¿Que es el Cemento?

Empleados en la construcción. Se presentan en estado de polvo Mezcla de piedra caliza y arcilla (>22% arcilla) cocción a 1550º C

hasta un principio de fusión o vitrificación

Trituradas y molidas

Es un aglomerante, que une o da cohesión, se presenta en forma de polvo que se obtiene de pulverizar duras rocas (caliza) y arcilla luego quemarlas en un horno rotatorio y agregar yeso, y de nuevo molerlas. Tiene la peculiaridad de endurecerse con agua y producir compuestos mecánicamente resistentes.

¿Qué es clinker?► Es el producto de la mezcla y la calcinación de

piedra caliza y arcilla, a unos 1550 grados centígrados. Es el componente principal del cemento. Al molerse y mezclarse con yeso y adiciones se produce el cemento.

¿Por que el cemento se le denomina portland?

► Se conoce como cemento Portland a un cemento artificial, cuyo color gris es similar al de una roca que se extraía de la isla inglesa del mismo nombre.

Tipos cemento y usosCementos Portland

Calentamiento caliza + arcilla, u otros materiales de composición global similar

temperatura que provoca una fusión parcial Clinker

muele y se mezcla con un pequeño % de

yeso

- silicato tricálcico - beta-silicato dicálcico- aluminato tricálcico - Ferrito aluminato tetracálcico

Composición del Clinker

Cementos Portland

► Variables más importantes

- Velocidad de endurecimiento- Velocidad de desprendimiento de calor- Cantidad de calor desprendida durante la hidratación- Resistencia del cemento endurecido al ataque por soluciones de sulfatos

52OP

Se fabrican a partir de materias primas con escasa proporción de componentes fijos distintos de cal, alúmina, sílice y óxidos de hierro.

Componentes indeseables magnesio, MgO; el fósforo, ; los fluoruros y los óxidos alcalinos.

Cementos que contienen silicatos o aluminatos cálcicos► Cemento aluminoso

Caliza + bauxita cemento aluminoso calentamiento hasta fusiónLas pastas:Fraguan y endurecen rápidamenteAlta resistencia al ataque por sulfatos. Uso Fabricación de hormigón refractario.

Cementos que contienen silicatos o aluminatos cálcicos Cementos de escoria

Escoria Fundida en alto horno Enfriada

Tipos:- cementos de altos hornos escoria granulada +

clinker de cemento Portland- cementos sobresulfatados escoria granulada +

sulfato cálcico o cemento Portland.

Estructura vítrea

Cementos que contienen silicatos o aluminatos cálcicos Puzolanas

Sin propiedades cementantes Puzolanas + cementos

- materiales naturales de origen volcánico - materiales artificiales fabricados

calcinando ciertas arcillas o pizarras

Agua, T° ambiente2)(OHCa

Cementos que contienen silicatos o aluminatos cálcicos

► Cementos expansivos

A diferencia del resto NO sufren una contracción sino una expansión durante la hidratación.

- Cementos tensantes

Cementos que contienen silicatos o aluminatos cálcicos

► Productos derivados del silicato cálcico

Tratamiento pastas ricas en cal, sílice o materiales ricos en sílice reactiva.

- ladrillos de silicato cálcico - aislantes térmicos - láminas de amianto y silicato cálcico.

Cementos que no contienen silicatos o aluminatos cálcicos

► Otros cementos

Cementos de aluminato de estroncio y de aluminato de bario

cementos refractarios Alcanzan temperaturas más altas que los

cementos de aluminato cálcico Protección de reactores nucleares

Etapas del proceso de fabricación del cemento

► 1. Obtención y preparación de materias primas

(molienda)

► 2. Cocción del crudo de cemento

► 3. Molienda de cemento y obtención del producto

final

Etapas del proceso de fabricación del cemento

Obtención y preparación de materias primas 1.1 Extracción de materias primas

Calizas y margas:

Aporte de CaO en la formación de silicatos para la producción del clínker de cemento

Arcillas y pizarras:

Aporte de óxidos que actúan de fundentes facilitando la formación de la fase líquida en el horno

Obtención y preparación de materias primas 1.2. Preparación y adecuación de

materias primasHomogeneización de materias primas :

alimentación del horno homogénea

Molienda (molinos verticales)

CRUDO DE CEMENTO

Cocción del crudo de cemento2. Cocción en hornos rotatorios

CLINKERIZACION:►DESCOMPOSICION DE CALIZA Y ARCILLA

►FORMACION DE AF4C

(hasta agotar alguno de los óxidos metálicos)

►FORMACION

►FORMACION DE S2C

►FORMACION DE S3C MEDIANTE S2C+CS3C

CaOOFeOAl 43232

A3C CaOOAl 332

F2C CaOOFe 232

3. Molienda de cemento y obtención del producto final

Somete la mezcla de materiales a impactos de cuerpos metálicos o fuerzas de compresión elevadas, junto con la molienda conjunta del clinker, yeso y otros materiales denominados “adicionales”.

HORNO DECOCCION

CLINKER

MOLIENDA

YESO(aditivos) CEMENTO

Proceso de fabricación del cemento

►ARCILLA

►CALIZA

►OTROS

Propiedades físicas y mecánicas Mediante diversos procedimientos de ensayo, se conoce el comportamiento de un material cuando está sometido a cargas de funcionamiento y a influencias exteriores

El comportamiento mecánico de un material refleja la relación entre la fuerza aplicada y la respuesta del material: DEFORMACIÓN

Fraguado y endurecimiento

Fase inicial de hidratación (fraguado):Fenómeno mediante el cual la pasta de cemento deja de ser plástica y adquiere una rigidez tal que ya no admite moldeo (Paso del estado fluido al estado sólido)

3 (CaO · SiO2) + 6 H2O 3 CaO 2 Si O2 3 H2O + 3 Ca(OH)2

 2 (2 CaO Si O2) + 4 H2O 3 CaO 2 SiO2 3 H2O + Ca OH)2

Fase final de hidratación ó endurecimiento de la masa sólida y posterior desarrollo de propiedades mecánicas del material

Son el resultado de un proceso de reacciones químicas de hidratación entre los componentes del cemento :

Dependiendo de la velocidad de fraguado, el material presentará distintas propiedades

Aplicaciones de distintos materiales para la construcción.► CEMENTOS:• Portland USO: aglomerante par la fabricación de hormigón

• Portland + agregados + agua cemento plástico USO: revestimiento externo de edificios

• Aluminoso

USO:

1. En hornos (soporta T° de 1600ºC)2. Hormigones refractarios3. Prefabricados4. Obstrucciones de paso de agua

Aplicaciones de distintos materiales para la construcción

• Puzolánico USO

• Expansivo

USO

1. Resistente al ataque de aguas agresivas2. Adecuado para ser usado en climas calurosos

1. En trabajos de demolición de todo tipo de rocas y hormigón2. En canteras3. Trabajos submarinos4. Construcción5. Obra civil y pública

Cementos Normalizados en Perú Cementos Normalizados en Perú

a. Cementos Portland Convencionales. NTP 334.009

Tipos de Cemento

Tipo I .- Cemento uso general. Tipo II.- De moderada resistência a sulfatos. Tipo III.- De alta resistencia inicial. Tipo IV.- De bajo calor de hidratación. Tipo V.- De alta resistencia a los sulfatos.

Cementos Normalizados en PerúCementos Normalizados en Perú

b. Cementos Portland Adicionados. NTP 334.090

Tipos de Cemento Tipo IP.- Cemento Portland Puzolánico. Tipo I(PM).- Cemento Portland Puzolánico Modificado. Tipo ICo.- Cemento Portland Compuesto. Tipo MS.- Cemento de Moderada Resistencia a los Sulfatos (Propiedad Especial Opcional.)

Tipos de cementoTipo I De uso General

Es un cemento de uso general en la construcción, que se emplea en obras que no requieren propiedades especiales. El cemento portland Tipo I se fabrica mediante la molienda conjunta de Clinker Tipo I y yeso, que brindan mayor resistencia inicial y menores tiempos de fraguado.

APLICACIONES Obras de concreto y concreto armado en general. Estructuras que requieran un rápido desencofrado. Concreto en clima frío. Productos prefabricados. Pavimentos y cimentaciones.

Tipo ll – Cemento modificado Es un cemento de resistencia moderada a los

sulfatos (componente MS), al moderado calor de hidratación (componente MH) y resistente a los agregados álcali-reactivos (componente R).

APLICACIÓN

Concreto con exposición moderada a los sulfatosEstructuras en contacto con ambientes y suelos húmedos-salitrosos Estructuras en ambiente marinoObras portuariasConcreto en clima cálidoEstructuras de concreto masivoPavimentos y losas.

TIPO I

Propiedades .Mayores resistencias iníciales.Menores tiempos de fraguado

Aplicaciones Obras de concreto y concreto armado en generalEstructuras que requieran un rápido desencofradoConcreto en clima fríoProductos prefabricadosPavimentos y cimentaciones

Tipo II

1.Cemento modificado para usos generales. 2.Resiste moderadamente la acción de los sulfatos.3. se emplea también cuando se requiere un calor moderado de hidratación.4. El cemento Tipo II adquiere resistencia más lentamente que el Tipo I, pero al final alcanza la misma resistencia.5.Se utiliza en alcantarillados, tubos, zonas industriales. Realiza del 75 al 100% de su resistencia.

Tipo lll – Alta resistencia inicial

Este tipo de cemento desarrolla altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 días. Esta propiedad se obtiene al molerse el cemento más finamente durante el proceso de molienda.

Aplicaciones Autopistas u otros.

Tipo lV – Bajo calor de hidratación

Tiene un bajo calor de hidratacion, debido al contenido más bajo de C3S (silicato tricalcico) y C3A (aluminato tricalcico), hay un desarrollo de resistencia mas lento que el cemento Portland ordinario, aunque la resistencia final no es afectada.

APLICACIONES•Estructuras de concreto masivo•Represas de gravedad•Túneles

Portland Tipo III

1.Cemento de alta resistencia inicial.2. recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción3.. El concreto hecho con el cemento Tipo III desarrolla una resistencia en tres días.4.se debe saber que el cemento Tipo III aumenta la resistencia inicial por encima de lo normal, luego se va normalizando hasta alcanzar la resistencia normal.5.cemento Tipo III no se debe usar en grandes volúmenes. 6.su resistencia es del 90 al 100%.

Portland Tipo IV

1.Cemento de bajo calor de hidratación2. El bajo calor de hidratación de Tipo IV se logra limitándolos compuestos que más influye en la formación de calor por hidratación.3. El calor de hidratación del cemento Tipo IV suele ser de más o menos el 80% del Tipo II, el 65% del Tipo I y 55% del Tipo III durante la primera semana de hidratación.4. Los porcentajes son un poco mayores después de más o menos un año.5. Es utilizado en grandes obras, moles de concreto, en presas o túneles. Su resistencia relativa de 1 a 28 días es de 55 a 75%.

Tipo V – Alta resistencia a los Sulfatos Es un cemento de alta resistencia a los sulfatos, ideal

para obras que estén expuestas al daño por sulfatos. Este cemento se fabrica mediante la molienda conjunta de Clinker Tipo V (con bajo contenido de aluminato tricálcico < 5% ) y yeso.

APLICACIONES

Ideal para losas, tuberías y postes de concreto en contacto con suelos o aguas con alto contenido de sulfatos.Para cualquier estructura de concreto que requiera alta resistencia a los sulfatos.

Portland Tipo V

1.Cemento con alta resistencia a la acción de los

sulfatos.2.. Las aplicaciones típicas

comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a

aguas con alto contenido de álcalis y estructuras

expuestas al agua de mar.3.. Realiza su resistencia relativa del 65 al 85 %.

Es un cemento laborado bajo los mas estricticos estándares de la

industria cementera, colaborando con el medio ambiente, debido

a que en su producción se reduce considerablemente el co2,

contribuyendo a la reducción de los gases con efecto invernadero.

Cemento portland adicionales

Cemento portland puzolanico IP-alta durabilidad

Características1. Mayor resistencia a la compresión.(debido a su contenido de puzolana natural de origen volcánico)

2. Resistencia a los ataques de los sulfatos(tiene mayor resistencia a los sulfatos que el cemento tipo V)

3. Mayor impermeabilidad(produce mayor cantidad de silicatos cálcicos, así el concreto se hace menos permeable y protege a la estructura metálica de la corrosión)

4. Inhibe la reacción álcali-agregado

5. Menor calor de hidratación(evitando contracciones y

figuraciones que afectan la calidad del concreto,

principalmente en obras de gran volumen)

Normas Técnicas Peruanas para el cemento Portland

ESTA NORMA TÉCNICA PERUANA ESTABLECE LOS REQUISITOS QUE DEBERÁN CUMPLIR LOS CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS, SUS APLICACIONES GENERALES Y ESPECIALES, UTILIZANDO ESCORIA, PUZOLANA, CALIZA O ALGUNA COMBINACIÓN DE ESTAS, CON CEMENTO PORTLAND O CLINKER DE CEMENTO PORTLAND O ESCORIA CON CAL.

Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas constituyen requisitos de esta Norma Técnica Peruana.

NTP 334.001:2011 CEMENTOS. Definiciones y nomenclatura. NTP 334.002:2003 CEMENTOS. Determinación de la finura

expresada por la superficie específica (Blaine). NTP 334.004:200 CEMENTOS. Ensayo en autoclave para

determinar la estabilidad del volumen. NTP 334.005:2011 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar

la densidad del cemento Portland. NTP 334.006:2003 CEMENTOS. Determinación del tiempo de

fraguado del cemento hidráulico utilizando la aguja de Vicat. NTP 334.007:2011 CEMENTOS. Muestreo e inspección. NTP 334.009:2011 CEMENTOS. Cemento Portland, Requisitos. NTP 334.045:2010 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar

la finura por tamizado húmedo con tamiz normalizado 45 um (Nº 325).

NTP 334.048:200 CEMENTOS. Determinación del contenido de aire en morteros de cemento hidráulico.

NTP 334.051:2006 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión de morteros de cemento Portland usando especímenes cúbicos de 50mm de lado.

NTP 334.064:2009 CEMENTOS. Método para determinar el calor de hidratación de cementos Portland. Método de disolución.

NTP 334.067:2011 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar la reactividad potencial alcalina de combinaciones cemento-agregado. Método de la barra de mortero.

NTP 334.074:2004 CEMENTOS. Determinación de la consistencia normal.

NTP 334.075:2004 CEMENTOS. Cemento Portland. Método de ensayo normalizado para optimizar el SO3 usando resistencia a la compresión a las 24 horas.

Clasificación La presente NTP se aplica a los siguientes tipos de cemento

adicionado generalmente son concebidos para el uso indicado.

Cementos Portland adicionados para construcción de concreto en general.

Tipo lS: Cemento Portland con escoria de alto horno. Tipo lP: Cemento Portland puzolánico. Tipo lL: Cemento Portland – caliza. Tipo l(PM): Cemento Portland puzolánico modificado. Tipo lT: Cemento adicionado ternario.

Propiedades Especiales.

Cuando se solicite, se debe especificar moderada resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratación, o ambos, agregando el sufijo (MS) o (MH), respectivamente.

Cuando se solicite por el comprador de alta resistencia a los sulfatos se debe especificar agregando el sufijo (HS).

Cuando se solicite por el comprador se debe especificar bajo calor de hidratación, agregando el sufijo (LH).

Información para la orden de compraLas órdenes de compra del cemento sujeto a esta NTP deben incluir

lo siguiente: Número de esta NTP. Tipo o tipos de cementos requeridos. Porcentaje admisible de escoria o puzolana, o caliza, máximo o mínimo, o ambos,

si se requiere. Si se requiere propiedades especiales opcionales indicar. MS si se requiere moderada resistencia a los sulfatos. HS si se requiere alta resistencia a los sulfatos. MH si se requiere moderado de hidratación. LH si se requiere bajo calor de hidratación. Aditivos acelerantes, si se requiere. Aditivos reductores de agua, si se requiere. Aditivos reductores de agua y aditivos acelerantes, si se requiere. Aditivos reductores de agua y aditivos retardadores, si se requiere. Certificado, si se desea.

Materiales y Fabricación

Escoria granulada de alto horno Es el producto no metálico, que consiste esencialmente de

silicatos y aluminio-silicatos de calcio y otras bases, que se obtiene en estado fundido, con impurezas de hierro, en los altos hornos.

Caliza Tal como se define en la NTP 334.111 deberá ser de origen

natural y cumplir con los requisitos.

Clinker de cemento Portland El clinker de cemento Portland debe ser clinker parcialmente

fundido que consiste primordialmente en silicatos de calcio hidráulicos.

Puzolana Es un material silíceo u aluminoso, que por sí mismo puede

tener poco o ningún valor cementicio, pero que finamente dividido y en presencia de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio, a temperaturas comunes, para formar compuestos que poseen propiedades cementicias.

Cal hidratada La cal hidratada utilizada como parte de un cemento

adicionado debe cumplir los requisitos de la NTP 334.144, pero cuando es molida en forma conjunta en el proceso de producción, no debe haber ningún requisito de finura mínima.

Aditivos de proceso Los aditivos de proceso utilizados en la fabricación del cemento,

deben demostrar que cumplen con los requisitos de la NTP 334.085 cuando se usen en las cantidades formuladas o mayores.

Aditivos funcionales Cuando son incorporados en la fabricación del cemento (solo a

opción del comprador) deben demostrar que cumplen con los requisitos de la NTP 334.084 cuando son ensayados con el cemento a utilizar, en las cantidades formuladas o mayores.

Otros Aditivos Los cementos cubiertos por esta NTP no deben contener otros

aditivos, excepto los señalados anteriormente y agua o sulfato de calcio o ambos, los cuales pueden ser añadidos en cantidades tales que no se excedan los limites mostrados, para sulfato reportado como SO3 y para perdida por ignición.