DESARROLLO PARTE 1: MATERIALES COMPONENTES PARTE 2: HORMIGON FRESCO. PROPIEDADES, DOSIFICACION Y ENSAYOS PARTE 3: HORMIGON ENDURECIDO. PROPIEDADES Y ENSAYOS

MATERIALES COMPONENTES PARTE 1 MATERIALES COMPONENTES CEMENTOS AGREGADOS AGUA DE AMASADO ADITIVOS CONTROL DE MATERIALES

Fabricación de Cemento Preparación Crudo 1- Extracción 2- Trituración (2-10 cm) 3- Transporte 4- Homogenización Obtención clinker 5- Molienda del crudo 6- Filtro 7- Ciclones 8- Horno 9- Enfriamiento clinker Obtención cemento 10- Silo clinker 11- Molienda 12- Despacho

Cemento CLINKER PÓRTLAND Componente necesario SULFATO DE CALCIO (REGULADOR DE FRAGUADO) Componente necesario ADICIONES MINERALES Componente opcional ADITIVOS QUÍMICOS Componente opcional

Clinker Pórtland Es el producto obtenido por la reacción a altas temperaturas (1400 -1500 ºC), de óxido de calcio (CaO), con dióxido de silicio (SiO2), óxido de aluminio (Al2O3) y óxido de hierro (Fe2O3), provenientes principalmente de calizas y arcillas. Componentes principales del clinker Alita (Silicato tricálcico) SiO2 .3CaO SC3 Belita (Silicato dicálcico) SiO2. 2CaO SC2 Aluminato tricálcico Al2O3. 3CaO AC3 Ferroaluminato tetracálcico Fe2O3. Al2O3. 4CaO AFC4 C2(A,F)

Combustibles utilizados Gas No deja residuos. Fuel Oil Incorpora azufre. Carbón Introduce cenizas, azufre, puede contener cloruro. Combustibles alternativos Incorpora distintos compuestos según el tipo.

Proceso Térmico PIEDRA CALIZA ARCILLA ÓXIDO DE CALCIO (CaO) H2O CO2 900ºC ÓXIDO DE CALCIO (CaO) DIÓXIDO DE SILICIO (SiO2) ÓXIDO DE ALUMINIO (Al2O3) ÓXIDO DE HIERRO (Fe2O3) 1500ºC CLINKERIZACIÓN SILICATO DICÁLCICO (SC2) ALUMINATO TRICÁLCICO (AC3) FERRITA (C2(A,F)) SILICATO TRICÁLCICO (SC3) ENFRIAMIENTO RÁPIDO CLINKER DE CEMENTO PÓRTLAND

Clinker: Composición química SiO2 18 – 25 % Al2O3 2 – 7 % Fe2O3 2 - 6 % CaO 58 - 68 % MgO 0,5 – 6 % Na2O + K2O 0,2 - 1,5 % SO3 0,2 – 2 % CaO libre 0,2 – 3 % SC3 40 – 70 % SC2 10 – 40 % AC3 0 - 16 % C2(A,F) 8 - 16 %

Clinker pórtland gris

Molienda CLINKER SULFATO DE CALCIO CEMENTO

Sulfato de calcio Regulador de fraguado El sulfato de calcio puede ser yeso (sulfato de calcio dihidratado CaSO4.2H2O), hemihidrato (sulfato de calcio hemihidratado CaSO4.½H2O), anhidrita (sulfato de calcio anhidro CaSO4), o una mezcla de ellos. El sulfato de calcio también puede obtenerse como subproducto de procesos industriales. Se añade en pequeñas cantidades para controlar el fraguado (3-5% como sulfato de calcio dihidrato).

Sulfato de calcio Yeso dihidrato Yeso hemidrato Anhidrita SO4Ca.2H2O

ADITIVOS QUÍMICOS ADICIONES MINERALES CEMENTOS

Aditivos Se utilizan para mejorar la fabricación o las propiedades del cemento. Generalmente se agregan en una cantidad que no excede el 2% en masa del cemento. No deben promover la corrosión de las armaduras ni perjudicar las propiedades de los morteros y hormigones con él preparados. Aditivos de procesamiento Mejoradores de molienda Aditivos funcionales Incorporadores de aire, fluidificantes.

Adiciones minerales Obtención de cementos con propiedades especiales. El uso de adiciones en el cemento ha ido en aumento en los últimos años, lo cual se debe principalmente a los siguientes requerimientos: Obtención de cementos con propiedades especiales. Conservación de la energía. Control de emisiones de CO2. Disposición de subproductos industriales

ADICIONES MINERALES HIDRÁULICAS NO HIDRÁULICAS

ADICIONES HIDRÁULICAS CON ACTIVIDAD PUZOLÁNICA CON ACTIVIDAD HIDRÁULICA PROPIA Naturales Volcánicas tobas, cenizas Sedimentarias: diatomeas Con activación térmica: Metacaolinita Industriales (subproductos) Cenizas volantes Humos de sílice Cenizas de cáscara de arroz Industriales (subproductos) Escorias granuladas de alto horno Cenizas cálcicas

ADICIONES NO HIDRÁULICAS Se consideran adiciones activas porque reaccionan con los productos de hidratación del cemento, pero no desarrollan propiedades hidráulicas. Generalmente su presencia mejora las propiedades reológicas de las mezclas (plasticidad). Filler calcáreo (carbonato de calcio)

Hidratación El cemento reacciona espontáneamente en contacto con el agua. La hidratación comprende una serie de reacciones químicas entre las fases individuales del clinker, el sulfato de calcio y el agua, que ocurren en forma paralela y sucesiva. Es un proceso exotérmico.

Hidratación de cemento CEMENTO + AGUA (a/c = 0,3 – 0,6) PASTA DE CEMENTO estado plástico FRAGUADO pérdida del estado plástico ENDURECIMIENTO desarrollo de resistencias mecánicas

Está influenciada por los siguientes factores: Composición química Fases del clinker Presencia de elementos extraños en las redes cristalinas de las fases del clinker Sulfato de calcio y sulfatos alcalinos Finura Relación a/c Temperatura Aditivos químicos Adiciones minerales

Velocidad de hidratación Contribución a la resistencia mecánica Calor de hidratación Contribución a la resistencia mecánica SC3 Alta Alto SC2 Lenta Bajo Inicial baja Final alta AC3 Muy alta Baja AFC4 C2(A,F) Moderada

ADICIONES HIDRÁULICAS Reacciones químicas ADICIONES HIDRÁULICAS SiO2 C3A C2(A,F) AFt S-C-H AFm SO4Ca AC3 H2O SC3 SC2 CH C-S-H : SiO2-CaOx-H2Oy, Silicato de calcio hidratado, CH: Ca(OH)2 Hidróxido de calcio AFt: 3CaO.[(Al,Fe)2 O3)] 3SO4Ca yH2O Etringita AFm: 3CaO.[(Al,Fe)2 O3)] SO4Ca yH2O - Monosulfoaluminato SO42-: 2OH- ; SO42-: CO32-

Hidratación: Etapas T hidrat: 20ºC a/c: 0,5 ETAPA I ETAPA II ETAPA III ETAPA IV Preinducción Inducción (Durmiente) Aceleración Postaceleración Aprox. 20 min. 20 min-2 horas 2 – 12 horas Desde 12 h aprox.

Fraguado Normal: Fulminante: Falso: Productos de hidratación interconectan las partículas de cemento: C-S-H y etringita. C3A y SO4Ca disponibles se encuentran en la proporción adecuada para formar etringita. Fulminante: C3A disponible es mayor que SO4Ca: AFm Falso: Contenido de SO4Ca mayor que C3A disponible: SO4Ca.2 H2O Cemento con alto contenido de SO4Ca y K2O: SO4Ca. SO4K2. H2O (singenita) Contenido de C3A y SO4Ca muy alto: Gran cantidad de Etringita.

Etringita Pasta de cemento a/c = 0,5 Edad: 7 días Escala: 1 µm Hidróxido de calcio Pasta de cemento a/c = 0,5 Edad: 7 días Escala: 1 µm

Silicato de calcio hidratado. Pasta de cemento a/c = 0,5 Edad: 21 días Escala: 1 µm Hidróxido de calcio Pasta de cemento a/c = 0,5 Edad 21 días

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón Finura   velocidad de hidratación ganancia de resistencia generación de calor posibilidad de completar la reacción de hidratación exudación demanda de agua contracción por secado resistencia frente a ciclos de congelamiento y deshielo disponibilidad de AC3 en superficie cantidad de yeso para controlar el fraguado

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón Determinación de la Finura   Superficie específica por permeametría Blaine [m2/kg] Sp = K √ t K: constante experimental de calibración t: tiempo de pasaje de un volumen de aire a través del lecho poroso Partículas > 50 µm contribuyen muy poco en la reacción Retenido en el tamiz 75 µm por tamizado húmedo Retenido en el tamiz 45 µm por tamizado en seco Granulometría laser: se obtiene una curva de distribución de tamaños

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón Tiempo de fraguado (IRAM 1619)   Tiene una relación no directa con el tiempo de trabajabilidad del hormigón Se mide en una pasta de consistencia normal en el Aparato de Vicat (IRAM 1612) PCN: cantidad de agua necesaria para lograr una penetración de la sonda de Tetmajer de 10 ± 1 mm El tiempo de fraguado se mide en el Aparato de Vicat utilizando la aguja de Vicat Tiempo Inicial: tiempo para una penetración de 35 mm Tiempo Final: cuando la aguja no deja marca

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón Detección de expansiones   Para detectar la presencia de OCa libre u OMg en forma de periclasa se realiza el ensayo de Expansión en Autoclave (IRAM 1620) Se mide la variación de longitud en probetas de pasta de consistencia normal Dimensiones: 25 x 25 x 250 mm Proceso acelerado en autoclave a 20 ± 2 atm de presión Duración = 3 horas Expansión < 1 %

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón Resistencia a la compresión (IRAM 1622-EN 196-1)   Parámetro de control de calidad No tiene relación directa con la resistencia del hormigón Se determina en probetas de mortero normalizado Arena de origen y granulometría constantes a/c = 0.5 c:arena= 1:3 Curado normalizado hasta la edad de ensayo por inmersión en agua a T = 20 ± 1 °C

Cemento – Generalidades Tipos: CPN, CPF, CPP, CPE, CPC, CAH Características especiales: ARI, ARS, MRS, BCH, RRAA, B Categorías: CP30, CP40, CP50 No mezclar tipos ni marcas de cemento en la misma pieza estructural Adiciones minerales: - Puzolanas, EGAH, MS, CV, filler calcáreo - Pueden mejorar algunas propiedades - Permiten bajar los costos

CAH CPP CPC CPF CPN B RRAA BCH MRS ARS ARI Cemento de alto horno CPP Cemento portland puzolánico CPC Cemento portland compuesto CPE Cemento portland con escoria CPF Cemento portland con filler calcáreo CPN Cemento portland normal Cementos de Uso general. Norma IRAM 50000 B Blanco RRAA Resistente a la Reacción Alcali-Agregado BCH De bajo calor de hidratación MRS Moderadamente Resistente a los Sulfatos ARS Altamente Resistente a los Sulfatos ARI De alta resistencia inicial Cementos con propiedades especiales. Norma IRAM 50001

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón Otras determinaciones (IRAM 50000)   CPC y CPP Se determina la contracción por secado en probetas de mortero de fluidez normalizada Probetas prismáticas de 25 x 25 x 150 mm Curado de 7 días en inmersión y 28 en cámara seca (T = 20 ± 2 °C; HR = 50 ± 5 % ) Se mide con un comparador de longitudes la diferencia de largo entre 7 y 35 días Requisito < 0.15 %

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón Propiedades especiales (IRAM 50001)  BCH Ensayo de calor de hidratación Existen dos métodos: Calor de disolución (7 y 28 días) Método de la Botella Aislante (Langavant) (5 días) RRAA Ensayo de Reacción Alcali Agregado (IRAM 1648) Mortero con vidrio al borosilicato de fluidez normalizada Curado en estufa a 38 ± 2 °C Variación de largo a 14 y 56 días

Propiedades del cemento que influyen en el hormigón Propiedades especiales (IRAM 50001)  ARS Cálculo de AC3 y AFC4 por medio de las fórmulas de Bogue AC3 < 4 % y AC3 + AFC4 < 22 % MRS AC3 < 8 % En cementos con adiciones se determina sobre el clinker. Blanco Se determina Blancura (IRAM 1618) o coordenadas cromáticas “tristimulus” según ASTM ARI Determinación de resistencia a 1, 2, 3, 7 y 28 días

Evaluación de la conformidad OBJETIVO: Establecer las condiciones para el otorgamiento, por tercera parte, de una certificación de conformidad.

Certificación de producto por tercera parte Verificar cumplimiento de requisitos Evaluar la representatividad y precisión de los resultados Auditorías en fábrica Resultados de ensayos en fábrica Resultados de ensayos en laboratorios de tercera parte Sistema de calidad de la fábrica Resultados de ensayos de autocontrol en fábrica Muestras extraídas en fábrica por tercera parte

Certificación del producto Garantizar su calidad Brindar mayor confianza al usuario Facilitar la aceptación del producto en otros países