistencia, la rigidez, la retracción, la densidad, la permeabilidad y durabilidad del concreto en estado sólido (Quiroga, 2003).

El componente más costoso del concreto es el cemento. La pasta de cemento (cemento y agua) es el elemento que llena los vacíos entre los agregados, provee la trabajabilidad del concreto en estado fresco y proporciona la adherencia o pega entre los agregados una vez el concreto se endurece. El porcentaje de vacíos de una mezcla de agregados está principalmente relacionado con su gradación, forma y textura (De Larrard, 1999). Los vacíos generados en mezclas de agregados con partículas aplanadas y alargadas generalmente son mayores que en mezclas con partículas redondeadas y por lo tanto la demanda de pasta de estas últimas para alcanzar una trabajabilidad dada y para obtener una adecuada pega entre agregados será menor. El uso de dosificaciones bajas de pasta (dentro de ciertos límites), además de la reducción en costos de producción, tiende a generar menos problemática relacionada con fisuración, calor de hidratación, y durabilidad. En las últimas décadas técnicas de análisis de imágenes han sido utilizadas para evaluar la forma y la textura de partículas. A partir de estas técnicas se han obtenido índices de forma, angularídad y textura que definen cuantitativamente estas propiedades. Los métodos de diseño de mezclas de concreto usados en la actualidad no consideran de una manera directa el efecto de la forma y de la textura de los agregados, por ejemplo en el caso del método de diseño del ACI 211.1 (1991) se tiene en cuenta parcialmente el efecto de la forma al involucrar el módulo de finura de las arenas y la masa unitaria compacta de los agregados, sin embargo este método no establece variaciones en la cantidad de agua debido a estos factores. Esta problemática sumada a las limitaciones con las que cuentan algunas ciudades en cuanto al suministro de agregados por fuentes de explotación insuficientes, el alto costo económico y el impacto ambiental generado por la explotación, hacen que sea necesario conocer de manera precisa las características de los agregados y la influencia de las mismas en las propiedades del concreto de tal manera que esta información sea considerada de manera explícita y racional en el proceso de diseño de mezclas de concreto.

El objetivo general de este estudio es la caracterización morfológica de los agregados usados para mezclas de concreto hidráulico y la estimación de su influencia en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido. Este proyecto comprende la caracterización físico-mecánica de agregados triturados de diferentes fuentes usados en la producción de concretos en Bogotá, el registro e interpretación de imágenes digitales de los agregados de cada una de las fuentes seleccionadas para obtener sus características de forma, la caracterización del concreto en estado fresco (asentamiento), y la caracterización mecánica del concreto endurecido (módulo de elasticidad y resistencia a la compresión), para finalmente evaluar la influencia de las características morfológicas de los agregados en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido.

2. Marco teórico

2.1 Efecto de la forma de los agregados en el concreto

Las características de los agregados tienen un efecto significativo en el comportamiento del concreto en estado

fresco y endurecido. Las principales características de los agregados que afectan las propiedades del concreto son forma y textura, gradación, absorción, mineralogía, resistencia y módulo de elasticidad, tamaño máximo, gravedad específica, resistencia al ataque de sulfatos y dureza. En la medida en que se determine la influencia de cada una de estas propiedades en el comportamiento del concreto, será posible realizar diseños de mezclas más económicos.

Para lograr una mezcla de concreto óptima se requieren entre otras condiciones que la compacidad de la mezcla de agregados sea la máxima posible con una trabajabilidad adecuada de forma que se minimice la cantidad de pasta de cemento requerida para la pega de los agregados. Igualmente se requiere que sus componentes satisfagan características que permitan que la mezcla de concreto sea durable y cumpla con los requisitos de trabajabilidad y resistencia establecidos durante el diseño. La estimación de la compacidad de una mezcla granular es un problema fundamental para el manejo y conocimiento del concreto (Andersen y Johansen, 1991), y depende de 3 parámetros fundamentales: tamaño y distribución de los granos, forma de los granos (morfología y textura) y método de compactación de la mezcla de concreto.

A mayor contenido de vacíos el concreto requiere más pasta de cemento. Se ha encontrado que el requerimiento de pasta de cemento se reduce alrededor de 4% a 5% cuando se utiliza agregado cúbico en vez de agregado alargado y aplanado (Hudson, 1998). Así mismo, como la forma de las partículas afecta la compacidad de la mezcla de agregado, esta tiene una alta incidencia en la demanda de pasta de cemento y por lo tanto en los costos del concreto, y afecta también la trabajabilidad y las propiedades mecánicas concreto. La forma y textura de los agregados afectan la masa unitaria compacta y por lo tanto juegan un papel importante en el desempeño del mortero y del concreto en estado fresco y puede afectar indirectamente su resistencia al afectar la colocación y compactación del concreto.

2.1.1 Efecto de la forma de los agregados en las propiedades del concreto fresco

La forma de las partículas afecta la trabajabilidad y colocación del concreto en estado fresco. El requerimiento de pasta de cemento de la mezcla de concreto está asociado a la superficie específica de los agregados. Las partículas con una superficie específica menor como las de forma cúbica o redondeada requieren menos pasta de cemento para alcanzar la misma trabajabilidad que una mezcla de concreto producida con agregados de mayor superficie específica como aquellos que contienen partículas elongadas y aplanadas (Shilstone, 1999). Adicionalmente, las partículas aplanadas, alargadas, angulares y rugosas al acomodarse tienen un alto contenido de vacíos, que hacen que la mezcla requiera de más arena para proporcionar un concreto manejable. Cuando esto sucede, la finura de la mezcla de agregados es mayor, es decir que tiene una superficie específica mayor, y por ende el requerimiento de pasta incrementa (Legg, 1998). Además de tener un efecto directo sobre la trabajabilidad de la mezcla, las partículas aplanadas, alargadas, angulares y rugosas producen mezclas que dificultan el acabado superficial del concreto, así como su compactación. Aunque la textura superficial afecta la trabajabilidad, su influencia no es tan representativa como la que tiene la gradación y la forma de los agregados (Galloway, 1994). La demanda de agua en una mezcla de concreto también esta influenciada por la forma y textura de los agregados. Una demanda mayor de agua para obtener una trabajabilidad dada, reduce la resistencia y aumenta la exudación del concreto.

2.1.2 Efecto de la forma de los agregados en las propiedades del concreto endurecido

La forma y la textura de los agregados además de afectar significativamente la trabajabilidad del concreto en estado fresco, tienen un efecto en la resistencia y la durabilidad de concreto endurecido. La textura afecta la adherencia entre las partículas gruesas y la matriz de mortero reflejándose en la variación de la resistencia. Las partículas rugosas tienden a generar mayores resistencias que las partículas lisas (Kaplan, 1959), especialmente la resistencia a la flexión (Galloway, 1994). Sin embargo, las partículas rugosas incrementan la demanda de agua para una trabajabilidad dada reduciendo de esta forma la resistencia y la durabilidad.

La durabilidad está asociada a un contenido bajo de agua, por esta razón los agregados angulares, aplanados y alargados afectan negativamente la durabilidad del concreto ya que incrementan la demanda de agua. En el

caso de concretos usados en pavimentos, las partículas aplanadas ubicadas cerca de la superficie impiden la exudación de agua del mortero ubicado bajo la partícula, causando deterioro de la superficie y por lo tanto disminución de la durabilidad del mismo (Kosmatka, 1994).

Alexander (1996) estableció que la forma y la textura de los agregados tienen un efecto directo en la resistencia influenciando las concentraciones de esfuerzo en el material compuesto y el grado de microfisuras y fisuras antes y después de la falla. Mehta y Monteiro (1993) encontraron además que la forma y la textura de los agregados afectan la forma de la curva esfuerzo -deformación del concreto ya que la morfología de los agregados influencia la generación de microfisuras en la zona de transición. La influencia de la forma de los agregados en la resistencia del concreto es controversial. A pesar de que se ha observado que concretos fabricados con agregados con diferentes formas y un contenido de cemento dado pueden alcanzar niveles de resistencia similares, algunos autores aseguran que los concretos producidos con agregados de forma redondeada y cúbica tienden a producir mayores resistencias que agregados alargados y aplanados (Shilstone, 1990).

Por lo expuesto anteriormente, existen diferentes especificaciones que limitan el contenido de partículas alargadas o aplanadas en agregados usados en la producción de concreto. Por ejemplo las normativas españolas del concreto especifican que el porcentaje en peso de partículas aplanadas debe ser menor al 35% del peso total del concreto. La norma británica estipula que este porcentaje debe ser menor a 40 %.

Las especificaciones del Instituto de Desarrollo Urbano de Bogotá establecen que el porcentaje máximo de partículas alargadas y aplanadas debe ser del 15% al 20% dependiendo del tipo de tráfico.

2.2 Análisis de forma de partículas

La forma, la angularidad o redondez, y la textura superficial son tres conceptos relacionados con el análisis morfológico que representan las variaciones geométricas espaciales en diferentes escalas dimensionales (Figura 1). La forma representa la variación espacial en la escala de dimensión grande, la angularidad o redondez representa la variación en la escala de dimensión media, y la textura superficial representa la variación en la dimensión pequeña (Barret, 1980).

Figura 1. Terminología de forma de la partícula (Barret, 1980)

Las mediciones de la forma de los agregados para el concreto, han sido ampliamente realizadas por medio de métodos manuales con el uso de calibradores de alargamiento y aplanamiento. Esas medidas no sólo son demoradas, sino que también son altamente subjetivas. Debido a su ineficiencia y costo, estas mediciones tienden a no ser suficientemente representativas para obtener un resultado estadísticamente válido (Maerz y

Zhou, 1999). Existen tecnologías como el procesamiento de imágenes que podrían incrementar la exactitud y la eficiencia de estas mediciones, las cuales están siendo actualmente desarrolladas para medir la forma de los agregados de manera que puedan ser implementadas para su uso común.

2.2.1 Métodos de medición manual

índice de aplanamiento y alargamiento de agregados

El índice de aplanamiento de una fracción de agregado, se calcula como el porcentaje en peso de las partículas que la conforman cuya dimensión mínima es inferior a un valor dado de la dimensión media de la fracción. El índice de alargamiento de una fracción de agregado, se obtiene del porcentaje en peso de las partículas que la conforman cuya dimensión máxima (longitud) es superior a un valor dado de la dimensión media de la fracción. Por ejemplo la norma del Instituto Nacional de Vías de Colombia INV E-230 (1998), define como índice de aplanamiento de una fracción de agregado, el porcentaje en peso de las partículas que la forman cuya dimensión mínima (espesor) es inferior a 3/5 de la dimensión media de la fracción y se define como índice de alargamiento de una fracción de agregado, el porcentaje en peso de las partículas que la forman cuya dimensión máxima (longitud) es superior a 9/5 de la dimensión media de la fracción.

Contenido de vacíos de agregado fino en estado suelto

Este método describe la determinación del contenido de vacíos de una muestra de agregado en estado suelto. Al comparar el valor del contenido de vacíos de diferentes agregados con la misma gradación puede obtenerse un indicador de la angularidad, esfericidad y textura superficial de las partículas.

índice de forma y textura de agregados

Con este método de ensayo se puede obtener un valor relativo de la forma y textura de los agregados. Este procedimiento ha sido usado para indicar los efectos de estas características en la compactación y la resistencia de mezclas de concreto. El ensayo consiste en obtener el porcentaje de vacíos de cada fracción del material con diferente grado de compactación, para después calcular el índice de forma del agregado. El valor de índice de la partícula se obtiene como:

 (1)

Donde, Ia es el valor de índice de la partícula, Y V10 Y V50 son el porcentaje de vacíos en cada fracción del material compactadas con 10 y 50 golpes por capa respectivamente.

2.2.2 Métodos de medición de la forma por medio de análisis de imágenes

El procesamiento y análisis de imágenes digitales ha venido siendo utilizado desde 1960. Con el desarrollo de tecnologías de computadores, la aplicación de técnicas de análisis digital se ha diversificado a diferentes áreas. En la ingeniería civil, se han implementado técnicas de captura y análisis de imágenes en la detección y análisis de esfuerzos de tensión, establecimiento de condiciones estructurales, transporte de sedimentos en corrientes, transporte de contaminantes en medios porosos, deformaciones de suelos, granulóme trías, análisis de forma de partículas, y en la reconstrucción y simulación de estructuras granulares. Se han realizado varios intentos para caracterizar la forma de las partículas mediante el análisis de imágenes. Algunos métodos se han concentrado en medir la forma en general mientras otros han comparado la angularidad con la redondez y también la textura entre diferentes formas (Barret, 1980). Históricamente la medición de la forma de las partículas en la mecánica de suelos se ha realizado mediante cartas normalizadas contra las cuales se compara cada partícula individualmente. En la última década se han usado técnicas avanzadas de imágenes como tomografías de rayos

X y resonancia magnética para el estudio de las estructuras de materiales granulares.

La caracterización de forma de los agregados y su influencia en las propiedades del concreto fresco y endurecido son el principal objetivo de esta investigación. Es por esto que el análisis de imágenes se realiza usando el método de Descriptores de Fourier el cual representa la forma de las partículas de manera adecuada.

Análisis de Fourier

El método de Fourier (R,θ) ha sido usado para la determinación de algunos parámetros relacionados con la forma de la partícula. En la teoría general del análisis morfológico de Fourier el perfil o contorno de una partícula (Figura 2) se representa mediante la Ecuación 2 en términos de series de Fourier (Bowman, E. et al., 2000).

(2)

Siendo a el radio promedio de la partícula, los términos (amcos mθ;+bmsen mθ) describen las características de un perfil de partícula específico, donde am y bm representan magnitudes y m representa la frecuencia, y R(θ) es el radio de la partícula para un ángulo θ. La forma de la partícula se describe mediante los siguientes tres parámetros:

    (3)

 (4)

 (5)

Donde Am2=am

2+bm2 y nl,n2, y n3 son frecuencias limites que separan forma, angularidad, y textura

respectivamente. Wang et al. (2005) reportaron para partículas con diámetro promedio de 25 mm el rango de frecuencias hasta m=4 definen forma, para m entre 5 y 25 definen angularidad, y para m>25 definen textura.

Figura 2. Partícula con dos posibles valores de radio para un mismo ángulo θ

Una limitante que se presenta en este método son las concavidades que pueden presentarse en el contorno de una partícula y que proporcionan para un mismo ángulo dos posibles valores de R (θ) tal como se observa en laFigura 2. Clark (1981), encontró que podía usarse el método de los descriptores de Fourier para realizar un análisis cuantitativo de la forma de partículas. En este método, el contorno de la partícula es recorrido en el plano complejo a velocidad constante. Se escoge una longitud de paso de tal manera que se obtenga un recorrido completo del contorno de la partícula en un tiempo 2& con un número de pasos 2k. La función compleja obtenida es la mostrada en la Ecuación 6.

(6)

Donde x y y son las coordenadas del contorno de la partícula, N es el número total de descriptores, M es el número total de puntos que describen la partícula, n es el número del descriptor, m es el número índice de un punto de la partícula, a y b son los coeficientes para cada descriptor, e i es el número imaginario. El índice de forma es calculado como la raíz cuadrada de las suma de los cuadrados de los coeficientes a y b.

El número total de puntos seleccionados para definir el perfil determina el número de descriptores que se pueden obtener del análisis de Fourier. La naturaleza compleja de la ecuación (6) implica que los descriptores de orden bajo (n=+1 a +4 y n=-1 a -4) pueden describir la morfología general de la partícula y normalmente tienen coeficientes mayores de acuerdo a la característica descrita. Los valores de los descriptores decaen normalmente hacia los descriptores +64 y -63 (Bowman et al., 2001). Por esta razón en la bibliografía encontrada se seleccionan 128 puntos para realizar el análisis de Fourier. En general se ha encontrado que los primeros 15 descriptores son usualmente suficientes para describir la forma a nivel general (Sonka et a.l, 1993). En el caso de arenas se ha encontrado que tres términos son suficientes para cuantificar la morfología aproximada de la partícula.

Los descriptores n=0,-1,-2 y -3 están relacionados con la forma del material y proporcionan características del radio, la elongación, lo triangular y lo cuadrangular de las partículas, mientras que el descriptor n= +1 proporciona una medida de la asimetría, y los descriptores n=+2 y +3 son descriptores de segundo orden de la elongación y de lo triangular de la partícula. Estos descriptores de segundo orden proporcionan información adicional relacionada con la redondez de las esquinas de la partícula y no acerca de la forma de la misma, por ejemplo un descriptor +3 alto indicaría una partícula triangular con vértices redondeados (Figura 3). Los descriptores 5 a 25 reflejan la naturaleza angular de la partícula y los mayores a 25 están relacionados con la textura superficial (Wang, et al., 2005). Los descriptores típicos de una partícula son presentados en la Figura 3.

3 Metodología

3.1 Materiales

Las fuentes de material seleccionadas para este estudio son de dos procedencias: Guasca y Tunjuelo. En ambos casos el material es triturado, proceso que influencia la morfología de las partículas. Estas fuentes fueron seleccionadas por ser las más usadas en la producción de concreto en Bogotá. Las características físicas de estos materiales fueron determinadas en el laboratorio y se presentan en la Tabla 1. En las Figuras 4 y 5 se muestran las gradaciones de los agregados gruesos y la Figura 6 corresponde a la gradación del agregado fino. Las líneas punteadas que aparecen en estas figuras indican los límites dados por las especificaciones de la ASTM C-33 para agregados utilizados en la producción de concretos.

a)

b)

Figura 3. Descriptores de Fourier típicos de una partícula, a. Forma general de partículas de acuerdo a la descripción morfológica usando descriptores de Fourier, b. Magnitud de los descriptores para una partícula

típica. (Bowman et al., 2001)

Tabla 1. Agregados y características físicas

Dado que el objetivo del estudio es determinar la influencia de la forma en las propiedades del concreto, el principal obstáculo que se presenta es encontrar materiales con formas diferentes pero con propiedades físico-mecánicas similares. Para resolver este inconveniente, se manipula únicamente el agregado grueso de una de las fuentes seleccionadas, separándolo a través de las galgas de alargamiento. De esta forma se obtienen dos materiales con diferente forma pero con las mismas características físico-mecánicas: uno con 100% de partículas alargadas y otro con 0% de partículas alargadas. Adicionalmente se incluye un tercer material correspondiente al agregado sin manipular que contiene el 20% de partículas alargadas1. Esta manipulación fue

realizada en el agregado procedente de la cantera de Guasca, ya que su índice de alargamiento es mayor que el del agregado de la cantera de Tunjuelo. De acuerdo a lo anterior, la Tabla 2 presenta la clasificación de los materiales usados para este estudio.

Figura 4. Gradación agregado grueso Guasca

Figura 5. Gradación agregado grueso cantera Tunjuelo

Figura 6. Gradación agregado fino cantera Tunjuelo

Figura 7. Combinación óptima de agregados

El cemento utilizado para el desarrollo de las pruebas es cemento Argos - El cairo Tipo I Bulto, cuyo peso especifico determinado en el laboratorio usando el método de Le Chatelier es 2.97 g/cm3.

3.2 Diseño de mezcla

En Bogotá la mayoría de diseños de mezcla se realiza basándose en el método ACI 211.1. Sin embargo se ha

encontrado que muy pocos agregados de Bogotá cumplen con las especificaciones dadas en este método. Este método proporciona los agregados de acuerdo al tamaño máximo del agregado a la masa unitaria compacta y el módulo de finura de la arena. La selección de la cantidad de agua requerida se determina de acuerdo al asentamiento de diseño, al tamaño máximo del agregado y al contenido de aire atrapado.

El método del ACI 211.1 considera la dosificación de los agregados teniendo en cuenta el módulo de finura (MF) de la arena , partiendo de la base de que los agregados utilizados en el diseño encajan dentro de las bandas granulométricas de la especificación. La arena de la cantera del Tunjuelo tiene un MF de 3.3, valor que está por encima de los máximos especificados en la ACI 211.1 y las granulometrías de la arena y de la grava utilizadas en el estudio están por fuera de esta especificación. Por esta razón la dosificación de los agregados se realiza teniendo en cuenta curvas de gradaciones ideales (Sánchez, 1996), las cuales buscan minimizar el porcentaje de vacíos de la mezcla de agregados sin afectar la trabajabilidad del concreto. La combinación de agregados resultante fue 45% grava y 55% arena. En la Figura 7 se presenta la combinación óptima de agregados junto con diferentes límites y rangos de gradaciones ideales.

Tabla 2. Clasificación del agregado grueso evaluado en el estudio

Se realizaron tres diseños de mezclas de concreto, el diseño de mezclas tipo I para un concreto convencional usando agregado de Guasca con una resistencia a la compresión de diseño de 21MPa y 7,5cm de asentamiento, el diseño de mezclas tipo II usando el agregado de Guasca para un concreto con una resistencia de diseño de 21 MPa y un asentamiento de 15cm, y el diseño de mezclas tipo III usando el agregado de Tunjuelo para un concreto con resistencia de 21 MPa y un asentamiento de 15cm. Después de los procesos de diseño y ajuste de las mezclas de concreto, las dosificaciones finales de los materiales se presentan en la Tabla 3.

Tabla 3. Diseños de mezclas por m3 de concreto

3.3 Caracterización morfológica de los agregados

La caracterización morfológica de los agregados se realizó usando el método de medición manual de índices de alargamiento y aplanamiento y caras fracturadas, y por medio de análisis de imágenes.

El proceso manual de medición de los índices de alargamiento y aplanamiento consiste en separar el agregado grueso a través de la serie de tamices para posteriormente hacer una selección de las partículas a través de las galgas de alargamiento y de aplanamiento. Estos índices se calculan como la suma del porcentaje ponderado del peso de partículas largas o elongadas de cada fracción. El ensayo de caras fracturadas es un ensayo subjetivo y consiste en cuantificar porcentualmente las partículas que tienen aproximadamente el 75% de caras fracturadas de cada fracción. El porcentaje de caras fracturadas se calcula como la suma del porcentaje ponderado de los resultados de cada fracción.

El análisis morfológico de las partículas por medio de imágenes se realizó usando el método de los descriptores de Fourier descrito en la Sección 2, el cual consiste en recorrer el contorno de la partícula en el plano complejo a velocidad constante. En este estudio se utilizaron 128 descriptores (k=7) que de acuerdo a lo reportado en la literatura es suficiente para reconstruir adecuadamente la imagen de entrada.

La imágenes fueron obtenidas mediante fotografías tomadas a grupos de 20 partículas de agregado usando una cámara digital de 10 megapixeles. Posteriormente, con la ayuda del software de interpretación y análisis de imágenes desarrollado durante este proyecto se estudió la geometría de una muestra de partículas pertenecientes a cada fracción de la serie gruesa de cada uno de los materiales descritos en la Tabla 2. Se analizaron un total de 200 partículas por fracción seleccionadas aleatoriamente.

El proceso seguido con el software desarrollado puede resumirse en dos pasos. El primero es la conversión de las imágenes tomadas a un formato binario y la determinación de las coordenadas del perímetro de las partículas. El segundo paso consiste en procesar estas coordenadas para determinar los descriptores de Fourier siguiendo el método descrito en la sección 2.2.2. De esta forma se contó con información cuantitativa de la geometría de los agregados, para la posterior correlación con las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido.

3.4 Evaluación de las propiedades del concreto

La forma de las partículas del agregado puede afectar las propiedades del concreto en estado fresco y en estado endurecido. Al dosificar concretos con diferentes agregados, puede variar la trabajabilidad del mismo y sus propiedades mecánicas. Los agregados con diferente forma tienen diferente superficie específica, por esta razón, la demanda de pasta para alcanzar una misma trabajabilidad y una misma resistencia puede variar. Las propiedades que se evalúan en este estudio para determinar la influencia de la forma en el comportamiento del concreto son: trabajabilidad, por medio del ensayo de asentamiento (NTC 396- ASTM C 143), resistencia a la compresión (NTC 673-ASTM C 39), y módulo de elasticidad (NTC 4025- ASTM C 469).

4. Resultados y discusión

4.1 Caracterización morfológica

Los resultados de la caracterización morfológica usando métodos manuales se presentan en la Tabla 4.

Tabla 4. Caracterización morfológica

Se observa claramente que aunque los índices de alargamiento son similares para las dos fuentes, el de Guasca es ligeramente mayor. Una situación similar se presenta en el caso de las caras fracturadas, ambos agregados presentan un alto porcentaje de esta propiedad, lo cual se esperaba debido a que ambos son agregados triturados.

La caracterización de forma por medio del análisis de imágenes utilizando el análisis de Fourier, se realizó para los descriptores -1: elongación, -2: triangularidad, y -3: cuadratura. Para esto se identificaron rangos de valores de cada descriptor de forma, en los cuales se observa una variación importante de la forma. Es así como para el descriptor -1 (Elongación), al analizar las imágenes capturadas se encuentra que cuando el descriptor tiene un valor menor a 0.05 la elongación es baja, para valores entre 0.05 y 0.17 la elongación es media, y para valores mayores a 0.17 la elongación es alta. De la misma forma se analiza el descriptor -2 para el cual se observa triangularidad baja para valores menores a 0.05, media para valores entre 0.05 y 0.2, y alta para valores mayores a 2. Por último, para la cuadratura se observan partículas redondeadas cuando el descriptor -3 es menor a 0.02, y partículas cuandrangulares para valores mayores. Estos rangos de valores junto con las correspondientes variaciones de forma son ilustrados en las Figuras 8, 9 y 10 para elongación (descriptor -1), triangularidad (descriptor -2) y cuadratura (descriptor -3) respectivamente. Asimismo, en la Tablas 5, 6 y 7 se presenta el porcentaje del número de partículas que se encuentra dentro de cada rango de elongación, triangularidad y cuadratura para cada tipo de agregado.

Asumiendo que el rango alto de elongación corresponde al criterio del índice de alargamiento del método manual (Tabla 2), es decir, partículas cuya relación de largo a tamaño medio de la fracción es mayor a 9/5, los valores obtenidos en ambos métodos son comparables. Considerando los errores asociados a la medición manual y la sensibilidad asociada a la selección de los rangos en el método de descriptores de Fourier, estos resultados validan la aplicación del método de los descriptores de Fourier para el índice de alargamiento.

Para el caso de los descriptores -2 y -3 (triangularidad y cuadratura), no hay una variación significativa para los tres tipos de agregados analizados procedentes de la cantera de Guasca como era esperado ya que la manipulación de este material para obtener las muestras Gl, G2, y G3 solo fue realizada en términos de elongación.

Además, las diferencias en cuadratura y triangularidad entre los agregados de Guasca y Tunjuelo son mínimas ya que ambos materiales son sometidos a procesos de trituración en las respectivas canteras.

Figura 8. Geometría típica para los rangos del descriptor -1, elongación: a. Elongación baja con descriptor menor a 0.05, b.Elongación media con descriptor entre 0.05 y 0.17, y c. Elongación alta con descriptor mayor a 0.17

Tabla 5. Descripción de elongación (Descriptor -1)

Figura 9. Geometría típica para los rangos del descriptor -2, triangularidad: a. Triangularidad baja con descriptor menor a 0.05,b. Triangularidad media con descriptor entre 0.05 y 0.2, y c. Triangularidad alta con descriptor

mayora 0.2

Tabla 6. Descripción de triangularidad (Descriptor -2)

Figura 10. Geometría típica para los rangos del descriptor -3, cuadratura: a. Cuadratura baja con descriptor menor a 0.02,b. Cuadratura alta con descriptor mayor a 0.02

Tabla 7. Descripción de cuadratura (Descriptor -3)

4.2 Evaluación de las propiedades del concreto

Para estudiar el efecto de la forma en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido se realizaron tres diseños de mezclas cuyas dosificaciones se presentan en la Tabla 3 para los agregados naturales. La mezcla tipo I es usada para determinar la influencia de la forma cuando se usa la misma dosificación de materiales. Con este fin y usando la dosificación correspondiente a la mezcla tipo I se prepararon 9 cilindros para cada tipo de agregado G1, G2, y G3. La mezcla tipo II es usada para evaluar el efecto de la morfología manteniendo el mismo asentamiento y relación agua-cemento para lo cual se prepararon 9 cilindros para cada tipo de agregado G1, G2, y G3. Es importante anotar que las mezclas tipo II resultan en dosificaciones diferentes para cada tipo de agregado G1, G2, y G3. Finalmente, la mezcla tipo III es empleada para comparar los materiales naturales provenientes de las dos fuentes consideradas (G1 yTunjuelo). Los cilindros de concreto fueron ensayados para evaluar su resistencia a la compresión y su módulo de elasticidad, y los correspondientes resultados se presentan a continuación.

4.2.1 Efecto de la forma - Igual Dosificación- Mezcla tipo I

El objeto de estudiar este tipo de mezcla es observar el efecto que tienen los diferentes tipos de agregado grueso (G1, G2, y G3) en la trabajabilidad y en la resistencia del concreto cuando se utiliza la misma dosificación de los materiales de acuerdo al diseño de mezcla tipo I presentado en la Tabla 3.

El promedio de los resultados de asentamiento para cada uno de los tipos de agregado son mostrados en la Tabla 8. Puede observarse la gran influencia que la forma del agregado tiene en la trabajabilidad del concreto fresco. Para la dosificación empleada el uso de material con un índice de alargamiento del 100% (G2) resulta en una reducción del 43% en asentamiento comparado con el asentamiento obtenido para el agregado natural (Gl), mientras que el uso del agregado con un índice de alargamiento de 0% (G3) resulta en un incremento en asentamiento del 32%.

Tabla 8. Trabajabilidad de las mezclas tipo I Table 8. Workability of mixes type I

Los resultados de resistencia a la compresión y módulo de elasticidad presentan una variabilidad importante para cada tipo de agregado debida en parte a la naturaleza misma del concreto. Sin embargo, estos valores no presentaron diferencias significativas debidas al cambio de la forma del material, tal como se muestra en lasFiguras 16 y 17 y en la Tabla 9.

Tabla 9. Resistencias a la compresión y módulo de elasticidad mezclas Tipo I

Figura 16. Resistencia a la compresión mezclas tipo I

Figura 17. Módulo de elasticidad mezclas tipo I

Efecto de la forma - Igual asentamiento y relación agua-cemento - Mezcla tipo II

Con estas mezclas se pretende encontrar la variación en la demanda de pasta de cemento para mezclas de concreto con los diferentes tipos de agregado grueso G1, G2, y G3, para un asentamiento específico (15cm) y manteniendo constante la relación agua cemento. Con el fin de lograr el mismo asentamiento para los diferentes agregados se tiene como base el diseño de mezcla tipo II (Tabla 3) y se modifica el volumen del agregado grueso hasta lograr el asentamiento deseado. Este proceso resulta en dosificaciones con diferentes volúmenes

de pasta de cemento. Las dosificaciones finales por peso se presentan en la Tabla 10, y los valores promedio de asentamiento para cada tipo de agregado en la Tabla 11.

Tabla 10. Variación en la dosificación de la mezcla tipo II por m3 de concreto debidas a la forma

Tabla 11. Trabajabilidad de las mezclas tipo II

La presencia de partículas elongadas implica un mayor contenido de vacíos y por lo tanto una mayor demanda de pasta de cemento. De acuerdo a los resultados mostrados en la Tabla 10, la mezcla preparada con agregado tipo G2 el cual tiene un índice de alargamiento del 100% requiere un 1.9% más de volumen de pasta que el agregado natural, mientras que el uso del agregado G3 con un índice de alargamiento del 0% requiere un 4.0% menos de pasta en comparación con la mezcla con el agregado sin manipular. La demanda de pasta aumenta en un 5.9% de una mezcla con agregado sin partículas alargadas (G2) a una con 100% de partículas alargadas (G3).

Los resultados de los ensayos de resistencia a la compresión y módulo de elasticidad se presentan en la Figuras 18 y 19 y en la Tabla 12. No se observa un cambio significativo en las resistencias del concreto fabricado con agregado G1 y con el G2. Igualmente se observa una similitud en el comportamiento de las resistencias a la compresión y de los módulos de elasticidad de los agregados G1 y G3, con una ligera disminución de la resistencia a la compresión y del módulo de elasticidad del agregado G3. De acuerdo a lo presentado en la Tabla 10, la mezcla realizada con agregado G2 contiene cerca de un 2.0% más de cantidad de pasta que la mezcla realizada con el agregado G1 mientras que la muestra G3 presenta un 4.0% menos de cantidad de pasta, lo que indica que el comportamiento de la resistencia a la compresión y del módulo de elasticidad puede estar principalmente afectado por el volumen de pasta, sin descartar el aporte de la resistencia que puede suministrar la trabazón entrepartículas.

Figura 18. Resistencia a la compresión mezclas tipo II

Figura 19. Módulo de elasticidad mezclas tipo II

Tabla 12. Resistencias a la compresión y módulo de elasticidad mezclas Tipo II

4.2.3 Influencia de los agregados - Procedencia

Este tipo de mezcla busca comparar las propiedades del concreto utilizando agregados de diferentes fuentes (G y T).

Los diseños de mezcla utilizados para esta comparación son el tipo I y el tipo III descritos en la Tabla 3correspondientes a los dos agregados anteriormente mencionados. Los resultados de asentamiento mostrados en la Tabla 13 son consistentes con lo reportado en la literatura, ya que el índice de alargamiento del agregado de Tunjuelo (T) es menor que aquel del agregado de Guasca (Gl).

Tabla 13. Trabajabilidad de las mezclas tipo I y tipo III

En las Figuras 20 y 21 y en la Tabla 14 se presentan los resultados de resistencia a la compresión y módulo de elasticidad correspondientes a las mezclas tipo I y tipo III. Se puede observar que la resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad del concreto realizado con el agregado T tiene mayores resistencias que el agregado G debido a que el primero tiene mejores características físicomecánicas según lo indica su mayor peso específico y menor porcentaje de desgaste (Tabla 1).

Figura 20. Resistencia a la compresión mezclas tipo 3

Figura 21. Módulo de elasticidad mezclas tipo 3

Tabla 14. Resistencias a la compresión y módulo de elasticidad mezclas Tipo I y Tipo III

5. Conclusiones

La morfología de los agregados influye en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido, con una mayor influencia en la manejabilidad que en las propiedades mecánicas. La medición de la forma por los métodos tradicionales es subjetiva, por esta razón en los últimos años se han utilizado tecnologías de análisis de imágenes para determinar las características de forma de las partículas. En este estudio se determinaron las características morfológicas de diferentes agregados usando los métodos tradicionales y el método de análisis de imágenes por medio de los descriptores de Fourier, para luego evaluar la influencia de la elongación de las partículas en las propiedades del concreto: asentamiento, resistencia a la compresión y módulos de elasticidad. Con base en la investigación realizada, y para los materiales, numero de muestras, y análisis considerados se pueden obtener las siguientes conclusiones:

a. Los valores obtenidos de alargamiento con el método manual y el de análisis de imágenes con descriptores de Fourier presentan pequeñas diferencias. Estas diferencias son causadas por los errores asociados con la medición manual y con la sensibilidad en la selección de los rangos en el método de Fourier.

b. Las mezclas con igual dosificación presentan variaciones significativas en el asentamiento para los diferentes tipos de agregado. Las partículas alargadas disminuyen el asentamiento del concreto y por lo tanto reducen su trabajabilidad. Esto implica ajustes en los diseños de mezclas de concreto para obtener la trabajabilidad deseada.

c. La resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad de las mezclas con igual dosificación pero con

agregados con diferentes contenidos de partículas alargadas no presentan diferencias significativas, por lo tanto la forma no representa un factor que influya en las propiedades mecánicas del concreto.

d. Al ajustar los diseños de mezclas utilizando agregados de diferentes formas para un asentamiento dado se obtuvo que los volúmenes de pasta varían en un 5,9% entre agregados con índices de elongación baja (G2) y alta (G3). Las mezclas presentaron comportamientos de resistencia a la compresión similares.

e. Comparando los resultados de resistencia a la compresión y módulo de elasticidad de los concretos realizados con el agregado T y G1, se observa que T tiene mayores resistencias que el agregado G1 debido a que el primero tiene mejores características físico-mecánicas según lo indica su mayor peso específico y menor porcentaje de desgaste.

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http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-50732010000200003

EPARTEMENTO DE INGENIERIA CIVIL "Quien solo conoce en teoría la rama de la Ingeniería Civil y carece de experiencia práctica, es un peligro público".

UNIVALLE - COCHABAMBA

RESUMEN.- El presente trabajo de investigación trata de verificar la calidad de los cementos que fabrican en nuestro país los cuales son los mas utilizados dentro las estructuras de hormigon los cementos de tipo 1P-30 de las siguientes fabricas COBOCE, FANCESA EMISA y VIACHA.

INTRODUCCION.-

Los Cementos haciendo un poco de historia:

El cemento se invento hace 2000 años aproximadamente por los Romanos de forma fortuita. al hacer fuego en un agujero recubierto de piedra, consiguieron deshidratar y descarbonatar parcialmente las piedras calcáreas, convirtiéndolas en polvo que se deposito entre las piedras, al llover y con el agua dicho polvo formo una masa que unió las piedras entre si.

En 1824, Joseph Aspdin, un constructor de Leeds en Inglaterra, daba el nombre de cemento

portland y patentaba un material polvoriento que amasado con agua y con arena se endurecía formando un conglomerado de aspecto parecido a las piedras calizas de la isla de Portland. Probablemente, el material patentado por Aspdin era una caliza hidráulica.

Los romanos también descubrieron los materiales llamados puzolanicos para producir sus cementos, mezclando cal con ceniza s que provenían de un lugar llamado “ POZZOULI”Puede decirse con acierto que el primer padre del cemento fue Vicat a él se debe el sistema de fabricación que se sigue empleando en la actualidad y que propuso en 1817.Las investigaciones llevadas a cabo por los padres del cemento Michaelis y Le Chatelier, en 1870 y 1880, fueron fundamentales y muy meritorias para el desarrollo de este material. En ellas se apoya toda la investigación actual que emplea técnicas de análisis muy sofisticadas y rápidas.

Se dice que el prototipo del cemento moderno fue producido a escala industrial por Isaac Johnson quien en 1845 logra conseguir temperaturas suficientemente altas para clinkerizar a la mezcla de arcilla y caliza empleada como materia prima.

Actualmente, el cemento portland ha llegado a una gran perfección y es el material industrializado de construcción de mayor consumo Se puede decir que el cemento es el alma del hormigón, por lo tanto es así tanta la importancia que prácticamente este producto va mejorando en toda su producción por el bien de las obras en construcción civil.

Es importante saber que el cemento 1P-30 en la actualidad de forma genérica define a los materiales que presentan las siguientes características:

Aptitud para reaccionar con el hidróxido cálcico, Ca(OH)2, en presencia de agua.

Aptitud para formar productos hidratados con propiedades aglomerantes.

DIAGRAMA DEL PROCESO DE UNA PLANTA DE CEMENTO

Las principales aplicaciones de las puzolanas son las siguientes:

En vías de comunicación, como áridos antideslizantes, y también como filler en las capas de rodadura.

Como elemento o aditivo filtrante-drenante (en caminos, campos de deporte, jardines, etc.). Como materia prima para prefabricados: bóbedas, bobedillas, tubos de drenaje, etc. En suelo-cemento. En zonas con problemas de estanqueidad (inyecciones). En la preparación de áridos ligeros.

Como abrasivos. Como aislante, evitando la transmisión de humedad. Fabricación de cementos puzolánicos. Fabricación de hormigones.

CARACTERISTICAS DEL CEMENTO TIPO 1P-30

El cemento corresponde al Tipo 1P, Categoría resistente Media 30 Mpa (306 kg/cm2) de resistencia mínima a la compresión a 28 días según la Norma Boliviana NB-011. C uenta con el Sello de Calidad de IBNORCA.

Designación Cemento Portland con Puzolana

Tipo IP: Componentes Portland mínimo 70%, puzolana máximo 30% Categoría 30: Resistencia mín. 30 MPa. 28d en mortero normalizado Propiedades: Sus principales propiedades son: resistencia mecánica media, bajo calor de

hidratación, menor retracción y endurecimiento algo más lento. Usos y Aplicaciones: Utilizado en hormigón armado, pavimentos, prefabricados, hormigones

en masa, cimentaciones, obras hidráulicas y en general por su versatilidad para todo tipo de construcción.

Características: Resistencia mecánica media, bajo calor de hidratación, menor fisuración y redacción química, mejor trabajabilidad, mayor resistencia a ataques químicos, mayor impermeabilidad y mayor durabilidad.

Recomendado para: Hormigón armado, hormigón armado de gran espesor, hormigones en Masa en prensas de gravedad, prefabricados curados de vapor, obras sanitarias, cimentaciones, pavimentos, muros de contención, obras expuestas a humedad, morteros, pisos, mampostería y revoques.

OBJETIVO.-

Verificar la composición química física y mecánica de los cementos 1P-30 de los fabricantes proveedores.

Evaluar los resultados y comparar con las especificaciones Técnicas de fabricación Normas Bolivianas NB-011.

Analizar los resultados y comprobar los valores de resistencias a la compresión, elaborando mezclas de hormigón con una “dosificación tipo” utilizando las cuatro marcas de cemento IP-30.

Elaborar las observaciones y recomendaciones sobre el cemento adecuado para obtener buena resistencia y durabilidad del concreto.

METODOLOGÍA

Los métodos utilizados en esta investigación de los materiales de construcción, se basaron estrictamente a las normas internacionales de la ASTM, y para la dosificación de mezclas se han adoptado a las Normas Internacionales American Society For Testing Materials (ASTM) y la American Institute Of Concrete (ACI – 211).

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

AGUA

El agua de amasado debe ser limpia y exenta de ácidos, álcalis o substancias orgánicas en

descomposición, por lo que, es recomendable el uso de agua potable.

El agua utilizada para estas puabas y mezclas de hormigon de calidad Potable exenta de contaminantes que son agresivos al hormigón, proveniente de la red de distribución de UNIVALLE.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA UTILIZADO

El agua potable utilizada proveniente de la extracción de pozo perforado de UNIVALLE uso domestico en general. exentos de Carbonatos y bicarbonatos alcalinos.

El Reglamento de construcción del American Concrete Institute, ACI 318, limita el contenido de Ión cloruro soluble y los sulfatos al agua que se utiliza en el hormigón.

ARIDOS

AGREGADOS PARA EL HORMIGÓN

Para esta investigación se ha tomado en cuenta los agregados gruesos y finos lavados proveniente de la zona de la localidad de PANCURUMA ubicada a 25 + 000 kilómetros de la ciudad de Cochabamba sector norte es allí donde clasifican agregados gruesos y finos por vía húmeda es decir lavando.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS ÁRIDOS NATURALES

Granulometrías

Como la granulometría de los agregados es el factor principal que regula el contenido de agua y cemento (lechada) para llenar los vacíos existentes en las mezclas, se ha visto por conveniente utilizar gravas de diámetro máximo de 11/2”y la arena pasa el tamiz de 3/8” en un 100%; La serie de ensayos granulométricos nos determinan la calidad de los áridos, los cuales cumplen con las exigencias de las Especificaciones Técnicas del Pliego, de acuerdo a las normas de la American Society For Testyng Materials. (ASTM) designación C-33. (Ver ensayos granulométricos).

Peso Específico y Absorción

La determinación de la gravedad especifica en los agregados grueso y fino, en condiciones saturadas por espacio de 24 horas sumergidas en agua, obteniendo de esta manera una superficie saturada superficialmente seca, para determinar la Absorción de los áridos de acuerdo a las normas de la ASTM designación C-127.

Los valores obtenidos son los siguientes:

Peso Unitario de los Agregados

Se determino el peso específico Aparente en los agregados grueso y fino por medio del método

compactado varillado, de acuerdo a las normas internacionales de la ASTM C-28 y C-29.

Los valores obtenidos son los siguientes:

Durabilidad de los Áridos

El árido grueso fue sometido a cinco ciclos, mediante el ensayo de Inalterabilidad al sulfato de sodio, de acuerdo a las normas internacionales de la ASTM designación C-88.Los valores son:

CEMENTO

Las características del cemento 1P-30 utilizado en el presente estudio son de las siguientes fabricas COBOCE.

CEMENTO COBOCE1IP-30.-Recomendado en todas las obras que no requieran altas resistencias iniciales, sé usa en: Muros de contención, Mampostería, Canales de drenaje, Pisos, Revoques, cabezales de alcantarillas, Muros de ladrillo, Alcantarillas y Hormigón MasivoComposición del cemento: Clinker = 75%Yeso = 5%Puzolana = 20%

CEMENTO FANCESA 1P-30.- Recomendable para desarrollar resistencias finales buenas, se usa en: Obras hidráulicas en general, Hormigón Armado, Hormigón en masa, Estructuras Pretensazas. Prefabricados, Hormigón simple y armado, pavimentos, Hormigón Compactado.

Composición del cemento: Clinker = 75 %Puzolana = 25%

CEMENTO EMISA 1P-30.-Recomendable para desarrollar resistencias finales buenas, se usa en: Obras hidráulicas en general, Hormigón Armado, Hormigón en masa, Estructuras Pretensazas. Prefabricados, Hormigón simple y armado, pavimentos, Hormigón Compactado.

Composición del cemento: Clinker = 77%Puzolana = 23%

CEMENTO VIACHA IP-30.- CEMENTO VIACHA 1P-30.- Sus principales propiedades son: resistencia mecánica media, bajo calor de hidratación, menor retracción y endurecimiento algo más lento.

Utilizado en hormigón armado, pavimentos, prefabricados, hormigones en masa, cimentaciones, obras hidráulicas y en general por su versatilidad para todo tipo de construcciones.

Resistencia mecánica media, bajo calor de hidratación, menor fisuración y redacción química, mejor trabajabilidad, mayor resistencia a ataques químicos, mayor impermeabilidad, mayor durabilidad.

Recomendado para hormigón armado, hormigón armado de gran espesor, hormigones en masa, prensas, prefabricados curados de vapor, obras sanitarias, cimentaciones, pavimentos, muros de contención, obras expuestas a humedad, morteros, pisos, mampostería, revoques y enlucidos.

Composición del cemento: Clinker = 70% MínimoPuzolana = 30% Máximo

ENSAYOS REALIZADOS EN LABORATORIO

Material que pasa el tamiz Nº 200.-Designación ASTM-C-184

Los valores obtenidos son:

Superficie Específica BlaineDesignación ASTM-C-204-84

Los valores obtenidos son:

Consistencia Normal y Tiempo de FraguadoDesignación ASTM C-191

Los resultados son:

Peso Específico del cemento

Designación ASTM C-188

Los resultados son:

Resistencia a la Compresión en cubos de cemento.-Designación ASTM C-109

Los resultados son:

Análisis Químico de los cementos 1P-30

Datos referenciales del Informe de Calidad de los proveedores

DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS PARA HORMIGÓN

Sobre la base de los valores obtenidos en Laboratorio, referente a los materiales que componen el hormigón (áridos, agua, cemento y aditivo) y en cumplimiento a las especificaciones Internacionales, se diseñó la siguiente dosificación para nuestra investigación.

COMPOSICIÓN DE LA MEZCLA DE HORMIGÓNSIMPLE Y ARMADA

Método : A.C.I.Cemento Pórtland : COBOCEAgregados naturales : EL PASOAgua potable : UNIVALLE

DOSIFICACION EN PESO POR METRO CÚBICOCemento : 340 KgAgua : 180 Lts.Arena : 820 Kg.Grava : 1100 Kg.

MEZCLAS EXPERIMENTALES

PREPARACION DE LA MEZCLA Y CUERPOS DE PRUEBA (PROBETAS DE CONCRETO)

Los valores obtenidos están representados en anexo de cuadros

Roturas de Cuerpos de Prueba (Probetas de Concreto)Designación ASTM C-39Los resultados ver en las planillas anexas

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Considerando los resultados obtenidos sobre los valores de las resistencias a la compresión en cuerpos de prueba (probetas cilíndricas de concreto) preparadas en Laboratorio, cabe recalcar que estos hormigones se prepararon con los materiales por peso sin ninguna variación de la cantidad dosificada.

Aprovechando los resultados comparativos de los cuatro cementos utilizados que también se puede ver en los gráficos, se concluye que el cemento de la fabrica Viacha es el mas recomendable por muchos razones y factores comparativos de los parámetros especificados por la Norma Boliviana (NB-011)

LAS VENTAJAS SON:

a. MAYOR RESISTENCIA A LA COMPRESIONb. MAYOR COMPACIDAD (es ue implica menor porosidad y menor permeabilidad)c. MENOR CALOR DE HIDRATACIONd. MAYOR MANEJABILIDAD DE LAS MEZCLAS FRESCASe. RESISTENCIA A LA ACCION DE LOS SULFATOSf. IMPIDE LA REACTIVIDAD ALCALI - SILICE

Algunos áridos tienen la posibilidad de reaccionar químicamente con los álcalis del cemento, provocando expansiones peligrosas que pueden dañar seriamente las estructuras. La puzolana neutraliza esa acción, eliminándola o haciéndola inocua.

g. RESISTENCIA A AGENTES AGRESIVOS.- Como aguas saladas, suelos sulfatos, aguas servidas y desechos industriales. Siendo el hormigón más compacto e impermeable, se impide el ingreso de las aguas agresivas, y habiendo estabilizado la cal,

h. REDUCCION O ELIMINACION TOTAL DE LA EXUDACIONi. MAYOR DURABILIDADj. MAYOR RESISTENCIA DESPUES DE LOS 28 DIAS DE EDAD

En los hormigones con , debido a la reacción tardía de la puzolana con cal, la resistencia del hormigón sigue aumentando considerablemente hasta los 120 días, obteniéndose, .a las 8 semanas (56 días de edad), de un 20 a un 25% más de resistencia que a los 28 días.

REFERENCIAS

Planta – Irpa Irpa (Gerencia de Ventas)Plantas: Viacha-Emisa y Francesa (Gerente de ventas)Normas ASTM edición 2003Normas ACI edición 1988Guías de Laboratorio Estructuras de Hormigon I

http://www.univalle.edu/publicaciones/carreras/civil/articulo07.htm

Cemento Portland Tipo II.El cemento tipo II se usa donde sean necesarias precauciones contra el ataque por sulfatos. Se lo puede utilizar

en estructuras normales o en miembros expuestos a suelos o agua subterránea, donde la concentración de

sulfatos sea más alta que la normal pero no severa (consulte la Tabla 2-2 y las Fig. 2-13 a 2-15). El cemento tipo

II tiene propiedades de moderada resistencia a los sulfatos porque contiene no más del 8% de aluminato

tricálcico (C3A).

Los sulfatos en suelos húmedos o en agua penetran en el concreto y reaccionan con el C3Ahidratado,

ocasionando expansión, descascaramiento y agrietamiento del concreto.

Algunos compuestos de sulfato, tales como los sulfatos de magnesio, atacan directamente el silicato de calcio

hidratado.

Para controlar el ataque del concreto por los sulfatos, se debe emplear el cemento tipo II acompañado del uso de

baja relación agua-material cementante y baja permeabilidad.

La Figura 2-13 (izquierda) ilustra la mejoría de la resistencia a los sulfatos del cemento tipo II en comparación al

cemento tipo I.

El concreto expuesto al agua del mar normalmente se produce con el cemento tipo II. El agua del mar contiene

cantidades considerables de sulfatos y cloruros. A pesar de la capacidad de los sulfatos del agua del mar en

atacar el concreto, la presencia de los cloruros inhibe la reacción expansiva, que es una característica del ataque

por sulfatos.

Los cloruros y los sulfatos están ambos presentes en el concreto y compiten por las fases aluminato. Los

productos de la reacción del ataque por sulfatos son mucho más solubles en la solución de cloruros y se pueden

lixiviar del concreto. Las observaciones de muchas fuentes muestran el desempeño en agua del mar de los

concretos con cemento portland con un contenido de C3Atan alto cuanto 10%.

Estos concretos han presentado durabilidad satisfactoria, desde que su permeabilidad sea baja y haya un

recubrimiento adecuado del acero de refuerzo (armadura) (Zhang, Bremner, y Malhotra 2003).

Los cementos tipo II, especialmente producidos para satisfacer a los requisitos de moderado calor de

hidratación, una opción de la ASTM C 150 (AASHTO M 85), van a generar una tasa de liberación de calor más

lenta que el cemento tipo I y la mayoría de los cementos tipo II. El comprador tiene la opción de especificar el

requisito de moderado calor de hidratación. Un cemento en el cual se especifica el máximo calor de hidratación

se lo puede utilizar en estructuras de gran volumen, tales como pilares (pilas, estribos) y cimientos

(cimentaciones, fundaciones) grandes y muros (paredes) de contención de gran espesor (Fig. 2-16). Su empleo

va a disminuir la subida de temperatura y la temperatura relacionada con la fisuración, la cual es especialmente

importante cuando se cola el concreto en clima caluroso.

Debido a su disponibilidad, el cemento tipo II se utiliza, algunas veces, en todas las partes de la construcción, sin

tener en cuenta la necesidad de resistencia a los sulfatos o de moderado calor de hidratación. Algunos cementos

se pueden etiquetar con más de una designación, por ejemplo Tipo I/II. Esto simplemente significa que tal

cemento atiende a los requisitos de ambos los cementos tipo I y tipo II.

Fig. 2-13. (Izquierda) Desempeño en suelos con sulfatos de concretos preparados con diferentes

tipos de cemento. Los cementos tipos II y V tienen menor contenido de C3A, lo que mejora la

resistencia  a los sulfatos. (Derecha) La mejoría de la resistencia a los sulfatos resultante de la baja

relación agua-materiales cementantes, como demostrado por vigas de concreto expuestas a suelos

con sulfatos en un ambiente de mojadura y secado. Se presentan los promedios para concretos

conteniendo una gran variedad de materiales cementantes, incluso los cementos tipos I, II, V,

cementos adicionados, puzolanas y escorias. Véase la Fig.2-15 para la ilustración de las tasas y la

descripción de las vigas de concreto. (Stark 2002)

HAZ CLICK PARA AMPLIAR LA IMAGEN.

Tabla 2-2. Tipos de Cemento Requeridos para la Exposición del Concreto a los Sulfatos en Suelo o en

Agua

*Agua de mar.

**También se pueden utilizar puzolanas o escorias que, a través de ensayos o registro de servicio, mostraron ser

capaces de mejorar la resistencia a los sulfatos. Método de ensayo: Método para la determinación de la Cantidad

de Sulfatos Solubles en el Suelo (Suelo o Rocas) y Muestras de Agua, Departamento de Recursos Hídricos

Norteamericano (U.S. Bureau of Reclamation, 1977).

Fig. 2-14. Los cementos de moderada resistencia a los sulfatos y alta resistencia a los sulfatos

mejoran la resistencia a los sulfatos de los miembros de concreto, tales como (de la izquierda a la

derecha) losas sobre el suelo, tubería y postes de concreto expuestos a suelos con alto contenido

de sulfatos. (68985, 52114, 68986)

Fig. 2-15. Las muestras de pruebas usadas en el ensayo de sulfatos en ambiente externo en

Sacramento, California son vigas de 150 x 150 x 760 mm (6 x 6 x 30 pulg.).Se ilustra la comparación

de las tasas: (superior) la tasa de concretos de 5 hasta 12 años, preparados con cemento tipo V y

relación agua-cemento de 0.65; y (inferior) la tasa de concretos de 2 hasta 16 años, preparados con

cemento tipo V y relación

agua-cemento de 0.38 (Stark 2002). (68840, 68841)

Fig. 2-16. Los cementos de moderado calor y bajo calor de hidratación minimizan el calor generado

en miembros de concreto masivo o estructuras, tales como (izquierda) apoyos espesos de puente y

(derecha) presa. La presa de Hoover, enseñada aquí, usó el cemento tipo IV para controlar el

aumento de temperatura (65258, 68983)

http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/cemento-portland-tipo-ii.html

La Historia de CementoLa palabra cemento se aplica a toda sustancia que posea propiedades adhesivas, cualquiera que sea su origen. La palabra proviene del latín "caementum" = piedra sin escuadrar.En los tiempos de los etruscos se conocían morteros hechos de mezclas de puzolana (materiales que contienen sílice y/o aluminio los cuales por si solos tienen poco o ningun valor cementante)  y cal. Los romanos ya sabían hacer hormigón de resistencia a compresión de 5 Mpa.El nombre del cemento Portland está relacionado con las investigaciones del ingeniero John Smeaton que indicó que esperaba obtener un cemento con un endurecimiento análogo al de la piedra de la localidad de Portland, en el sur de Inglaterra, una piedra que se valoró mucho por su solidez y duración.En 1824, el albañil inglés Joseph Aspdin, después de haber llevado a cabo unas experimentaciones para mejorar las características del cemento, patentó su cemento bajo el nombre de Portland Cement.

Proceso de Fabricación

El cemento portland, el ingrediente fundamental del hormigón, es un cemento de calcio y silicio hecho con una combinación de calcio, silicio, aluminio y hierro. La producción de un cemento que cumpla con determinadas especificaciones químicas y físicas requiere un control cuidadoso del proceso industrial. El primer paso en la fabricación de cemento portland consiste en obtener las materias primas. Estas materias primas son minerales que contienen óxido de calcio, óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de hierro y óxido de manganeso. La extracción de estos minerales se hace en canteras, que preferiblemente deben estar próximas a la fábrica. En la cantera, los minerales son reducidos por trituradoras primarias y secundarias. La piedra se reduce primero a un tamaño de 125 mm y después a 19 mm. Para la producción de cemento portland existen dos procesos diferentes: por vía seca y por vía húmeda. En el proceso seco la materia prima es proporcionada, molida hasta conseguir un polvo, mezclada y alimentada al horno en un estado seco. En el proceso por vía húmeda, se añade agua a las materias primas dosificadas según necesidad para obtener una lechada. Después de mezclar las materias primas, estas se ingresan a la parte superior del horno rotatorio cilíndrico ligeramente inclinado donde la temperatura llega hasta de entre 1430 y 1650 grados centígrados. A una temperatura de 1480 grados centígrados, una serie de reacciones químicas tiene lugar causando la fusión de las materias primas y la formación del clinker en forma de esferas de color gris-negro y de diámetro de entre 3 y 30 mm. El clinker debe ser enfriado rápidamente por medio de aire, produciendo el descenso de la temperatura hasta unos 70 grados centígrados. El clinker enfriado se mezcla con yeso y se muele, hasta obtener un polvo fino de color gris - el cemento portland.

Tipos de cementoSe fabrican diferentes tipos de cemento portland, según las características físicas y químicas requeridas. La Sociedad "American Society for Testing and Materials" (ASTM), en su especificación C-150, prevé ocho tipos diferentes de cemento

portland. El cemento portland tipo 1 es un cemento normal destinado a obras de hormigón en general, al que no se le exigen propiedades específicas. El cemento portland tipo 1A es parecido al tipo 1 pero con inclusor de aire. El cemento portland tipo II es resistente a la acción moderada de sulfato y el desprendimiento de calor es menor que en los cementos normales. El cemento portland tipo IIA es igual que el tipo II pero con inclusor de aire. El cemento portland tipo III alcanza alta resistencia inicial. Su composición química y física es parecida al del tipo 1 pero con una molienda más fina de sus partículas. El cemento portland tipo IV tiene un desprendimiento de calor más bajo. El desarrollo de resistencia de este tipo de cemento es muy lento en comparación con los otros tipos de cemento. Es el cemento ideal para obras de estructuras de tipo masivo, como por ejemplo grandes presas. El cemento portland tipo V tiene una resistencia muy alta a la acción de los sulfatos. Se usa en construcciones donde existe un alto ataque de sulfatos, principalmente donde el hormigón está expuesto a tierra y aguas subterráneas con un contenido alto de sulfatos.

La norma ASTM C1157 establece los requisitos de durabilidad de los cementos hidráulicos e incluye los siguientes tipos: cemento hidráulico del tipo GU para usos generales de construcción, el cemento tipo HE de una temprana resistencia alta, el cemento del tipo MS con una resistencia moderada a los sulfatos, el cemento del tipo HS con una resistencia alta a los sulfatos, el cemento del tipo MH de moderado calor de hidratación, y el cemento del tipo LH de bajo calor de hidratación. Estos cementos también pueden ser designados para una reactividad baja (opción R) con agregados álcali-reactivos.

Cemento Portland Blanco

Además de los ocho tipos de cemento portland, se fabrica una serie de cementos hidráulicos para usos especiales. Uno de estos es el cemento portland blanco. Difiere del cemento portland gris únicamente en el color. El cemento portland blanco es fabricado con materias primas que contienen cantidades insignificantes de óxido de hierro y de manganeso, que son las sustancias que dan el color al cemento gris. El cemento portland blanco se utiliza para fines estructurales y arquitectónicos, cuando se necesita hormigón o mortero blanco o de color.

Cementos Hidráulicos Mezclados

Los cementos hidráulicos mezclados se fabrican mezclando íntimamente dos y más tipos de materiales cementosos. Los materiales primarios de mezcla son el cemento portland, escoria del alto horno granulado molido, ceniza volante, puzzolana natural y humo de sílice. Estos cementos se suelen usar de la misma manera que los cementos portland. La norma ASTM C595 reconoce cinco tipos de cementos mezclados: el tipo IS - cemento portland de escoria del alto horno, los tipos IP y P - cementos portland puzolana, el tipo S - cemento de escoria, el tipo I (PM) - cemento portland modificado con puzolana, y el tipo I (SM) - cemento portland modificado con escoria. El contenido de escoria del alto horno del tipo IS varía entre el 25 y el 70 % en peso. El contenido de puzolana de los tipos IP y P varía entre el 15 y el 40 % en peso del cemento mezclado. El contenido de puzolana del tipo I (PM) es menor del 15 % en peso del cemento terminado. El contenido mínimo de escoria del tipo S es del 70 % del cemento de escoria. El contenido de escoria del tipo I (SM) es menor del 25 % en peso del cemento de escoria. A todos estos cementos también se les puede designar la inclusión de aire, la resistencia moderada a los sulfatos, o el calor moderado o bajo de hidratación. La norma ASTM C1157 de cementos hidráulicos mezclados incluye los siguientes cementos: el cemento hidráulico mezclado del tipo GU para usos generales de construcción, el tipo HE - cemento de alta resistencia temprana, el tipo MS - cemento de resistencia moderada a los sulfatos, el tipo HS - cemento de alta resistencia a los sulfatos, el tipo MH - cemento de calor moderado de hidratación, y el tipo LH - cemento de calor bajo de hidratación. A todos estos cementos también se les puede designar una reactividad baja (opción R) con agregados álcali-reactivos. No existen restricciones para la composición de los cementos de la norma C1157. El fabricante puede optimizar los ingredientes, como las puzolanas y la escoria, para conseguir propiedades específicas del hormigón. Los cementos mezclados más comunes son los de los tipos IP e IS. Estados Unidos usan cantidades relativamente pequeñas de cementos mezclados, comparado con paises europeos y asiáticos.

Cementos ExpansivosEl cemento expansivo es un cemento hidráulico que se expande ligeramente durante el período de endurecimiento a edad temprana después del fraguado. Debe satisfacer los requisitos de la especificación ASTM C 845, en la cual se le designa como cemento tipo E-1. Comúnmente se reconocen tres variedades de cemento expansivo:E-1 (K) contiene cemento portland, trialuminosulfato tetracálcico anhidro, sulfato de calcio y óxido de calcio sin combinar.E-1 (M) contiene cemento portland, cemento de aluminato de calcio y sulfato de calcio.E-1 (S) contiene cemento portland con un contenido elevado de aluminio tricálcico y sulfato de calcio.El uso de cementos expansivos (típicamente el cemento tipo K) se ha dado principalmente en U.S.A., donde están sus únicos fabricantes.

http://www.cement4sale.com/?cID=42

Cemento Portland Tipo II.El cemento tipo II se usa donde sean necesarias precauciones contra el ataque por sulfatos. Se lo puede utilizar

en estructuras normales o en miembros expuestos a suelos o agua subterránea, donde la concentración de

sulfatos sea más alta que la normal pero no severa (consulte la Tabla 2-2 y las Fig. 2-13 a 2-15). El cemento tipo

II tiene propiedades de moderada resistencia a los sulfatos porque contiene no más del 8% de aluminato

tricálcico (C3A).

Los sulfatos en suelos húmedos o en agua penetran en el concreto y reaccionan con el C3Ahidratado,

ocasionando expansión, descascaramiento y agrietamiento del concreto.

Algunos compuestos de sulfato, tales como los sulfatos de magnesio, atacan directamente el silicato de calcio

hidratado.

Para controlar el ataque del concreto por los sulfatos, se debe emplear el cemento tipo II acompañado del uso de

baja relación agua-material cementante y baja permeabilidad.

La Figura 2-13 (izquierda) ilustra la mejoría de la resistencia a los sulfatos del cemento tipo II en comparación al

cemento tipo I.

El concreto expuesto al agua del mar normalmente se produce con el cemento tipo II. El agua del mar contiene

cantidades considerables de sulfatos y cloruros. A pesar de la capacidad de los sulfatos del agua del mar en

atacar el concreto, la presencia de los cloruros inhibe la reacción expansiva, que es una característica del ataque

por sulfatos.

Los cloruros y los sulfatos están ambos presentes en el concreto y compiten por las fases aluminato. Los

productos de la reacción del ataque por sulfatos son mucho más solubles en la solución de cloruros y se pueden

lixiviar del concreto. Las observaciones de muchas fuentes muestran el desempeño en agua del mar de los

concretos con cemento portland con un contenido de C3Atan alto cuanto 10%.

Estos concretos han presentado durabilidad satisfactoria, desde que su permeabilidad sea baja y haya un

recubrimiento adecuado del acero de refuerzo (armadura) (Zhang, Bremner, y Malhotra 2003).

Los cementos tipo II, especialmente producidos para satisfacer a los requisitos de moderado calor de

hidratación, una opción de la ASTM C 150 (AASHTO M 85), van a generar una tasa de liberación de calor más

lenta que el cemento tipo I y la mayoría de los cementos tipo II. El comprador tiene la opción de especificar el

requisito de moderado calor de hidratación. Un cemento en el cual se especifica el máximo calor de hidratación

se lo puede utilizar en estructuras de gran volumen, tales como pilares (pilas, estribos) y cimientos

(cimentaciones, fundaciones) grandes y muros (paredes) de contención de gran espesor (Fig. 2-16). Su empleo

va a disminuir la subida de temperatura y la temperatura relacionada con la fisuración, la cual es especialmente

importante cuando se cola el concreto en clima caluroso.

Debido a su disponibilidad, el cemento tipo II se utiliza, algunas veces, en todas las partes de la construcción, sin

tener en cuenta la necesidad de resistencia a los sulfatos o de moderado calor de hidratación. Algunos cementos

se pueden etiquetar con más de una designación, por ejemplo Tipo I/II. Esto simplemente significa que tal

cemento atiende a los requisitos de ambos los cementos tipo I y tipo II.

Fig. 2-13. (Izquierda) Desempeño en suelos con sulfatos de concretos preparados con diferentes

tipos de cemento. Los cementos tipos II y V tienen menor contenido de C3A, lo que mejora la

resistencia  a los sulfatos. (Derecha) La mejoría de la resistencia a los sulfatos resultante de la baja

relación agua-materiales cementantes, como demostrado por vigas de concreto expuestas a suelos

con sulfatos en un ambiente de mojadura y secado. Se presentan los promedios para concretos

conteniendo una gran variedad de materiales cementantes, incluso los cementos tipos I, II, V,

cementos adicionados, puzolanas y escorias. Véase la Fig.2-15 para la ilustración de las tasas y la

descripción de las vigas de concreto. (Stark 2002)

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Tabla 2-2. Tipos de Cemento Requeridos para la Exposición del Concreto a los Sulfatos en Suelo o en

Agua

*Agua de mar.

**También se pueden utilizar puzolanas o escorias que, a través de ensayos o registro de servicio, mostraron ser

capaces de mejorar la resistencia a los sulfatos. Método de ensayo: Método para la determinación de la Cantidad

de Sulfatos Solubles en el Suelo (Suelo o Rocas) y Muestras de Agua, Departamento de Recursos Hídricos

Norteamericano (U.S. Bureau of Reclamation, 1977).

Fig. 2-14. Los cementos de moderada resistencia a los sulfatos y alta resistencia a los sulfatos

mejoran la resistencia a los sulfatos de los miembros de concreto, tales como (de la izquierda a la

derecha) losas sobre el suelo, tubería y postes de concreto expuestos a suelos con alto contenido

de sulfatos. (68985, 52114, 68986)

Fig. 2-15. Las muestras de pruebas usadas en el ensayo de sulfatos en ambiente externo en

Sacramento, California son vigas de 150 x 150 x 760 mm (6 x 6 x 30 pulg.).Se ilustra la comparación

de las tasas: (superior) la tasa de concretos de 5 hasta 12 años, preparados con cemento tipo V y

relación agua-cemento de 0.65; y (inferior) la tasa de concretos de 2 hasta 16 años, preparados con

cemento tipo V y relación

agua-cemento de 0.38 (Stark 2002). (68840, 68841)

Fig. 2-16. Los cementos de moderado calor y bajo calor de hidratación minimizan el calor generado

en miembros de concreto masivo o estructuras, tales como (izquierda) apoyos espesos de puente y

(derecha) presa. La presa de Hoover, enseñada aquí, usó el cemento tipo IV para controlar el

aumento de temperatura (65258, 68983)

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Cemento Portland Puzolánico IP

Cemento Portland adicionado con hasta 30% de puzolana, de conformidad con la Norma ASTM C 595 (NTP 334,009), de uso general en todo tipo de obra civil. Posee una moderada resistencia al ataque de sulfatos, bajo calor de hidratación, mayor impermeabilidad, ganancia de mayor resistencia al tiempo, y mayor trabajabilidad en morteros y revestimientos.Presentación a granel o en bolsas de 42.5 Kg.

 Cemento Portland Tipo I

Cemento Portland para uso general en obras de concreto sin requerimientos especiales. Elaborado de acuerdo a la Norma ASTM C 150 (NTP 334,009).Presentación a granel o en bolsas de 42.5 Kg.

 Cemento Portland Tipo II

Cemento Portland que se usa cuando es necesaria una moderada resistencia al ataque de sulfatos y un moderado calor de hidratación. Elaborado según la Norma ASTM C 150 (NTP 334,009).Presentación a granel o en bolsas de 42.5 Kg.

 Cemento Portland Tipo V

Cemento Portland que se uso cuando es necesaria una alta resistencia al ataque de sulfatos. Elaborado de conformidad con la Norma ASTM C 150 (NTP 334,009).Presentación a granel o en bolsas de 42.5 Kg.

http://www.grupogloria.com/yuraCEMENTOSproductos.html

 Cemento Portland Rumi Tipo IP

Cemento Portland adicionado con puzolana hasta un 30% de acuerdo a la Norma ASTM C 595 (NTP 334,009), de uso general en todo tipo de obra civil. Posee una moderada resistencia al ataque de sulfatos, bajo calor de hidratación, mayor impermeabilidad, ganancia de mayor resistencia al tiempo y una mayor trabajabilidad en morteros y revestimientos.Presentación a granel o en bolsas de 42.5 Kg.

:: Cemento Portland Rumi Tipo I

Cemento Portland para uso general en obras de concreto sin exigencias especiales, elaborado de acuerdo a la Norma ASTM C 150 (NTP 334,009).Presentación a granel o en bolsas de 42.5 Kg.

:: Cemento Portland Rumi Tipo II

Cemento Portland que se usa cuando se necesita una moderada resistencia al ataque de sulfatos y un moderado calor de hidratación. Elaborado de acuerdo a la Norma ASTM C 150 (NTP 334,009).Presentación a granel o en bolsas de 42.5 Kg.

:: Cemento Portland Rumi Tipo V

Cemento Portland que se usa cuando es necesaria una alta resistencia al ataque de sulfatos.Elaborado de acuerdo a la Norma ASTM C 150 (NTP 334,009).Presentación a granel o en bolsas de 42.5 Kg.

Nuevo Producto:: CAL “Rumical

Este producto puede ser usado como regulador de PH (minería), neutralizante, fundente, adhesivo, lubricante, retenedor de agua, aglomerante, desinfectante, oxidante, estabilizado, reactivo, causticante, fungicida, esterilizado, preservante, entre otros.

http://www.grupogloria.com/cementoproductos.html

Cementos Hidráulicos Adicionales (Mezclados o Compuestos) en los EE.UU.

En la construcción en concreto, se usa el cemento adicionado (mezclado, compuesto o mezcla) de la misma manera que el cemento portland. Se lo puede emplear como el único material cementante en el concreto o se lo puede usar en combinación con otros materiales cementantes suplementarios, adicionados en la planta de concreto o mezcladora (hormigonera). Normalmente, se especifica el uso del cemento mezclado en combinación con puzolanas y escorias locales. Si se emplea un cemento mezclado o un cemento portland sólo o en combinación con puzolanas o escorias, se debe ensayar el concreto para la verificación de la resistencia, durabilidad y otras propiedades requeridas por la especificación del proyecto (PCA1995 y Detwiler, Bhatty y Bhattacharja 1996).

Los cementos adicionados se producen por la molienda uniforme y conjunta o por la mezcla de dos o más tipos de materiales finos. Los materiales principales son cemento portland, escoria granulada de alto horno, ceniza volante, humo de sílice, arcilla calcinada, otras puzolanas, cal hidratada y combinaciones premezcladas de estos materiales (Fig. 2-19). Los cementos hidráulicos mezclados necesitan estar en conformidad con la ASTM C 595 (AASHTO M 240), Especificación para Cementos Hidráulicos Mezclados (Specification for Blended Hydraulic Cements) o ASTM C 1157, especificación de Desempeño de Cementos Hidráulicos (Performance Specification for Hydraulic Cements).

La ASTM C 595 establece cinco clases principales de cementos adicionados:

Tipo IS Cemento portland alto horno

Tipo IP y  Tipo P Cemento portland puzolánico

Tipo I (PM) Cemento portland modificado con puzolana

Tipo S Cemento de escoria o siderúrgico

Tipo I (SM) Cemento portland modificado con escoria

Fig. 2-19. Los cementos adicionados usan una combinación de cemento portland o clinker y yeso mezclados o molidos juntamente con puzolanas, escorias o ceniza volante. La ASTM C 1175 permite el uso y la

optimización de todos estos materiales, simultáneamente si necesario, para producirse un cemento con propiedades  óptimas. Se enseñan el cemento adicionado (al centro) rodeado por (derecha y en el sentido del

reloj) clinker, yeso, cemento portland, ceniza volante, escoria, humo de sílice y arcilla calcinad.

Los cementos tipos IS, IP, P, I(PM) y I(SM) son de uso general (Fig. 2-12), más adelante, se presentan estos tipos de cemento y las subcategorías.

La AASHTO M 240 también usa estas clases para los cementos mezclados. Los requisitos de la M240 son casi idénticos a los de ASTM C 595.

La ASTM C 1157 presenta seis tipos de cementos mezclados, los cuales van a ser discutidos bajo “Cementos Hidráulicos”. Los cementos mezclados que estén de acuerdo con los requisitos de la C 1157, satisfacen a los requisitos de los ensayos de desempeño físico sin restricciones de ingredientes o composición química del cemento.

Esto permite que el productor de cemento, visando optimizar las propiedades de resistencia y durabilidad, use una gran variedad de materiales cementantes, tales como clínker portland, escoria de alto horno, humo de

sílice y arcilla calcinada (Fig. 2-19).

http://www.notasingenierocivil.com/2011/06/cementos-hidraulicos-adicionales.html

El clinker portland se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 

y 1450 ºC. El clínker es el producto del horno que se muele para fabricar el cemento portland. El promedio del diámetro de las partículas de un cemento típico es aproximadamente 15 micrómetros. Hay 4 compuestos principales en el cemento portland que totalizan el 90% o más del peso del cemento portland.Se compone aproximadamente de:

40-60% Silicato tricálcico,

20-30% Silicato dicálcico,

7-14% Aluminato tricálcico,

5-12% Ferritoaluminato tetracálcico.

Cada tipo de cemento contiene los mismos 4 compuestos principales, pero en diferentes proporciones.

http://tiramiro.wikispaces.com/Cl%C3%ADnker

CEMENTO

CEMENTO

Se denomina cemento a un conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (árido grueso o grava, más árido fino o arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece al reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia pétrea, denominado hormigón o concreto. Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil, siendo su principal función la de aglutinante.

Historia 

Desde la antigüedad, se emplearon pastas y morteros elaborados con arcilla, yeso o cal para unir mampuestos en las edificaciones. Fue en la Antigua Grecia cuando empezaron a usase tobas volcánicas extraídas de la isla de Santorini, los primeros cementos naturales. En el siglo I a. C. se empezó a utilizar el cemento natural en la Antigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio. La bóveda del Panteón es un ejemplo de ello. En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentación de un faro en el acantilado de Edystone, en la costa Cornwall, empleando un mortero de cal calcinada. El siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, denominado así por su color gris verdoso oscuro. 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 químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para calcinación y el molino tubular y los métodos de transportar hormigón fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907.

Proceso de fabricación

Existe una gran variedad de cementos según la materia prima base y los procesos utilizados para producirlo, que se clasifican en procesos de vía seca y procesos de vía húmeda.El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales:1. Extracción y molienda de la materia prima2. Homogeneización de la materia prima3. Producción del Clinker4. Molienda de cemento.La materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicación del material, se aplican ciertos sistemas de explotación y equipos. Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos de crudo.La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500 °C. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.El clínker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.

Procedimiento a seguir en la extracción

EL proceso industrial de fabricación de cemento, comienza en las canteras con la extracción de las materias primas, que se efectúa normalmente mediante explotaciones a cielo abierto, con el uso de perforadoras especiales y posteriores voladuras. El material así extraído es cargado mediante palas de gran capacidad en camiones, los que transportan la materia prima hasta la planta de trituración.

Chancado

La planta de trituración de caliza, materia prima básica del cemento, permite reducir el material con tamaño de hasta 1.2 m3 un tamaño final menor de 75 mm. Este material triturado es transportado hasta la ubicación de la planta mediante cintas o fajas transportadoras.

Molino de Crudo

Es la etapa de molienda donde se selecciona las características químicas de la harina que se desea obtener, ya que el sistema consta de básculas dosificadoras, cada una de ellas capaz de gobernar las proporciones de caliza, arcilla, minera de hierro, etc., que se incorporan al molino para lograr la mezcla final.

Proceso de Horneado

La harina cruda es introducida mediante sistemas de transporte neumático y, debidamente dosificada, a un intercambiador de calor por suspensión de gases de varias etapas, en la base del cual se instalan modernos sistemas de pre calcinación de la mezcla antes de la entrada del horno rotativo donde se desarrollan las restantes reacciones físicas y químicas que dan lugar a la formación del "clinker" a temperaturas de 1400 - 1450 C.

Molino de Cemento

Dicha instalación que está constituido por un molino de bolas de circuito cerrado, con separadores neumáticos que permite obtener una finura muy uniforme y de alta superficie específica. La molturación del clinker se realiza conjuntamente con un pequeño porcentaje de yeso, para regular la fragua del cemento.

Ensacado

El 80% de los cementos producidos por Cemento Andino S.A., son entregados a sus clientes en sacos de papel y/o polipropileno con un contenido de 42.50 kilogramos. Si el cliente cuenta con las facilidades de descarga, también el cemento se puede entregar en pequeños contenedores (Big Bags) de 1.5 Toneladas El restante 20% es entregado a granel, para lo cual se cuenta con un pull de transportistas que trabajan a exclusividad para nuestra empresa con 60 semiremolques tanque conocidos como bombonas los que además de garantizar la inalterabilidad de la calidad del Cemento Andino, también garantizan el abastecimiento oportuno de nuestros cementos y por ende ayudan a disminuir el riesgo de que ocurran costosas paralizaciones de la planta concretera en operación

Acción del calor

El calor acelera el fraguado. Una vez fraguado y endurecido el cemento Pórtland, puede aguantar temperaturas superiores a 100 °C, empezando ya a disminuir su resistencia.

Componentes principales del cemento

Materias primas

Las materias primas fundamentales son las rocas calcáreas y las arcillas. Estas que se extraen de yacimientos a cielo abierto.La otra materia prima que se utiliza es el yeso, que se incorpora en el proceso de la molienda, para regular el tiempo de fraguado.Siendo difícil encontrar en la naturaleza calizas con la cantidad de arcilla precisa para fabricar este producto, se recurre a mezclar rocas calizas y arcillas naturales en proporciones determinadas. Se emplean también productos artificiales calizos, como las escorias de altos hornos, residuos de la industria de los álcalis, etc., y la arena de residuos de minerales de hierro para la arcilla.

Caliza

Está formada por carbonato calcico CO3Ca, en el cual el 56% es de oxido de cal CaO, y el 44% anhídrido carbónico CO2. Se presenta en la naturaleza, cristalizada en el sistema hexagonal, en romboedros de peso especifico igual a 2,7-2,8. Dureza igual a 3 de la escala de MOHS; de color blanco o transparente, formando el espato calizo o calcita, y cristalina, formando la roca caliza, que, según el agrupamiento de los cristales, recibe los nombres de caliza sacaroide, caliza concrecionada, caliza conchiforme, creta (caparazones de foraminiferos), caliza litográfica, etc.El cemento Pórtland se obtiene al reaccionar durante la cocción de cal, sílice, alumina y oxido de hierro, principalmente, y la magnesia y los álcalis que les acompañan, como impurezas. Esta constituido por cal, sílice, alumina hierro, magnesia, azufre y álcalis, cuyas cantidades varían entre limites muy restringidos.

Componentes del clinker

Materias Primas:

- Calizas (CaCO3).- Arcillas – Margas (Sílice).- Bauxita (Al).

Proceso:

- Extracción de la cantera: trituración, criba.- Molino Crudo: Precalentamiento.- Horno de Clinker: enfriamiento.- Molino cemento: adiciones.- Expedición.

Fases:

a. Desecación (precalentamiento).

<900ºC. Se descompone la calcita. Deshidratación de las arcillas. Se forman los óxidos de hierro.

b. Calefacción.

<1100ºc.>

c. Calcinación.

<1500ºc. cao =" S3C">

d. Reacción (Enfriamiento).

Se realiza un enfriamiento brusco evitando así la descomposición, ya que el silicato tricálcico es muy inestable.

e. Molturación.

Ya se le puede llamar cemento, y pasa por una molturación o amasado donde se le añaden las adiciones.

EXPLOTACION DE LA PIEDRA CALIZA

FORMA DEL CLINKER

Tipos de cemento 

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:1. De origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente.2. De origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico.

Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composición química de los cementos es compleja, se utilizan terminologías específicas para definir las composiciones.

El cemento portland 

El tipo de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón o concreto es el cemento portland.Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica.Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.NormativaLa calidad del cemento portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150.Cementos portland especialesLos cementos portland especiales son los cementos que se obtienen de la misma forma que el portland, pero que tienen características diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.

Portland férrico

El portland férrico está caracterizado por un módulo de fundentes de 0,64. Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este tipo de composición comporta por lo tanto, además de una mayor presencia de Fe2O3, una menor presencia de 3CaOAl2O3 cuya hidratación es la que desarrolla más calor. Por este motivo estos cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en climas cálidos. Los mejores cementos férricos son los que tienen un módulo calcareo bajo, en efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya hidratación produce la mayor cantidad de cal libre (Ca(OH)2). Puesto que la cal libre es el componente mayormente atacable por las aguas agresivas, estos cementos, conteniendo una menor cantidad, son más resistentes a las aguas agresivas.

Cementos blancos 

Contrariamente a los cementos férricos, los cementos blancos tienen un módulo de fundintes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajísimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más obscuro al cemento ferrico. La reducción del Fe2O3 es compensada con el agregado de fluorita (CaF2) y de criolita (Na3AlF6), necesarios en la fase de fabricación en el horno.para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en día hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II 52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5;también llamado pavi) se le suele añadir una adición extra de caliza que se le llama clinkerita para rebajar el tipo, ya que normalmente el clinker molido con yeso sería tipo I.

Cementos de mezclas

Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas características que lo diferencian del Portland normal.

Cemento puzolánico

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio describía cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, y permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas condiciones después de 2100 años.La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente:• 55-70% de clinker Portland• 30-45% de puzolana• 2-4% de yesoPuesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una menor cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.

Cemento siderúrgico 

La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón proveniente de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo que se origina a partir de silicatos, es un material potencialmente hidráulico. Esta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH-. Es por este motivo que debe estar presente por lo menos un 20 % de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolanico, el cemento siderurgico también tiene buena resistencia a las aguas agresivas y desarrolla menos calor durante el fraguado. Otra característica de estos cementos es su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosión atmosférica causada por los sulfatos.

Cemento de fraguado rápido 

El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó prompt natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200 ºC).1 Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondría del tiempo para efectuar una buena colada. Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, pero aun así si inicia el fraduado aproxm. a los 15 minutos(temperatura a 20ºC). La ventaja es que al pasar aproxm. 180 minutos de inciado del fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresión (entre 8 a 10 MPa), por lo que se obtiene gran prestación para trabajos de intervención rápida y definitivos. Hay cementos rápidos que pasados 10 años, obtienen resistencia a la compresión superior algunos hormigones armados (pasan en la gráfica de 60 MPa).

Cemento aluminoso

El cemento aluminoso se produce a partir principalmente de la bauxita con impurezas de óxido de hierro (Fe2O3), óxido de titanio (TiO2) y óxido de silicio (SiO2). Adicionalmente se agrega calcáreo o bien carbonato de calcio. El cemento aluminoso, también llamado «cemento fundido», por lo que la temperatura del horno alcanza hasta los 1.600°C y se alcanza la fusión de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes para formar lingotes que serán enfriados y finalmente molidos para obtener el producto final.El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos:• 35-40% óxido de calcio• 40-50% óxido de aluminio• 5% óxido de silicio• 5-10% óxido de hierro• 1% óxido de titanioPor lo que se refiere a sus reales componentes se tiene:• 60-70% CaOAl2O3• 10-15% 2CaOSiO2• 4CaOAl2O3Fe2O3• 2CaOAl2O3SiO2Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor al 6 %, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrófilas (poca absorción de agua).

Reacciones de hidratación 

CaOAl2O3+10H2O → CaOAl2O310H2O (cristales hexagonales)2(CaOAl2O3)+11H2O → 2CaOAl2O38H2O + Al(OH)3 (cristales + gel)2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2 (cristales + gel)Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza básica, gracias a la presencia de cal Ca(OH)2, el cemento

aluminoso es de naturaleza sustancialmente neutra. La presencia del hidróxido de aluminio Al(OH)3, que en este caso se comporta como ácido, provocando la neutralización de los dos componentes y dando como resultado un cemento neutro.El cemento aluminoso debe utilizarse con temperaturas inferiores a los 30°C, por lo tanto en climas fríos. En efecto, si la temperatura fuera superior la segunda reacción de hidratación cambiaría y se tendría la formación de 3CaOAl2O36H2O (cristales cúbicos) y una mayor producción de Al(OH)3, lo que llevaría a un aumento del volumen y podría causar fisuras el cemento portland es el mejor.

CLASIFICACIONES

Existen varias maneras de clasificarlos, según el fraguado, composición química y aplicación.Con relación al tiempo de fraguado, se dividen en cementos de fraguado rápido y lento, según que este termine antes o después de una hora, respectivamente.Por su composición química se denominan cementos naturales, Pórtland, grappiers, escorias, puzolanicos, aluminosos, sulfatados, etc.Según sus aplicaciones, de altas resistencias iniciales, resistentes a sulfatos, bajo calor de hidratación.

A. Denominación.

1. Pórtland. CEM I.2. Pórtland escorias. CEM II.3. Pórtland humo de sílice. CEM II/D.4. Pórtland Puzolana. CEM II/P.5. Pórtland Filler calizo. CEM II/L.6. Pórtland ceniza volante. CEM II/V.7. Pórtland mixtos. CEM II/M.8. De altos hornos. CEM III.9. Puzolánico. CEM IV.10. Compuesto. CEM V.

B. Prescripciones mecánicas.

1. Resistencia.2. Clases.

C. Prescripciones Físicas.

1. Tiempo de Fraguado.2. Expansión volumétrica.

D. Prescripciones Químicas.

E. Esta indicación afecta a todos los cementos CEM II/A y CEM II/B, incluido los cementos Pórtland compuestos que contienen un solo componente principal, por ejemplo, II/A-S ó II/B-V.

F. El cemento tipo III puede contener mas de 0,10 % de cloruros, pero, en tal caso, se debe consignar en los envases y albaranes de entrega el contenido real de cloruros.

OTROS CEMENTOS

- Blancos. BL I, BL II, BL V.- Especiales. ESP VI.- Aluminatos cálcicos. CAC/R.- Características adicionales:- Resistente a sulfatos. SR.- Resistente al agua de mar. MR.- Bajo calor de hidratación. BC.

En la denominación se colocará A o B, según sea de alto porcentaje de clinker o de bajo porcentaje de clinker, respectivamente.

PRESCRIPCIONES DE UTILIZACIÓN

Cemento Pórtland CEM I:

- Hormigón en masa.- Hormigón armado.- Pretensados de resistencias altas.- No recomendados en medios o ambientes agresivos.

Cemento Pórtland con adiciones CEM II:

- Hormigones y morteros en general.

Cemento de alto horno CEM III:

- Hormigón en ambientes agresivos.- Cimentaciones en terrenos yesíferos.- Obras marítimas.

Cementos Puzolánicos CEM IV:

- Hormigones y morteros en general.- Ambientes moderadamente agresivos.- Obras hidráulicas.- Hormigón de baja retracción térmica.- Hormigón en ambiente o tiempo cálido.- Grandes masas de hormigón.- Hormigón árido reactivo con álcalis.

Cemento Compuesto CEM V:

- Estabilización de suelos.- Bases tratadas carreteras y firmes de hormigón.- Grandes macizos de hormigón compactado con rodillo.

Cemento Blanco BL:

- Hormigones estructurales cara vista.- Decorativos.- Base de hormigones coloreados.- Solados, pavimentación, revocos, albañilería.

Cemento Bajo calor de hidratación BC:

- Hormigones baja retracción térmica.- H. en tiempos cálidos.- Grandes masas de hormigón (presas).- Mezclas con otros cementos, salvo emergencias.- Ambientes alcalinos.

COMO ALMACENAR EL CEMENTO

Cemento Andino

Cemento Pórtland tipo 1

Este cemento es de uso común y corriente en construcciones de concreto y trabajos de albañilería. Su uso está recomendado en todas aquellas obras en las cuales no se requieren características y/o especificaciones de otros tipos especiales de cemento. Este cemento se recomienda para la construcción de estructuras de edificios, estructuras industriales, viviendas unifamiliares, conjuntos habitacionales, y todas aquellas obras que se construyan sobre terrenos con exposición menor de 150 p.p.m.' de sulfato soluble en agua.

Cemento Pórtland Tipo 2

Este cemento esta destinado a obras de concreto en general, principalmente donde se requiera una resistencia moderada a la acción de los sulfatos alcalinos (Tipo MS) y/o cuando se requiera un moderado calor hidratación (Tipo MH). Se recomienda para estructuras de edificios, estructuras industriales, puentes, obras portuarias, tuberías de concreto, perforaciones, y todas aquellas obras que requieren soportar la acción moderada de los suelos ácidos y/o aguas subterráneas.

Cemento Pórtland Tipo 5

Este cemento esta destinado a obras Es un cemento especial que además de reunir las cualidades del Cemento Pórtland tipo II, es usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos .Se recomienda su uso en estructuras de canales, alcantarillas, túneles y sifones con suelos y aguas que contengan alta concentración de sulfatos, así como de obras portuarias que estén permanentemente expuestas a la acción de las aguas marinas.

Cemento Pórtland Tipo 1 (PM)

Es un cemento Hidráulico producido mediante la molienda conjunta de clinker, puzolana y yeso, en el cual la puzolana esta presente en no más del 15% en la masa del cemento Pórtland puzolanico. Este cemento puede ser usado en construcciones generales de concreto y cuando así sea especificado por el constructor, este cemento puede ser usado en obras que requieran una moderada resistencia a sulfatos.

EL CAMPO DE APLICACIÓN DEL CEMENTO

Se emplea en todo tipo de obra que no requiera de un cemento especial, a saber:

• Estructuras de Hormigón Armado, pretensado y postesado• Premoldeados• Pavimentos, pistas de aeropuertos y puentes• Canales y alcantarillas• Trabajos de albañilería (carpetas, morteros)

Por su elevada resistencia y rápida evolución, se recomiendan especialmente para:

• Hormigones de alta resistencia• Habilitación al tránsito (fast track). Pavimentos de hormigón donde se requiere una rápida• Estructuras elaboradas con encofrados deslizantes.• Hormigonados en períodos de baja temperatura

Es un cemento de Moderada Resistencia a los sulfatos, requiriendo su empleo en:

• Pavimentos, fundaciones, obras hidráulicas, en contacto con suelos o aguas con contenidos moderados de sulfatos• Conductos cloacales y desagües pluviales.• Estructuras expuestas al agua de mar.

LA VENTAJA DE USAR EL CEMENTO

Los hormigones elaborados con Cemento Pórtland Normal poseen los máximos valores de resistencia, permitiendo:

• Incrementar la seguridad, si se mantiene la dosificación• Posibilitar, además, una durabilidad mayor• Economizar el costo, si se reduce el contenido de cemento

Los hormigones elaborados con Cemento Pórtland Normal desarrollan una rápida evolución de resistencia posibilitando:

• Acortar los tiempos de obra• Habilitar más rápidamente la obra• Reducir costos

El Cemento Pórtland Normal es moderadamente resistente a los sulfatos.Datos del Cemento PórtlandDatos complementarios del cemento

DATOS DE DOSIFICACIONES DE LABORATORIO

Características de los materiales que acompañan al Cemento Pórtland Normal Avellaneda:

• Agregado fino (Oriental + Especial) modulo de finura: 2,4 a 2,7• Agregado grueso, piedra partida 6/20, Tamaño máximo: 20 mm• Aditivo plastificante de calidad reconocida

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Fabricación del Cemento Portland.El  proceso  básico  de  fabricación  del  cemento  es  relativamente  simple,  existen  dos métodos para la elaboración del cemento, ellos son el método vía húmeda y el método vía seca. En  el  método  vía  húmeda se  forma  una  suspensión  con  los  materiales  calcáreo-arcillosos previamente molidos, la suspensión es transportada por todo el sistema como un fluido por medio de tuberías. En el método por vía seca la mezcla intima de los materiales calcáreo-arcillosos se transporta por corrientes de aire, para algunos productores de cemento la diferencia más notable entre los dos métodos se encuentra en que en el método vía húmeda se consume más energía en el proceso de cocción debido

a que primero se debe evaporar el exceso de agua antes de iniciar la fusión de los materiales con las altas temperaturas. La Figura 6.1 ilustra el método vía seca para el caso en que la arcilla proviene de una roca, de acuerdo con esta figura las etapas más importantes en la producción del cemento Portland son las siguientes: explotación de las canteras de arcilla y caliza, triturado, molienda y  obtención de  la harina  cruda,  calcinación, adición  del  yeso  y molienda del clinker, finalmente almacenamiento y envasado.

Una etapa muy importante en el proceso de fabricación del cemento es la calcinación y obtención del clinker.

La harina cruda obtenida en la etapa de molienda de los ingredientes en bruto es transportada hacia el horno giratorio, el cual se calienta hasta 1500°C por medio de una flama localizada en la parte baja del horno, el horno presenta una ligera inclinación para que el material alimentado por la parte superior (harina cruda) se deslice lentamente durante la cocción hacia  la  parte  inferior.  La  harina  cruda  al  entrar

en  el  horno sufre  una  serie  de  cambios importantes, inicialmente se seca y al llegar a unos 600°C el carbonato de calcio (CaCO3) proveniente de la roca caliza pierde el bióxido de carbono, convirtiéndose en cal viva (CaO).

Posteriormente  cerca  de  los  1200°C  se  produce  una  fusión  de  ingredientes  que  da  como resultados la formación de silicatos de calcio y aluminatos de calcio, así como otros compuestos secundarios. Debido al movimiento de los ingredientes durante la calcinación se van formando unas pequeñas bolas en el horno, estas bolas de material cocido se llaman clinker. El clinker es ya el cemento Portland, con el único defecto de que requiere de la adición del yeso y de la molienda, sin la presencia del yeso el clinker molido fraguaría muy rápidamente entorpeciendo el proceso normal de fraguado.

Figura 6.1. Proceso de Producción del Cemento Portland Vía Seca.http://www.elconstructorcivil.com/2011/01/fabricacion-del-cemento-portland.html