




























































































Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
curso de tecnologia de concreto
Tipo: Apuntes
1 / 131
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
ING. ANA TORRE C.
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES
“CURSO BASICO DE TECNOLOGÍA DEL
CONCRETO”
ING. ANA TORRE C.
ING. ANA TORRE C.
1.-Antecedentes Históricos:
Se saben que desde épocas antiguas que los Romanos utilizaron como agregado ladrillos quebrados los que eran embutidos en una mezcla de cal con polvo del ladrillo o la ceniza volcánica de esta forma se construyeron una variedad amplia de estructuras como caminos, acueductos, templos , palacios etc.
Se sabe también que se utilizaron losas de concreto en muchas de sus estructuras públicas grandes como el Coliseo y el Partenón. Para lograr concretos de peso ligero, los romanos utilizaron recipientes de barro que eran embebidos en la estructura generando vacíos en las paredes. Y logrando así su propósito.
En 1824, el ingles J.Aspin, elaboró y patentó un producto similar al cemento, obtenido mediante la cocción de una mezcla de calcáreos y arcilla finamente molida. Este ligante permitió confeccionar un hormigón similar al obtenido con la piedra Pórtland (calcáreo muy resistente de la isla de Pórtland) comúnmente utilizado en Inglaterra para la construcción.
De aquí la denominación “Cemento Pórtland”
2.-Definiciones:
Cemento Pórtland
Según la Norma Técnica Peruana NTP 334.009 , el cemento Pórtland es un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del Clìnker compuesto esencialmente por silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas sulfato de calcio como adición durante la molienda, es decir:
Cemento Pórtland = Clinker Pórtland + Yeso
El cemento Pórtland es un polvo muy fino de color verdoso. Al mezclarlo con agua forma una masa (pasta) muy plástica y moldeable que luego de fraguar y endurecer, adquiere gran resistencia y durabilidad.
El Clinker Pórtland
Es un producto semiacabado de forma de piedras negruzcas de tamaños de ¾” aproximadamente, obtenido de la calcinación de una mezcla de materiales calcáreos y arcillosos en proporciones convenientes, hasta llegar a una fusión incipiente (Clinkerización) a 1450 °C. Está compuesto químicamente por Silicatos de calcio, aluminatos de calcio, ferro aluminatos de calcio y otros en pequeñas cantidades, los cuales se forman por la combinación
ING. ANA TORRE C. en una chancadora primaria, del tipo cono que puede reducirla de un tamaño máximo de 1.5 m hasta los 25 cm.( Chancado primario). El material se deposita en una cancha de almacenamiento y luego de verificar su composición química, pasa al chancado secundario reduciéndose a tamaños de hasta ¾” aproximadamente.
ING. ANA TORRE C. hornos giran a velocidades de 4.5 r.p.m y la temperaturas van desde 850ºC hasta 1450ºC. Sin embarga la fase liquida que nos indica el inicio del proceso de sinterización tiene lugar a temperaturas de 1260ºC y que al aumentar la temperatura aumenta también la fase liquida o fundida.
Temperatura en el horno ºC
Reacciones en el interior del Horno
110 Evaporación de la humedad( secado ) de los diferentes materiales
110-450 Deshidratación de los materiales (arcillas, yeso, caoliita), eliminación del agua adsorbida.
600-750 Inicio de reacciones de los materiales deshidratados y formación en pequeñas cantidades del C 2 S y compuestos intermedios como el aluminato Calcico y Ferrocalcita ( CA, C 2 F)
900 La caliza se ha convertido en cal viva debido a la perdida de gas carbónico ,la cal viva esta lista para reaccionar con el medio ambiente por lo cual es llevada rápidamente a la zona de sinterización.
1200 Las arcillas se empiezan a descomponer y liberan sílice , alumina y Óxidos de fierro, la Sílice reacciona con la cal y se forma el C 2 S ( Belita)
1300 Se forma el C 4 AF liquido que actúa como fundente donde s e disuelven los demás materiales , este liquido es muy adhesivo y empezara a penetrar en los poros del ladrillo refractario , aislándolo y enfriándolo con lo cual queda pegado y se inicia la formación de la costra en el horno.
1340 Los materiales disueltos en el C 4 AF reaccionan formándose el C 2 S e iniciándose el C 3 A
1400 Se ha formado completamente el C 3 A , liquido muy viscoso que le da consistencia a la costra.
1450 Se encuentran formados todos los compuestos
ING. ANA TORRE C.
5.-Composición Química
a. Componentes Químicos
Los componentes químicos del cemento Pórtland se expresan por el contenido de óxidos, en porcentajes. Los principales óxidos son: la cal, sílice, alúmina y el óxido férrico, siendo el total de éstos del 95% al 97%. En pequeñas cantidades también se presentan otros óxidos: la magnesia, el anhídrido sulfúrico, los álcalis y otros de menor importancia. Así tenemos:
Oxido Componente Porcentaje Típico Abreviatura CaO 58% - 67% C SiO 2 16% - 26% S Al2O 3 4% - 8% A Fe2O 3 2% - 5% F SO 3 0.1% - 2.5% MgO 1% - 5% K 2 O y Na 2 O 0% - 1% Mn2O3 0% - 3% TiO2 0% - 0.5% P (^) 2O 5 0% - 1.5% Pérdida x Calcinación 0.5% - 3%
b. Compuestos Químicos
Durante la calcinación en la fabricación del clinker de cemento Pórtland los óxidos se combinan con los componentes ácidos de la materia prima entre si dando lugar a cuatro importantes compuestos. Los principales compuestos que constituyen aproximadamente el 90-95% del cemento, también se presentan en menores cantidades, otros compuestos secundarios.
Designación Fórmula Abreviatura Porcentaje
Silicato tricálcico 3CaO.SiO 2 C3S 30% a 50%
Silicato dicálcico 2CaO.SiO 2 C2S 15% a 30% Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O 3 C3A 4% a 12%
Ferro aluminato tetracálcico 4CaO.Al2O 3 .Fe2O 3 C4AF 8% a 13% Cal libre CaO Magnesia libre (Periclasa) MgO
ING. ANA TORRE C.
Estos compuestos en presencia del agua se hidratan y forman nuevos compuestos que forman la infraestructura de la pasta de cemento endurecido en el concreto.
6.-Propiedades de los compuestos principales
a. Silicato Tricálcico (C 3 S), conocido también como alita.
b. Silicato Dicálcico (C 2 S), conocido también como belita.
c. Aluminato Tricálcico (C 3 A)
ING. ANA TORRE C. en minutos. Se presenta como: El tiempo de Fraguado Inicial y El tiempo de Fraguado Final.
En el laboratorio existen 2 métodos para calcularlo
Importancia: Fija la puesta correcta en obra y endurecimiento de los concretos y morteros.
d. Estabilidad de Volumen
Representa la verificación de los cambios volumétricos por presencia de agentes expansivos, se expresa en %. En el laboratorio se determina mediante:
e. Resistencia a la Compresión
Mide la capacidad mecánica del cemento a soportar uan fuerza externa de compresión. Es una de las más importantes propiedades, se expresa en Kg/cm². En el laboratorio se determina mediante:
Se prueba a diferentes edades : 1,3,7, 28 días.
Importancia: Propiedad que decide la calidad de los cementos
f. Contenido de aire
Mide la cantidad de aire atrapado o retenido en la mezcla (mortero), se expresa en % del volumen total. En el laboratorio se determina mediante:
Importancia: Concretos con aire atrapado disminuye la resistencia (5% por cada 1 %)
g. Calor de Hidratación
Es el calor que se genera por la reacción ( agua + cemento ) exotérmica de la hidratación del cemento, se expresa en cal/gr.y depende principalmente del C3A y el C3S. En el laboratorio se determina mediante:
ING. ANA TORRE C. 8.-Tipos de cementos
a. Cementos Pórtland sin adición
Constituidos por Clinker Pórtland y la inclusión solamente de un determinado porcentaje de sulfato de calcio (yeso). Aquí tenemos según las Normas Técnicas:
¾ Tipo I : Para usos que no requieran propiedades especiales de cualquier otro tipo
¾ Tipo II: Para uso general y específicamente cuando se desea moderada resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratación
¾ Tipo III: Para utilizarse cuando se requiere altas resistencias iniciales
¾ Tipo IV: Para emplearse cuando se desea bajo calor de hidratación
¾ Tipo V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfates.
b. Cementos Pórtland Adicionados
Contienen además de Clinker Pórtland y Yeso, 2 o más constituyentes inorgánicos que contribuyen a mejorar las propiedades del cemento. (Ejm.: puzolanas, escorias granuladas de altos hornos, componentes calizos, sulfato de calcio, incorporadores de aire). Aquí tenemos según Normas técnicas:
¾ Cementos Pórtland Puzolánicos ( NTP 334.044 )
Cemento Pórtland Puzolánico Tipo IP : Contenido de puzolana entre 15% y 40%.
Cemento Pórtland Puzolánico Modificado Tipo I (PM) : Contenido de puzolana menos de 15%.
¾ Cementos Pórtland de Escoria ( NTP 334.049 )
Cemento Pórtland de Escoria Tipo IS : Contenido de escoria entre 25% y 70%
Cemento Pórtland de Escoria Modificado Tipo I (SM) : Contenido de escoria menor a 25%
¾ Cementos Pórtland Compuesto Tipo 1 (Co) (NTP 334.073): Cemento adicionado obtenido por la pulverización conjunta de Clinker Pórtland y materiales calizos (travertino), hasta un 30% de peso.
¾ Cemento de Albañilería (A) (NTP 334.069): Cemento obtenido por la pulverización de Clinker Pórtland y materiales que mejoran la plasticidad y la retención de agua.
¾ Cementos de Especificaciones de la Performance (NTP 334.082): Cemento adicionado para aplicaciones generales y especiales, donde no existe restricciones en la composición del cemento o sus constituyentes. Se clasifican por tipos basados en requerimientos específicos: Alta resistencia inicial, resistencia al ataque de sulfatos,
ING. ANA TORRE C.
EMPRESA CAP. INST. MERCADO Cementos Lima S A 4’300,000 Lima, Callao, Ica, Ancash
Cementos Pacasmayo S A A 2’300,000 La Libertad, Amazonas, Cajamarca, Lambayeque, Piura, Tumbes, Ancash
Cemento Andino S A 1’060,000 Lima, Callao, Junín, Huancavelica, Cerro de Pasco, Loreto, Ucayali, San Martín, Ayacucho
Yura SA 600,000 Arequipa, Moquegua, Tacna, Apurimac
Cemento Sur S A 155,000 Puno, Cusco, Apurimac, Madre de Dios, Moquegua, Tacna
En relación a los tipos cementos por empresa producidos actualmente en el Perú, tenemos:
EMPRESA TIPOS DE CEMENTO QUE PRODUCE Cementos Lima S A Sol I, Sol II, Supercemento Atlas IP
Cementos Pacasmayo S A Pacasmayo I, Pacasmayo II, Pacasmayo V, Pacasmayo MS-ASTM C-1157 , Pacasmayo IP, Pacasmayo ICo ( COMPUESTO ) Cemento Andino S A Andino I, Andino II, Andino V, Andino IPM Cementos Selva Cemento Pórtland Tipo I, Tipo II, Tipo V ,Puzolanico 1P,Compuesto 1Co Yura SA Yura I, Yura IP, Yura IPM, Cemento de Albañilería marca Estuco Flex. Cemento Sur S A Rumi I, Inti 1PM, Portland tipo II, Portland Tipo V. Cemento Rioja S.A. Cemento Pórtland Tipo IPM
ING. ANA TORRE C.
10.-Requisitos Técnicos de los cementos: Se muestran de acuerdo a las Normas Técnica Peruanas NTP 339.009 , los requisitos físicos y químicos de los cementos Pórtland. Requisitos físicos obligatorios
Tipos Requisitos Físicos I II V MS IP ICo Resistencia la Compresión mín Kg/cm² 3 días 7 días 28 días
120 190 280*
100 170 280*
80 150 210
100 170 280*
130 200 250
130 200 250 Tiempo de fraguado, minutos Inicial, mínimo Final, máximo
45 375
45 375
45 375
45 420
45 420
45 420 Expansión en autoclave, % máximo 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0. Resistencia a los Sulfatos % máximo de expansión -- -- 0.04* 14 días
6meses
0.10* 6meses
--
Calor de Hidratación, máx, KJ/Kg 7 días 28 días
290* 330*
a. Requisitos químicos obligatorios
Tipo Requisitos Químicos I II V MS IP ICo
Óxido de Magnesio (MgO), máx, % 6.0 6.0 6.0 -- 6.0 6.
Trióxido de Azufre (SO 3 ), máx, % 3.5 3.0 2.3 -- 4.0 4.
Pérdida por Ignición, máx, % 3.0 3.0 3.0 -- 5.0 8.
Residuo Insoluble, máx, % 0.75 0.75 0.75 -- -- --
Aluminato tricálcico (C 3 A), máx, % -- 8 5 -- -- --
Álcalis equivalentes ( Na2O + 0.658 K (^) 2O ), máx, %
0.6* 0.6* 0.6* -- -- --
ING. ANA TORRE C. 11.-Usos y aplicaciones de los cementos Pórtland
a. Cementos Pórtland estándar (Sin adición)
Tipo I Para construcciones de concreto y mortero de uso general y cuando no se requiera propiedades especificas, se utiliza en concretos que no estén sujetos al ataque de factores agresivos como podría ser la presencia de sulfatos en el suelo o en el agua.
Tipo II: En obras donde se requiera resistencia moderada a la acción de los sulfatos ( ejm. Estructuras de drenaje) y/o moderado Calor de hidratación (consecuencia de la hidratación del cemento). Se recomienda en edificaciones, estructuras industriales, puentes, obras portuarias, perforaciones y en general en todas aquellas estructuras de volumen considerable, y en climas calidos
Tipo III: Para obras que requiera alta resistencia elevadas a edades tempranas, normalmente a menos de una semana ( ejm: adelanto de la puesta en servicio) y también en obras de zonas frías su uso permite reducir el curado controlado.
Tipo IV: Para Estructuras se requiera bajo Calor de Hidratación, caso de represas, centrales hidroeléctricas y obras de grandes masas de concreto, también debe tenerse en cuenta que este cemento desarrolla resistencias a una velocidad inferior a la de los otros cementos.
Tipo V: Además de las cualidades del Tipo II, es recomendado para obras donde se requiera elevada resistencia a los sulfatos. Es el caso de obras portuarias expuesta al agua de mar También en canales, alcantarillas, túneles, suelos con alto contenido de sulfatos. estos cementos desarrollan resistencias mas lentamente que los cementos tipo I, incrementan su resistencia a los sulfatos.
Fuente : ACI 318
b. Cementos Pórtland Adicionados
Tipo IP y IPM : Cementos cuya adición viene ha ser la puzolana tienen uso similar al del Tipo I, y se recomienda en obras masivas o con ataques de aguas agresivas, aguas negras, en cimentaciones en todo terreno, son cementos de moderado calor de hidratación y de moderada resistencia a los sulfatos.
Tipo MS : Cementos adicionados de escorias se puede emplear en todo tipo de construcciones de concreto son resistentes a la agresión química, se puede utilizar en estructuras en ambientes y suelos húmedos-salitrosos, para estructuras en cimientos y pisos. En general se puede decir que tienen moderada resistencia a los sulfatos y moderado calor de hidratación.
Tipo ICo : Corresponde al cemento tipo I mejorado con mayor plasticidad, se puede utilizar en obras de concreto y de concreto armado en general, morteros en general, especialmente para tarrajeo y asentado de unidades de albañilería, pavimentos y cimentaciones.
ING. ANA TORRE C. 12.-A lmacenamiento del cemento
La buena disposición que se adopte para el almacenamiento de los insumos del concreto, contribuirá en la buena marcha de la obra, además de una producción eficiente del concreto de calidad. El diseño general de las instalaciones de almacenamiento, se efectúa en la etapa previa de la construcción, teniendo en cuenta entre otros los siguientes parámetros:
° Ubicación y características del área donde se asienta la construcción. ° Espacios disponibles. ° Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronograma de la obra ° Consumo máximo y duración del periodo en el cual se realiza la mayor producción de concreto. ° Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales. ° Stock mínimo que es conveniente mantener. ° Ubicación de las mezcladoras o central de mezcla. ° Alternativas y costos para las diferentes instalaciones de almacenamiento.
El cemento que se mantiene seco conserva todas sus características. Almacenado en latas estancas o en ambientes de temperatura y humedad controlada, su duración será indefinida. En las obras se requieren disposiciones para que el cemento se mantenga en buenas condiciones por un espacio de tiempo determinado. Lo esencial es conservar el cemento seco, para lo cual debe cuidarse no sólo la acción de la humedad directa sino además tener en cuenta la acción del aire húmedo. En obras grandes o en aquellos casos en que el cemento deba mantenerse por un tiempo considerable se deberá proveer una bodega, de tamaño adecuado sin aberturas ni grietas, ventilados a fin de evitar la humedad tal que se pueda mantener el ambiente lo más seco que sea posible si se puede se debe planificar el empleo de extractores de aire. En los casos en que sea previsible la presencia de lluvias, el techo tendrá la pendiente adecuada. El piso deberá ser de preferencia de tablas, que se eleven 10 cm. sobre el suelo natural para evitar el paso de la humedad. Eventualmente se pueden usar tarimas de madera. Las bolsas se deberán apilar juntas, de manera de minimizar la circulación del aire, dejando un espacio alrededor de las paredes de al menos 50 cm. Las puertas y las ventanas deberán estar permanentemente cerradas. El apilamiento del cemento, por periodos no mayores de 60 días, podrá llegar hasta una altura de doce bolsas. Para mayores periodos de almacenamiento el limite recomendado es el de ocho bolsas, para evitar la compactación del cemento. Las bolsas de cemento se dispondrán de manera que se facilite su utilización de acuerdo al orden cronológico de recepción, a fin de evitar el envejecimiento de determinadas partidas. No deberá aceptarse, de acuerdo a lo establecido en la norma, bolsas deterioradas o que manifiesten señales de endurecimiento del cemento. En obras pequeñas o cuando el cemento va a estar almacenado en periodos cortos, no más de 7 días, puede almacenarse con una mínima protección, que puede consistir en una base afirmada de concreto pobre y una cobertura con lonas o láminas de plástico. Las cubiertas deberán rebasar los bordes para evitar la penetración eventual de la lluvia a la plataforma. El recubrimiento deberá afirmarse en la parte inferior y si es posible en la superior para evitar que sea levantada por el viento. En todos los casos el piso deberá estar separado del terreno natural y asegurar que se mantenga seco. En caso de largas periodos de almacenamiento se recomienda además, de lo anterior, rotar periódicamente la posición de los sacos, aprovechando el cambio para dar golpes de canto a los sacos y soltando asi las