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Ing. Henry Landaeta
UNIDAD 2 TEMA 2
Ing. Henry Landaeta
COMPONENTES CONCRETO
• AGREGADOS O ÁRIDOS 80% (aprox.) • CEMENTO 20 % (aprox.) • AGUA • ADITIVO • ADICIONES
El concreto tiene varios componentes que son:
CEMENTO
Es un componente activo del concreto que influye en
todas las características de este material
HISTORIA
Hace 5.000 años al norte de Chile se
creo un conglomerado hidráulico
procedente de la calcinación de
algas, el cual esa utilizado para unir
las piedras
El siglo XIX, Joseph Aspdin y James
Parker patentaron en 1824 el
cemento Portland
Ing. Henry Landaeta
COMPONENTES CONCRETO: CEMENTO
El cemento es el componente activo del concreto e influye en todas las características de este material, sin embargo solo constituye aproximadamente un 20% del peso del concreto. Se denomina cemento a un aglutinante o aglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos y agua, crea una mezcla uniforme, manejable y plástica capaz de fraguar y endurecer al reaccionar con el agua y adquiriendo por ello consistencia pétrea llamado HORMIGÓN O CONCRETO.
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COMPONENTES CONCRETO
El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la naturaleza, su elaboración se realiza en plantas industriales de gran capacidad, en donde debe ser controlado estrictamente.
Cuando hablamos se cemento implícitamente queremos decir cemento Pórtland, ya que es el que usamos casi exclusivamente con fines estructurales. El cemento Pórtland es una especie de cal hidráulica perfeccionada, se produce combinando químicamente materias de carácter acido (sílice y alúmina), provenientes de las arcillas con otras de carácter básico (cal), aportado por las calizas.
CONSTITUCIÓN
HIDRATACIÓN DEL CEMENTO
Silicato tricálcico + agua --> gel de tobermorita + hidróxido de calcio
Silicato dicálcico + agua --> gel de tobermorita + hidróxido de calcio
Ferroaluminato tetracálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de calcio
Aluminato tricálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de Aluminato
tricálcico Aluminato tricálcico + agua + yeso --> sulfoaluminatos de calcio
Propiedades del Cemento
Buena resistencia al ataque químico.
Resistencia a temperaturas elevadas. Refractario.
Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Conversión
interna.
Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la
porosidad.
Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.
Está prohibido el uso de cemento aluminoso en hormigón
pretensado. La vida útil de las estructuras de hormigón armado es
más corta.
El fenómeno de conversión (aumento de la porosidad y caída de la
resistencia) puede tardar en aparecer en condiciones de temperatura y
humedad baja.
El proyectista debe considerar como valor de cálculo, no la
resistencia máxima sino, el valor residual, después de la conversión, y
no será mayor de 40 N/mm2.
Se recomienda relaciones A/C ≤ 0,4, alta cantidad de cemento y
aumentar los recubrimientos (debido al pH más bajo).
Dosificación de Sacos de 42.5 Kg
MAESTRO – CEMENTO PORTLAND
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COMPONENTES CONCRETO
La fabricación del cemento es una actividad industrial de procesado de minerales que se divide en tres etapas básicas: Obtención de materias primas Molienda y cocción de materias primas Molienda de cemento
Fabricación del Cemento
Mezcla de Materias Primas
Granulometría Definida
Cocción
Molido a Polvo Fino
Cemento Portland
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COMPONENTES CONCRETO
El proceso de fabricación del cemento comienza con la obtención de las materias primas necesarias para conseguir la composición deseada de óxidos metálicos para la producción de clínker. El clínker se compone de los siguientes óxidos (datos en %)
Óxido de calcio "cal" ( CaO) 60-69
Óxido de Silicio "sílice" 18-24
Óxido de Aluminio "alúmina" ( Al2O3)
4-8
Óxido de Hierro ( Fe2O3) 1-8
Obtención de materias primas
Etapas de Fabricación del Cemento
1.- Extracción y Triturado de Materias Primas:
- Extracción de Piedra Caliza y Arcillas
-Liberación de H2O y CO2 durante cocción
- Trituración de Piedra Bruta
Etapas de Fabricación del Cemento
2.- Mezclado y reducción
de la materia prima:
- Proporciones
correspondientes a su
composición química.
- Secado y triturado de
materia prima (molino).
- Composición
uniforme.
Etapas de Fabricación del Cemento
3.- Cocción de la harina y
transformación en clinker:
-Calcinación de caliza y
arcilla
-1350°C – 1450°C
- Partículas de 15
micrómetros
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COMPONENTES CONCRETO
Molienda y cocción de materias primas
La finalidad de la molienda es reducir el tamaño de las partículas de materias para que las reacciones químicas de cocción en el horno puedan realizarse de forma adecuada. La molienda de materias primas (molienda de crudo) se realiza en equipos mecánicos rotatorios, en los que la mezcla dosificada de materias primas es sometida a impactos de cuerpos metálicos o a fuerzas de compresión elevadas.
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COMPONENTES CONCRETO
Proceso de fabricación del Clinker
• Vía Seca • Vía semi – seca • Vía semi - húmeda • Vía húmeda
Etapas de Fabricación del Cemento
4.- Molienda del clinker con yeso y aditivos:
- Molienda ==> Clinker + Yeso
- Compuestos minerales
- Cementos con Adiciones
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COMPONENTES CONCRETO
El proceso de fabricación de cemento termina con la molienda conjunta de clínker, yeso y otros materiales denominados "adiciones". Una vez obtenido el cemento se almacena en silos para ser ensacado o cargado a granel.
Molienda de cemento
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En función de la composición, la resistencia y otras características adicionales, el cemento es clasificado en distintos tipos y clases.
Tipo y Características %C3S %C2S %C3A %C4FA
I Uso General 40-55 25-30 8-15 5-10
II Resistencia a Sulfatos
y bajo calor hidratación
40-50 25-35 8 10-15
III Altas resistencias iniciales
50-63 15-20 3-15 8-12
IV Muy bajo calor de hidratación
25-35 40-50 < 7 10-15
V Muy alta resistencia a sulfatos
32-42 38-48 < 5 10
Campo de Aplicación
Tipo de Cemento Uso
Cemento Portland Normal Uso general. No recomendado para estructuras en medios agresivos
Cemento Portland Calcáreo Uso general. No recomendado para estructuras en medios agresivos
Cemento Portland Compuesto, Cemento Portland Puzolánico, Cemento Portland Alto Horno
Uso general. Obras hidráulicas. Hormigones. Fundaciones. Estructuras en medios agresivos
Cemento de Albañilería Albañilería. No apto pata estructuras
Otros Cementos
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CALIDAD DEL CEMENTO - COVENIN 28-935
Tiempo de fraguado – COVENIN 493-352 Es el lapso que transcurre desde el mezclado hasta el momento de la aparición del atiesamiento. Resistencias mecánicas – COVENIN 497-498 Las resistencias mecánicas del concreto se deben al cemento, pero están importantemente condicionadas por la calidad y proporciones de os materiales restantes de la mezcla. Finura – COVENIN 487 Como en toda reacción la superficie de contacto es uno de los factores que condicionan su velocidad, de allí que los cementos mas finamente molidos tengan una velocidad de hidratación mayor y por lo tanto un desarrollo de resistencia , mas rápido. Este es un dato importante para la interpretación de las resistencias a temprana edad.
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CALIDAD DEL CEMENTO Calor – COVENIN 495 El calor acelera las reacciones de endurecimiento por lo tanto, el fraguado, trabajabilidad y resistencia produciendo contracciones o dilataciones del material que pueden alterarlo de manera importante. Cemento caliente - Falso fraguado El cemento recién fabricado suele conservar una parte importante del calor, las especificaciones estiman 75°C como temperatura máxima, pero aun con valores menores el cemento puede producir trastornos, que indirectamente se ven reflejados en posible evaporación de parte del agua, retracción, agrietamiento y descenso de la resistencia, también puede producir un temprano atiesamiento de la mezcla llamado falso fraguado.
Calor Del Cemento
Depende de:
1.- Temperatura ambiente
2.- Calor de Hidratación
Calor desprendido
durante reacción
Protección del cemento
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Manejo La finura del cemento permite bombearlo con aire por tuberías como un fluido, generalmente para cargas a granel, se transportan por correas especiales y almacenan en silos que deben ser impermeables y fáciles para la descarga, otra forma es en sacos de 42,5 Kg.; los sacos son hechos con pliegos de papel de cierta consistencia. El cemento es una sustancia particularmente sensible a la acción del agua y de la humedad, por lo tanto para salvaguardar sus propiedades, se deben tener algunas precauciones muy importantes, entre otras: Inmediatamente después de que el cemento se reciba en el área de las obras si es cemento a granel, deberá almacenarse en depósitos secos, diseñados a prueba de agua, adecuadamente ventilados y con instalaciones apropiadas para evitar la absorción de humedad. Si es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre parrillas de madera o piso de tablas
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Envejecimiento Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, después de llegar al área de las obras, se deberá utilizar en la misma secuencia cronológica de su llegada. No se utilizará bolsa alguna de cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento en el área de las obras, salvo que nuevos ensayos demuestren que está en condiciones satisfactorias. Una recomendación practica para saber si el cemento ha perdido calidad, es observar si contiene grumos que no se desmoronan fácilmente entre los dedos, en caso de ser abundantes el cemento no se debe emplear, sino se puede eliminar por medio de un tamiz # 30.
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Mezclas de cemento La mezcla entre cementos Pórtland del mismo tipo puede dar lugar a anormalidades en los tiempos de fraguado y alguna modificación de la resistencia, por lo que se debe evitar en lo posible. Así como también la mezcla de diferentes cementos o de distintas clases pueden llegar a ser mas peligrosas y se debe evitar completamente, pero en vaciados de piezas continuas hechas con cementos diferentes en donde una de las ellas ya este endurecida no debería presentar ningún tipo de reacción.
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OTROS CEMENTOS
Puzolámicos
Bajo calor de hidratación
Lenta ganancia de resistencias, pero llegan a largo plazo llegan a superar a los Pórtland
De cal
Plasticidad (albañilería)
No alcanzan las mismas resistencia que los Pórtland
Aluminosos
Alto calor de hidratación
Altas resistencias tempranas
Se usan para preparar concretos refractarios
Supersulfatado
Escoria siderúrgica y yeso
Buenas características de resistencia y durabilidad
ADITIVOS AL CEMENTO
ADICIONES AL CEMENTO
Cenizas Volantes
Escorias Molidas de
Alto Horno
Humo de Sílice
Puzolanas naturales
Agua para Concreto
El agua es imprescindible en varias etapas de la elaboración del concreto:
mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente
entre 15% y 20% del volumen de concreto fresco y conjuntamente con el
cemento, forman un producto coherente, pastoso y manejable, que lubrica
y soporta los agregados, acomodable en los moldes.
Agua de Mezclado
El agua de mezclado cumple dos
funciones: hidratar el cemento y
proporcionar fluidez y lubricación
al concreto. Se estima que, en
condición de ambiente saturado,
el agua requerida para hidratación
equivale al 25% en peso del
cemento; el resto se evapora.
Agua de Curado
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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 COVENIN 2385), producidos con ella alcanzan resistencia a los siete días iguales a por lo menos el 90% de especimenes testigo fabricados con agua potable o destilada.
AGUA DE MEZCLADO
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AGUA DE MEZCLADO
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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 deberá usarse en concreto preforzados debido al riesgo de corrosión del esfuerzo, particularmente en ambientes cálidos y húmedos. 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.
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AGUA DE MEZCLADO
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AGUAS ACIDAS En general, el agua de mezclado que contiene ácidos clorhídrico, sulfúrico y otros ácidos inorgánicos comunes en concentraciones inferiores a 10,000 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 concentración al ser usada con otros cementos puede reducir sustancialmente la resistencia a los 28 días.
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AGUA DE MEZCLADO
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AGUAS DE ENJUAGUE La Agencia de Protección Ambiental y las agencias estatales de los EEUU prohíben 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%.
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AGUA DE MEZCLADO
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AGUAS SERVIDAS Las aguas servidas o de cloacas típicas pueden tener aproximadamente 400 ppm de materia orgánica. 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.
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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, corrosión del refuerzo, inestabilidad volumétrica, la adherencia acero-concreto y una menor durabilidad.
AGUA DE MEZCLADO
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IMPUREZAS SOBRE EL CONCRETO
Las aguas que pueden considerarse perjudiciales, son aquellas que
contienen excesivas cantidades de azúcar, ácidos, materia orgánica,
aceites, sulfatos, sales alcalinas, efluentes de cloacas, sólidos
suspendidos y gases.
El exceso de impurezas en
el agua de mezclado puede
causar problemas como
manchas, corrosión en el
acero de refuerzo y hasta
disminución de la
resistencia del hormigón
EFECTOS DE IMPUREZAS SOBRE EL CONCRETO
Carbonatos y bicarbonatos Variación en fraguado y menor resistencia
Cloruros Corrosión en Refuerzos
Sulfatos Disgregación de los agregados
Sales de Hierro Manchas Superficiales
Otras sales Retardo en fraguado y menor resistencia
Impurezas Orgánicas Variación en fraguado y en resistencia
Azúcares Retardo en fraguado y variación en resistencia
Sedimentos Variación en fraguado, durabilidad, etc.
Aceites Reducción de Resistencia
Agua del Mar Variación en resistencia y corrosión de acero
Desechos Industriales Reducción de Resistencia
Aguas Sanitarias Variación en fraguado y menor resistencia
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AGUA DE MEZCLADO
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Efectos de las impurezas
Carbonatos: tiempo de fraguado Sales de hierro: manchas Otras sales: (manganeso, estaño, zinc) disminuye resistencia Aguas ácidas: resistencia Aguas alcalinas: resistencia, fraguado Azúcares: fraguado Partículas en suspensión: fraguado, adherencia, resistencia. Aceites: resistencia Algas: resistencia, durabilidad, porosidad Efluentes Industriales: resistencia Sulfatos: resistencia
Calidad del Agua
Los requisitos de calidad del agua de mezclado para concreto no tienen ninguna
relación obligada con el aspecto bacteriológico (como es el caso de las aguas
potables), sino que básicamente se refieren a sus características físico-químicas
ya sus efectos sobre el comportamiento y las propiedades del concreto
Tratamiento del Agua
CALIDAD DEL CEMENTO
TIEMPO DE FRAGUADO
Resistencias Mecánicas del Concreto
Influencia del Cemento en
la Resistencia del Mortero
y Concreto
Diferencia entre Mortero y
concreto Armado
Ensayos de Resistencia
Asentamientos
Cono de Abrams
Molde
Troncocónico
Llenado
Medición del
Asentamiento
Finura
Importancia de la Finura del Cemento para la Aplicación del
Concreto
Proceso de Fraguado
Calor de Hidratación
Ensayos
1. Turbidímetro Wagner (Norma COVENIN 488, "Cemento Portland.
Determinación de la finura por medio del turbidímetro" y ASTM C115)
2. Permeabilímetro Blaide (Norma COVENIN 487, "Cemento Portland,
Determinación de la finura por medio del aparato Blaide de
permeabilidad" y ASTM C204)
3. Malla No.325 (45 micras) (ASTM C 430)
Finura
Permeabilímetro
Blaide
Turbidímetro
Wagner
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COMPONENTES CONCRETO
• Manual del concreto estructural. Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Graces y Gilberto Velazco. Venezuela 2004
• Tecnología del concreto. A.M. Neville México 1984
• Normas COVENIN.
BIBLIOGRAFÍA
