LOS CEMENTOS

LOS AGLOMERANTES La Cal Cal viva Cal hidratada Cal hidráulica El Yeso El Cemento Minerales en polvo que reaccionan con el agua endureciendo

La Cal LOS AGLOMERANTES Proviene de la calcinación de la piedra caliza (Ca CO3) con cierto porcentaje de Magnesio y rastros pequeños de impurezas. El oxido de magnesio permite que las reacciones se produzcan a menor temperatura – 1100º C. La Cal

LOS AGLOMERANTES LA CAL Calcinación Ca CO3 + Calor Cao + CO2 Piedra caliza Apagado CaO + H2O Ca (OH)2 + calor Cal viva cal apagada Endurecimiento Ca (OH)2 + CO2 H2O Ca CO3 + H2O Carbonato de calcio.

Historia Usada desde la antigüedad por egipcios, griegos y romanos. La Muralla China fue construida con el uso de la cal. En América la utilizaron los incas y aztecas. Actualmente La cal viva en procesos mineros. La cal apagada en morteros de albañilería.

El Yeso LOS AGLOMERANTES Proviene del mineral de yeso o sulfato de calcio Ca SO4 . 2 H2O Mineral que además tiene algunas impurezas en cantidades pequeñas. El Yeso

LOS AGLOMERANTES EL YESO Calcinación Ca SO4  2 H2O calor Ca SO4  ½ H2O + 1½ H2O Ca SO4  ½ H2O calor Ca SO4 + ½ H2O Endurecimiento Ca SO4 + ½ H2O + 1½ H2O Ca SO4  2 H2O Esta reacción de endurecimiento difiere marcadamente de la cal, ya que no requiere dióxido de carbono.

Historia Al igual que la cal su uso es muy antiguo, sobre todo usado por los egipcios. En paneles prefabricados. Hace unos 50 años en elementos decorativos. Actualmente

EL CEMENTO

I.- INTRODUCCION

HISTORIA DEL CEMENTO LOS EGIPCIOS USARON YESO CALCINADO Y CALIZAS LOS GRIEGOS Y ROMANOS CALIZAS. POSTERIORMENTE LOS ROMANOS USARON UNA MEZCLA DE CALIZAS Y PUZOLANAS. COLISEO DE ROMA. EN LA EDAD MEDIA NO HUBO AVANCE ALGUNO Y SE CONSTRUYÓ CON PIEDRA Y CALIZAS.

HISTORIA DEL CEMENTO EN 1800, AL DEBERSE CONSTRUIR EN INGLATERRA EL FARO DE EDYSTON, UN INGLÉS, JOHN SMEATON, USÓ CALIZAS IMPURAS CALCINADA. EN 1824, JOSEPH ASPDIN EXPERIMENTÓ CON LO QUE SERÍA EL PRIMER CEMENTO PORTLAND PARALELAMENTE ESTUDIAN ESTE MATERIAL EN FRANCIA, VICAT Y LE CHATELIER. PERO ES SÓLO ALREDEDOR DE 1900 QUE SE DESARROLLA FUERTEMENTE LA INDUSTRIA DEL CEMENTO PORTLAND, CON EL DESCUBRIMIENTO DEL CONCRETO ARMADO.

Primer Horno de Cemento - Aspdin

II.-FABRICACION

III.- PROCESOS QUIMICOS

C E M E N T O MATERIAS PRIMAS - CALCÁREOS Y ARCILLOSOS DOSIFICACIÓN HORNO GIRATORIO HASTA FUSIÓN INCIPIENTE CLINKER (COMPUESTOS) MOLIDO + ADICIÓN DE YESO OXIDOS Ca O Si O2 AI2O3 Fe2O3 Mg O Na2O K2O ANÁLISIS CEMENTO COMPUESTOS OXIDOS Ca O Si O2 AI2O Fe2O3 Mg O Na2O K2O SO3 PC RI SILICATO BICÁLCICO SILICATO TRICÁLCICO ALUMINATO TRICÁLCICO FERRO - ALUMINATO TETRACALCICO COMPUESTOS HIDRATADOS SILICATO DE CALCIO HIDRATADOS (TOBERMORITA) ALUMINATOS DE CALCIO HIDRATADOS HIDROXIDO DE CALCIO Ca (OH)2 PORTLANDITA

FORMULAS DE BOGUE Permite calcular la composición mineralógica del clinker a partir del análisis químico. C3S = (4,071 x %CaO) - (7,600 x %SiO2) - (6,718 x %Al2O3) - (1,430 x %Fe2O3) - (2,852 x %SO3) C2S = (2,867 x %SiO2) - (0,754 x %C3S) C3A = (2,650 x %Al2O3) - (1,692 x %Fe2O3) C4AF = 3,043 x %Fe2O3

INFLUENCIA DE LOS COMPUESTOS

REACCIONES DE HIDRATACION

Volúmenes relativos de los compuestos principales en la microestructura de pastas de cemento en proceso de hidratación (a/c=0,50) C-S-H e hidróxido de calcio: formaciones paralelas y crecientes. Yeso: se consume en formación de etringita (AFt) y ésta se transforma en monosulfoaluminato de calcio (AFm, fase sulfatada final estable en pasta hidratada). Volumen de poros: inicialmente ocupados por la fase líquida, se ve reducido progresivamente, al ser rellenado por los productos sólidos de la hidratación.

PRODUCTOS DE HIDRATACION Silicatos de calcio Hidratados fibras o agujas de lento crecimiento con tendencia pronunciada a la compactación, responsable de la formación de una matriz densa y resistente. El cemento hidratado contiene aprox. 50% de C-S-H. Hidróxido de calcio: pequeñas placas muy poco resistentes, parcialmente soluble y vulnerable al ataque de los sulfatos, importante en la protección de las armaduras frente a la corrosión debido al alto nivel alcalino que aporta al concreto. El cemento hidratado contiene del 15% a 25% de Ca(OH)2

Progreso de la hidratación de una partícula de cemento 1. 3. 2. 4. Progreso de la hidratación de una partícula de cemento

Influencia de la relación a/c sobre la resistencia de la pasta: La resistencia de la pasta depende del grado de interrelación entre los productos de hidratación de las partículas de cemento.

IV.-TIPOS Y APLICACIONES

CEMENTOS PORTLAND TIPO I: De uso general. TIPO II: De uso general, específicamente cuando se desea moderada resistencia a los sulfatos. TIPO II(MS):De uso general,especificamente cuando sea necesario moderado calor de hidratación TIPO III: Cuando se requiere alta resistencia inicial. TIPO IV: Cuando se desea bajo calor de hidratación. TIPO V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfatos.

CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS CEMENTO +YESO +ADICION MINERAL ADICIÓN MINERAL: Materiales inorgánicos que se incorporan al cemento o al concreto, con el fin de mejorar sus propiedades. PRINCIPALES ADICIONES: a) Puzolanas b) Escoria de Alto Horno c) Fillers

PRINCIPALES ADICIONES PUZOLANAS Naturales y Artificiales ESCORIA DE ALTOS HORNOS FILLER CALIZO

ADICIONES Es evidente que en los últimos 30 años,el uso de productos en el concreto tanto aditivos como adiciones ha crecido en forma muy significativa. El uso de los cementos adicionados ofrece posibilidad de uso de menos clinker para una misma cantidad de cemento. Por otro lado sirven para reducir las emisiones de CO2 al disminuir la cantidad necesaria de clinker para la fabricación del cemento

PUZOLANAS Las puzolanas naturales son materiales crudos o calcinados que tienen actividad puzolánica. Tufos y cenizas volcánicas Tierras de diatomeas Para que sean activas deben encontrarse al estado vitreo ( amorfo) o poder ser llevadas a dicho estado

PUZOLANAS ARTIFICIALES CENIZAS VOLANTES Subproducto de la combustión del carbón en las Centrales Termoeléctricas. -Bajo Contenido de Cal -Alto Contenido de Cal Finura similar al cemento MICRO SILICE Subproducto de la fabricación de cuarzo de alta pureza. Finura cien veces menor al cemento

ESCORIA DE ALTOS HORNOS Subproducto de la fabricación del acero,cuya composición resulta similar a la del cemento. Su actividad depende en gran parte del sistema de enfriamiento. Rápido-Propiedades Hidraúlicas Lento -Material inerte

FILLER CALIZO Piedra caliza finamente molida Su finura lo hace funcionar como un filler Los cementos con esta adición tienen desarrollo rápido de la resistencia

CEMENTOS PUZOLANICOS CEMENTO PORTLAND IP (entre 15% y 40%) CEMENTO PORTLAND IPM (hasta 15%)

CEMENTO CON ESCORIA CEMENTO CON ESCORIA (25% a 70%)

CEMENTO PORTLAND COMPUESTO ICo CEMENTO PORTLAND ICo (Hasta 30%) Adición caliza u otro material no activo finamente molido

CEMENTO PORTLAND TERNARIO CEMENTO PORTLAND IT Ternario (Cemento portland con dos adiciones)

USO DE LOS CEMENTOS ADICIONADOS Puede ser especificado: Resistencia moderada a los sulfatos (MS) Moderado calor de hidratación (MH)

ESPECIFICACION DE LA PERFORMANCE No existen restricciones de la composición del cemento o de sus constituyentes. TIPOS: Tipo GU.- Uso general. Tipo HE.- De alta resistencia inicial. Tipo MS.- De moderada resistencia a los sulfatos. Tipo HS.- De alta resistencia a los sulfatos. Tipo MH.- De moderado calor de hidratación. Tipo LH.- De bajo calor de hidratación.

PRODUCCIÓN DE CEMENTO - EMPRESAS

OTROS CEMENTOS CEMENTOS ALUMINOSOS O REFRACTARIOS CEMENTOS BLANCOS CEMENTOS DE ALBAÑILERÏA

REQUISITOS Y NORMATIVIDAD

REQUISITOS QUIMICOS a) Óxido de magnesio (MgO) b) Trióxido de azufre (SO3) c) Perdida por ignición (PC) d) Residuo Insoluble (RI) e) Alcalis Equivalentes (Na2O +0.658K2O)

REQUISITOS FISICOS . a)Resistencia a la compresión b)Tiempo de fraguado c)Finura d)Expansión en el autoclave e)Resistenciaa los sulfatos f)Calor de hidratación

Agrietamiento debido al ataque por sulfatos

VI:NORMATIVIDAD

- 5 normas sobre especificaciones, - 1 norma de muestreo e inspección, - 1 norma sobre terminología, - 4 normas sobre adiciones, - 4 normas sobre aditivos, - 45 normas sobre métodos de ensayo Las Normas Técnicas Peruanas (NTP) guardan armonía con las Normas ASTM.

NORMAS SOBRE ESPECIFICACIONES CEMENTOS PORTLAND: NTP 334.009:1997 CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS: NTP 334.090 CEMENTOS PORTLAND PERFORMANCE NTP 334.082

NORMAS SOBRE ESPECIFICACIONES NTP 334.009 NTP 334.090 NTP 334.082 PRESCRIPTIVA PRESCRIPTIVA PERFORMANCE CEMENTOS CEMENTOS TODOS TRADICIONALES ADICIONADOS I,II,II(MH),III IP,IPM,IS,Ico,IL y GU,MS,HE,MH, IV y V IT. HS y LH ASTM C150 ASTM C595 ASTM C1157

ANTECEDENTES DE LA NTP 334.082 NORMA DE PERFORMANCE 1992-En EEUU entra en vigencia la norma ASTM C1157 “Standard Performance Specifications for Blended Hydraulic Cements” 1998-En el Perú la NTP 334.082 “Cementos Portland Adicionados.Especificaciones de Performance” 1998-La norma ASTM C1157 se extiende a todos los cementos. 2001-Lo mismo en el Perú para la NTP 334.082

DIFERENCIAS NORMA PRESCRIPTIVA NORMA DE PERFORMANCE ENSAYOS FISICOS ENSAYOS FISICOS ENSAYOS QUIMICOS MS y HS Resistencia a los Sulfatos MH y LH Calor de Hidratación