EL CEMENTO Ing. Elena Quevedo Haro UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL TECNOLOGIA DE MATERIALES EL CEMENTO Ing. Elena Quevedo Haro

Definición

Según El Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma E-060 (Concreto Armado), Capitulo I – Articulo 2 – 2.1. Definiciones; refiere: «Que el Cemento es, Material Pulverizado que por Adición de una cantidad conveniente de agua forma una pasta aglomerante capaz de endurecer, tanto bajo el agua como en el aire. Quedan excluidas las cales hidráulicas, las cales aéreas y los yesos. NORMA ITINTEC 334.001.

De otro lado, define al Cemento Portland, Producto obtenido por la pulverización del Clinker portland con la adición eventual de sulfato de calcio. Se admite la adición de otros productos que no excedan al 1% en peso del total siempre que la norma correspondiente establezca que si inclusión no afecta las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionados deberán ser pulverizados conjuntamente con el Clinker. NORMA ITINTEC 334.001.

En palabras sencillas, es el producto que se obtiene al cocer en un horno a elevadas temperaturas (1.400°-1.800°) y en la debida proporción, piedra, caliza y arcilla obteniéndose el Clinker al q se añade piedra de yeso y la mezcla se muele en molinos hasta convertirla en polvo q es el cemento.

En otras palabras es, la mezcla de arcilla y piedra caliza sometida a altas temperaturas comienza a transformarse en liquido. Una vez enfriada se forman gran cantidad de piedras de pequeño tamaño que son conocidas con el nombre de CLINKER. Composición química: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 y otros compuestos

Propiedades PROPIEDADES FISICAS Peso específico.- corresponde al material en estado compacto. En el Perú se considera un valor de 2.97 y se rige por la norma ASTM C188. Fineza.- Puede ser fino o más fino dependiendo del grado de molienda que tengan las piedras o rocas. Quiere decir el área ocupada por un grano de cemento. Existen dos métodos para determinar la fineza: El aparato de bleine El turbilimetro de Wagner

Contenido de aire.- La presencia en cantidad excesiva en el cemento disminuye la capacidad de resistencia. Fraguado.- se refiere al estado fluido y sólido. El tiempo de inicio del fraguado del cemento es al as 4 horas de haber sido vaciado. Resistencia.- es la capacidad de soportar esfuerzos sin fallar.

Refracción y expansión Refracción y expansión.- Propiedad por la cual el cemento cambia de volumen, si hace calor se dilata y si hace frio se contrae produciendo fisuras. Calor de hidratación.- el cemento libera una cantidad de calor que depende de la composición química y a fineza del cemento. Estabilidad de volumen.- Se refiere a la compacidad que tiene el cemento para obtener un volumen constante una vez halla fraguado. Fisuración.- Producido por los cambios en el volumen del concreto.

PROPIEDADES QUIMICAS La propiedad de liga de las pastas de cemento Pórtland se debe a la reacción química entre el cemento y el agua llamada hidratación. Cuatro de ellos conforman el 90% o más de el peso del cemento porland son: el silicato tricálcico, el silicato dicálcico, el aluminato tricalcico y el aluminio ferrito tetracálcico. Además de estos componentes principales, algunos otros desempeñan papeles importantes en el proceso de hidratación.

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS Características químicas: Módulo fundente Compuestos secundarios Perdida por calcinación Residuo insoluble Ejemplo: Norma C-150 ASTM Finura Superficie especifica Blaine 3270 cm^2/gr Estabilidad de volumen Expansión de autoclave 0.2% Tiempo de fraguado Prueba Vicat: Fraguado inicial 2h 48m Final 3h 55m Resistencia a la compresión 3 días: 170kg/cm^2 7 días: 225kg/cm^2 28 días: 265Kg/cm^2 Contenido de aire 9.0% Características físicas: Superficie específica Tiempo de fraguado Falso fraguado Estabilidad de volumen Resistencia mecánica Contenido de aire Calor de hidratación

Proceso de Fabricación EXTRACCION DE CANTERAS 2. CHANCADO 5. MOLINO DE CEMENTO 3. MOLINO DE CRUDO 4. HORNEADO 6. ENSACADO

3 2 4 1 6 5 CEMENTO PORTLAND Trituración y Prehomogenización Molienda de Harina Cruda 4 1 Clinkerización Extracción de Materia Prima CEMENTO PORTLAND 6 5 Empaque y Despacho Molienda de Cemento

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ACOTANDO …

Fragua del Cemento Amasado el cemento con agua se produce su endurecimiento o petrificación, en un periodo de tiempo más o menos corto. Este endurecimiento es debido principalmente a la hidratación y consecuente cristalización de los componentes. En el proceso de petrificación del cemento, se pueden distinguir dos etapas perfectamente marcadas. La primera se llama fragua y Ia segunda endurecimiento. La fragua es la perdida de plasticidad o de fluidez que sufre la pasta de cemento con el transcurso del tiempo y que hace que esta soporte, sin dejar huellas aparentes, la presión suave de un objeto exterior.

El endurecimiento es la mayor resistencia estructural que va adquiriendo el cemento con el transcurso del tiempo. En el fraguado hay que distinguir dos periodos: el principio de la fragua y el final de la fragua o conclusión de la fragua. El principio de la fragua es el tiempo transcurrido desde el momento en que se vierte el agua del amasado, hasta aquel en que la pasta pierde parcialmente, la plasticidad. El final del fraguado es el tiempo transcurrido desde que la pasta ha comenzado a perder plasticidad, hasta que adquiere suficiente consistencia para resistir determinada presión.

Tipos de Cemento TIPOS DE CEMENTO PORTLAND: -Tipo I : normal es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo.(Edificios, estructuras industriales, conjuntos habitacionales) Libera mas calor de hidratación que otros tipos de cemento

Tipo II : De moderada resistencia a los sulfatos, es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado.(Puentes, tuberías de concreto). Tipo III : Alta resistencia inicial, como cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible o cuando es necesario desencofrar a los pocos días del vaciado.

Tipo IV : Se requiere bajo calor de hidratación en que no deben producirse dilataciones durante el fraguado. Tipo V : Usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos (canales, alcantarillas, obras portuarias).

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO: -Pórtland Puzolánico tipo IP : Donde la adición de puzolana es del 15 –40 % del total. -Pórtland Puzolánico tipo I(PM) : Donde la adición de puzolana es menos del 15 % -Pórtland Puzolánico tipo P : Donde la adición de puzolana es mas del 40%

CEMENTOS ESPECIALES -Cemento Pórtland Blanco: Fabricado con materias primas casi exentas de hierro, que es mineral que leda el color gris al Pórtland. -Cemento de Albañilería: El cemento de albañilería es el material obtenido por la pulverización conjunta de clinker Portland y materiales que aún careciendo de propiedades hidráulicas o puzolánicas, mejoran la plasticidad y la retención de agua, haciéndolos aptos para trabajos generales de albañilería. -Cementos Aluminosos -Cementos compuestos

TIPOS DE CEMENTO- Aplicaciones Represa en Antamina, cemento Pórtland tipo II Complejo habitacional y comercial, cemento Pórtland tipo I Punta Lagunas de San Juan, cemento Pórtland puzolánico tipo I (PM)

Selección del Tipo de Cemento

Usos del Cemento En la Elaboración de Concretos y Morteros.

El Cemento interviene como materia prima en la fabricación de infinidad de productos, tales como: ladrillos, bloques, tejas, tubos, mosaicos, losas para revestimientos, etc.

Estabilización de Suelos

Almacenamiento La buena disposición que se adopte para el almacenamiento de los insumos del concreto, contribuye a la buena marcha de la obra, y permite la producción eficiente de un concreto de calidad. El diseño general de las instalaciones de almacenamiento, se efectúa en la etapa previa de la construcción, teniendo en cuenta: 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.                                           

Comercialización La mayor parte del cemento se comercializa en bolsas de 42.5 K. y el resto a granel, de acuerdo a los requerimientos del usuario. Las bolsas por lo general, son fabricadas en papel krap extensible tipo Klupac con variable contenido de hojas, que usualmente están entre dos y cuatro, de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo. En algunos casos cuando las condiciones del entorno lo aconseja, van provistas de un refuerzo interior de polipropileno. También la comercialización del cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas. Dichos bolsones se conocen como big bag.                     

Producción de Cemento por Empresas

FABRICAS DE CEMENTO 1. CEMENTOS LIMA: 2. CEMENTOS PACASMAYO: Fábrica: Atocongo – Lima Proceso: seco Combustible: Carbón Capacidad instalada de clinker(TM): 1 100 000, 2 580 000 Tipos: Pórtland tipo I Marca Sol Pórtland puzolanico tipo IP Marca súper cemento atlas 2. CEMENTOS PACASMAYO: Fábrica: Planta Pacasmayo – La Libertad Proceso: seco Combustible: Carbón Capacidad instalada de clinker(TM): 150 000, 690 000 Tipos: Pórtland tipo I Pórtland puzolanico tipo IP Pórtland tipo II Pórtland tipo V Pórtland MS-ASTM C-1157

3. CEMENTO ANDINO: 4. CEMENTOS YURA: Fábrica: Condorcocha – Tarma Proceso: seco Combustible: Carbón Capacidad instalada de clinker(TM): 460 000, 600 000 Tipos: Pórtland tipo I Pórtland tipo II Pórtland tipo V 4. CEMENTOS YURA: Fábrica: Yura - Arequipa Proceso: seco Combustible: Petróleo Capacidad instalada de clinker(TM): 260 000, 410 000 Tipos: Pórtland tipo I Pórtland puzolanico tipo IP Pórtland puzolanico tipo IPM Cemento de albañilería, marca estuco Flex

5. CEMENTO SUR: Fábrica: Coracoto – Juliaca Proceso: húmedo Combustible: Carbón Capacidad instalada de clinker(TM): 92 000, 63 000 Tipos: Pórtland tipo I, marca RUMI Pórtland puzolanico tipo IP, marca INTI Pórtland tipo II Pórtland tipo V

(1) de bajo contenido de álcalis (2) a pedido

Normalización -Se lleva a cabo por el Comité técnico permanente de normalización de cemento y cales. Tiene a su cargo a ASOCEM. Inicialmente las normas fueron dados por el ASTM, luego en el Perú se dio con INANTIC que luego fue reemplazado por ITINTEC y después la NTP. El cemento en el Perú es uno de los productos con mayor numero de normas que datan del proceso de normalización en el Perú. Existen: -7 normas sobre especificaciones -1 norma de muestreo -5 normas sobre ediciones -30 normas sobre métodos de ensayos

Las normas para el cemento son: ITINTEC 334.001: Definiciones y nomenclatura ITINTEC 334.002: Método para determinar la finura ITINTEC 334.004: Ensayo de autoclave para la estabilidad de volumen ITINTEC 334.006: Método de determinación de la consistencia normal y fraguado ITINTEC 334.007: Extracción de muestra ITINTEC 334.008: Clasificación y nomenclatura ITINTEC 334.016: Análisis químico, disposiciones generales ITINTEC 334.017: Análisis químico, método usual para determinar el diosado de silicio, oxido férrico oxido de calcio, aluminio y magnesio. ITINTEC 334.018: Análisis químico, anhidrido carbónico

ITINTEC 334.020: Análisis químico, perdida por calcinación ITINTEC 334.021: Análisis químico, residuo insoluble ITINTEC 334.041: Análisis químico, método de determinación de óxidos de sodio y potasio ITINTEC 334.042: Método para ensayos de resistencia a flexión y compresión del mortero plástico ITINTEC 334.046: Método de ensayo para determinar la finura por tamizado húmedo con tamiz Nº 325 ITINTEC 334.047: Método de determinación del calor de hidratación ITINTEC 334.048: Métodos de determinación del contenido de aire del mortero plástico