INTRODUCCIÓN El presente informe se trata acerca del cemento que lo podemos definir como un conglomerante formado a partir de una mezcla de calizas y arcillas calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto con e lagua. El cemento mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo una consistencia pétrea. Esta mezcla también es llamada “concreto”; y por todo lo expresado anteriormente es que su uso está muy generalizado en obras deconstrucción e ingeniería civil. También trataremos acerca de la historia del cemento, tipos de cemento, propiedades del cemento y su proceso de fabricación, así como otros datos más específicos acerca de este material de construcción.
CEMENTO. El material
cemento
es
un
deconstrucción
formado por la mezcla de varios elementos adhesivos. Este resistente material debe su nombre a lo que los romanos denominabas “opus caementitium”, que del latín al español es traducible como obra cementicia. Los romanos llamaban así a una mezcla de grava y otros materiales similares al hormigón que utilizaban para fabricar los morteros. Ya en nuestros días, el cemento, sigue comportándose como un adhesivo, sin embargo, su mayor uso se encuentra en la construcción de grandes edificios y todo tipo de construcciones relacionadas a las obras de la ingeniería civil. El cemento se conoce también por el nombre de cemento hidráulico, nombre que incluye a todas aquellas sustancias aglomerantes que hacen fraguar y endurecer la mezcla con agua, lo que puede suceder incluso, bajo el agua. El cemento se fabrica a partir de un proceso en el que existen varias etapas, en donde se integran sus componentes, el aglutinante en base al agua y los agregados como la grava, el árido fino, el grueso, y la arena). La primera de ellas guarda relación con la acción de triturar y moler la materia prima. En segundo lugar, es necesario mezclar los distintos elementos de la mezcla, teniendo en consideración las proporciones adecuadas para la obtención del polvo crudo base. Posteriormente, el polvo crudo debe ser calcinado, para luego, junto a determinado monto de yeso, ser molido nuevamente. A este producto se le llama clínker. Debido a sus características, el cemento es utilizado para construcciones que requieren
de gran firmeza y resistencia, usándose para la construcción de cimientos y muros de grandes edificios y hogares. Además es posible encontrarlo en la fabricación de monumentos y estatuas que adornan nuestras ciudades, sin embargo, para este uso, el cemento utilizado es uno de color blanco, ya que el clásico de color gris le da un acabado poco estético. De este modo, podemos notar que el cemento se encuentra presente en casi cada rincón de nuestras ciudades y hogares. Preparación de las materias primas. Las materias primas básicas (caliza, marga, pizarra o grava) se extraen de canteras a cielo abierto por medio de voladuras controladas. Posteriormente, se cargan y transportan en camiones de gran tonelaje alas trituradoras donde se fragmentan hasta un tamaño aproximado de 50 mm. Luego se almacenan en zonas independientes en naves de materias primas. Además de estas materias primas básicas, también se utilizan, en proporción minoritaria, otros productos que aportan calcio, silicio, aluminio o hierro, tales como cascarilla, arena, escoria, cenizas, etc., que se adquieren en el exterior, y que se utilizan para ajustar con mayor precisión la composición química del "Crudo". Estas materias primas se dosifican de manera controlada con básculas y se introducen de manera conjunta a los molinos. La proporción relativa de cada componente se ajusta de manera automática, en base a los resultados de los análisis efectuados por analizadores de rayos X. El material que sale del molino, llamado "Harina de Crudo", es muy fino y se almacena en silos cerrados en donde se lleva a cabo un proceso de homogeneización por medio de la introducción de aire a presión a través del fondo del silo.
Cocción: El Clinker La "harina de crudo" se introduce a un intercambiador de calor donde se lleva a cabo un proceso de calentamiento progresivo hasta alcanzar los 1.000ºC. En este proceso, y en primer lugar, el crudo se seca, luego se deshidrata y finalmente se descarbonata. Este proceso de calentamiento del crudo se realiza por intercambio de calor entre los gases calientes ascendentes procedentes de la combustión en el horno, y la materia cruda descendente que recorre el inter cambiador. A continuación la materia entra en el horno, que es un tubo de dimensiones variables pero que oscila entre45-60 metros de longitud y 35 metros de diámetro, girando a menos de 3 rpm. En el interior del horno se produce la combustión controlada de un combustible hasta alcanzar temperaturas de llama de hasta2.000ºC. Dentro el horno, el crudo sigue aumentando de temperatura hasta alcanzar un máximo de 1.450ºC, necesario para la correcta formación de los componentes responsables de las propiedades mecánicas de los cementos. El material que sale del horno tiene aspecto de gránulos redondeados y se conoce con el nombre de "clinker". Para congelar su estructura cristalina y estabilizar los componentes formados a 1450ºC, el clinker se enfría con aire por debajo de los 120ºC. Son necesarios 1.560 Kg. de crudo para obtener 1.000 Kg. de clinker. Los gases resultantes del proceso de combustión se emiten a la atmósfera a través de una chimenea a una temperatura inferior a 120ºC, después de haber sido previamente filtrados a través de filtros electrostáticos o de mangas que retienen más del 99,9% del polvo arrastrado. El calor contenido en los gases de salida es reutilizado en el proceso de secado y molienda del crudo y de los combustibles.
Molienda. El Cemento está constituido por:-Clinker-
Componentes
principales, tales como; Escoria de Alto
Horno,
Puzolana,
Humo
Cenizas
proporción
de de
Sílice,
volantes,
Caliza.-Componentes reguladores
de
y
minoritariosfraguado.
cada
La
componente
depende del tipo concreto de cemento fabricado. Los distintos componentes se almacenan en zonas separadas, se dosifican por medio de básculas y se añaden de manera conjunta y continua al molino de cemento. Al igual que en el crudo, la proporción relativa de cada componente se ajusta de manera automática en base a los resultados de los análisis efectuados por analizadores de rayos X. En el proceso de molienda, los componentes se muelen, se entremezclan íntimamente y el material se hace pasar por separadores. Si el cemento posee las características físico-químicas necesarias se almacena en silos. En caso contrario, se reenvía al molino para continuar su molienda. El cemento así producido y almacenado se suministra en sacos (42.5Kg.) o a granel (en camiones cisternas de 25 TM. aprox.) Propiedades Químicas La propiedad de liga de las pastas de cemento Pórtland se debe a la reacción química entre el cemento y el agua llamada hidratación. El cemento Portland no es un compuesto químico simple, sino que es una mezcla de muchos compuestos. Cuatro de ellos conforman el 90% o más del peso del cemento Pórtland y 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. Los tipos de cemento Pórtland contienen
los
mismos
cuatro
compuestos
principales,
pero
en
proporciones diferentes. Cuando el clinker (el producto del horno que se muele para fabricar el cemento Pórtland) se examina al microscopio, la mayoría de los compuestos individuales del cemento se pueden identificar y se puede determinar sus cantidades. Sin embargo, los granos más pequeños evaden la detección visual. El diámetro promedio de una partícula de cemento típica es de aproximadamente 10 micras, o una centésima de milímetro. Si todas las partículas de cemento fueran las promedio, el cemento Pórtland contendría aproximadamente 298,000 millones de granos por kilogramo, pero de hecho existen unos 15 billones de partículas debido al alto rango de tamaños de partícula. Las partículas en un kilogramo de cemento Pórtland tienen un área superficial aproximada de 400 metros cuadrados. Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen cerca del 75% del peso del cemento Pórtland, reaccionan con el agua para formar dos nuevos compuestos: el hidróxido de calcio y el hidrato de silicato de calcio. Este último es con mucho el componente cementante más importante en el concreto. Las propiedades ingenieriles del concreto, fraguado
y
endurecimiento,
resistencia
y
estabilidad
dimensional
principalmente dependen del gel del hidrato de silicato de calcio. Es la medula del concreto. La composición química del silicato de calcio hidratado es en cierto modo variable, pero contiene cal (CaO) y sílice (Si02), en una proporción sobre el orden de 3 a 2. el área superficial del hidrato de silicato de calcio es de unos 3000metros cuadrados por gramo. Las partículas son tan diminutas que solamente ser vistas en microscopio electrónico. En la pasta de cemento ya endurecida, estas partículas forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes de
cemento sin hidratar; también se adhieren a los granos de arena y a piezas de agregado grueso, cementando todo el conjunto. La formación de esta estructura es la acción cementante de la pasta y es responsable del fraguado, del endurecimiento y del desarrollo de resistencia. Cuando el concreto fragua, su volumen bruto permanece casi inalterado, pero el concreto endurecido contiene poros llenos de agua y aire, mismos que no tienen resistencia alguna. La resistencia está en la parte sólida de la pasta, en su mayoría en el hidrato de silicato de calcio y en las fases cristalinas. Entre menos porosa sea la pasta de cemento, mucho más resistente es el concreto. Por lo tanto, cuando se mezcle el concreto no se debe usar una cantidad mayor de agua que la absolutamente necesaria para fabricar un concreto plástico y trabajable. A un entonces, el agua empleada es usualmente mayor que la que se requiere para la completa
para la hidratación total es aproximadamente de 0.22 a 0.25. El conocimiento de la cantidad de calor liberado a medida de que el cemento se hidrato puede ser útil para planear la construcción. En invierno, el calor de hidratación ayudara a proteger el concreto contra el daño provocado por temperaturas de congelación. Sin embargo, el calor puede ser en estructuras masivas, tales como presas, porque puede producir esfuerzos indeseables al enfriarse luego de endurecer. El cemento Pórtland tipo 1 un poco más de la mitad de su calor total de hidratación en tres días. El
cemento
tipo
3,
de
alta
resistencia
temprana,
libera
aproximadamente el mismo porcentaje de su calor en mucho menos de tres días. El cemento tipo 2, un cemento de calor moderado, libera menos calor total que los otros y deben pasar más de tres días para que se libere únicamente la mitad de ese calor. El uso de cemento tipo4, cemento
Portland de bajo calor de hidratación, se debe de tomar en consideración donde sea de importancia fundamental contar con un bajo calor de hidratación. Es importante conocer la velocidad de reacción entre el cemento y el agua porque la velocidad determinada el tiempo de fraguado y de endurecimiento. La reacción inicial debe ser suficientemente lenta para que conceda tiempo al transporte y colocación del concreto. Sin embargo, una vez que el concreto ha sido colocado y terminado, es deseable tener un endurecimiento rápido. El yeso, que es adicionado en el molino de cemento durante la molienda del clinker, actúa como regulador de la velocidad inicial de hidratación del cemento Portland. Otros factores que influyen en la velocidad de hidratación incluyen la finura de molienda, los aditivos, la cantidad de agua adicionada y la temperatura de los materiales en el momento del mezclado. CONCRETO FRESCO CONCEPTOS FUNDAMENTALESCONCRETO FRESCO El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. Esta combinación de características es la razón principal por la que es un material de construcción tan popular El concreto fresco es una mezcla semilíquida de cemento portland, arena (agregado fino), grava o piedra triturada (agregado grueso) y agua
AGREGADOS Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No.16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del volumen
total
del
concreto,
su
selección es importante. Los
agregados
deben
consistir en partículas con resistencia adecuada así como resistencias a condiciones
de
exposición
a
la
intemperie y no deben contener materiales
que
pudieran
causar
deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua, es deseable contar con una granulometría continua de tamaños de partículas. Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido, se puede modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma líquida, durante su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente para: Ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento, (2)reducir la demanda de agua. Aumentar la trabajabilidad. Incluir intencionalmente aire.
Ajustar otras propiedades del concreto Dosificación del concreto Definición: Para empezar a hablar del concreto debemos de definir lo que significa dosificar: Dosificar: dosi-ficar Dosi- viene dosis, ósea la cantidad requerida Ficar- viene de dividir y graduar Entonces: Fijación de la cantidad de una sustancia que debe añadirse en cada etapa de un proceso. La dosificación Implica establecer las proporciones apropiadas de los materiales que componen al concreto, a fin de obtener la resistencia y durabilidad requeridas, o bien, para obtener un acabado o pegado correctos. Generalmente expresado en gramos por metro (g/m). Factores a considerar La dosificación debe basarse en múltiples factores tales como: Los elementos que se van a vaciar. Las condiciones ambientales deberán soportar. Procedimiento de mezclado. Colocación. Curado. Relación agua cemento
Todos los métodos de dosificación destacan la importancia de la relación entre las proporciones de agua y cemento. Ambos materiales forman una pasta que, al endurecer, actúa como aglomerante, manteniendo unidos los granos de los agregados. Mientras mayor sea la dosis de agua el concreto será más trabajable, sin embargo esto disminuye su resistencia y durabilidad. Transporte del concreto El transporte entre la planta y la obra se efectuará de la manera más rápida posible. El concreto se podrá transportar a cualquier distancia, siempre y cuando no pierda sus características de trabajabilidad y se encuentre todavía en estado plástico en el momento dela descarga. En el caso de construcción en tiempo caluroso, se cuidará de que no se produzca desecación de la mezcla durante el transporte. Si a juicio del Supervisor existe tal riesgo, se deberán utilizar retardadores de fraguado y/o efectuará los ajustes necesarios sin alterar la resistencia requerida en el Diseño. El principal peligro durante el transporte es la segregación. Los componentes individuales del concreto tienden a segregarse debido a su heterogeneidad. El objetivo principal es hacer llegar el concreto al lugar de colado lo más rápida y económicamente y en las mejores condiciones. Cada tipo de transportación posee ventajas y desventajas específicas que dependen de las condiciones del uso de los ingredientes de la mezcla, la accesibilidad y ubicación del sitio de colocación, la capacidad y tiempo de entrega requerida, y las condiciones ambientales. A continuación se menciona algunos medios de transporte más comunes.
Carretillas y carro de mano. Se emplean todavía en la actualidad para transportar pequeñas cantidades de concreto a distancia cortas, y son especialmente útiles en aéreas inaccesibles para otros equipos. Se puede acarrear cómodamente una carga de alrededor de 0.03
(30 litros) de concreto.
Un carro de mano puede cargar sin dificultad alrededor de 0.2 un solo hombre puede transportar aproximadamente 3
,
por hora,
siempre que la distancia no sea mayor a70m en terreno plano y uniforme; cuando se trate de superficies inclinadas, por ligero que sea el declive, se requerirán generalmente dos hombres para empujar el carro. Buggies Los
buggies
tienen
capacidad de 250 a 350 litros y su
distancia
máxima
recomendable de entrega es de aproximadamente 120 metros. Su eficiencia puede ser de cinco a seis veces mayor que la del carro impulsado y 20 veces mayor que la de la carretilla. Existen buggies con descarga frontal o lateral y de operación manual o hidráulica.
El camión revolvedor u hormigonera El camión revolvedor sirve como unidad agitadora de transporte. El tambor se hace girar a velocidad de carga durante la carga y luego se reduce la velocidad a velocidad de agitación, ose detiene después de completar la carga. El tiempo transcurrido para la descarga del concreto puede ser el mismo que en el caso del mezclado en el camión y el volumen transportado se puede aumentar hasta 80% de la capacidad del tambor. Camión de caja fija, con o sin agitador Las unidades que se emplean para el transporte en camión de caja fija, con o sin agitador, constan de una caja abierta, montada sobre un camión. La caja metálica debe tener superficies de contacto lisas, perfiladas y, en general, debe estar diseñada para descargar el concreto por la parte de atrás cuando la caja es volteada. Se debe colocar en el pilote de descarga una puerta y vibradores montados en la caja para controlar el flujo. Un agitador ayuda en la descarga y mezcla el concreto al bajar. Una característica primordial es que jamás se debe agregar agua en la caja del camión porque entonces no se logra la mezcla.
Recipientes para concreto montados en camiones o carros de ferrocarril Es un método común de transporte de concreto masivo desde la planta de mezclado hasta un punto cerca del lugar de colocación, donde una grúa levanta el recipiente hasta el punto final de colocación. En ocasiones se usan carros de traslado que operan sobre rieles para transportar el concreto desde la planta de mezclado hasta los recipientes que se operan en cable-vías. La descarga del concreto de los carros de transporte al recipiente, que puede ser por el fondo o por alguna forma de volteo, debe ser cuidadosamente controlada para impedir la segregación. El tiempo de entrega por este método generalmente va de los 30 a los 45 minutos. La pluma y la torre grúa La pluma y la torre grúa han sido durante muchos años el sistema más empleado para transportar el concreto dentro de la obra. Constituye un medio económico para colocar concreto y transportar materiales en la construcción de estructuras altas (entre 5 y 50 pisos),y también porque requiere poco espacio para su montaje y escaso personal para su operación. Bandas transportadoras Las bandas transportadoras de concreto están diseñadas para transportar concreto en estado plástico desde una fuente de suministro hasta las cimbras u otros lugares sin tener que usar equipo adicional, excepto el requerido para la compactación.
Las bandas transportadoras se clasifican en tres tipos:
Portátiles o autocontenidas, de alimentación o en serie, y de distribución o con descarga radial o lateral. Bombeo del concreto El concreto bombeado puede definirse como concreto transportado mediante presión a través de tubos o
mangueras
flexibles
que
descargan la mezcla directamente en el sitio de colocación. Para bombear concreto es necesario que éste pase a presión por una tubería, por lo cual debe estar dosificado de tal manera que existan todos aquellos componentes que permitan formar una película lubricante permanente en las paredes de la tubería con una consistencia adecuada Tolvas El empleo de este equipo permite la colocación del concreto con el más bajo revenimiento práctico. Debe evitarse la contaminación descansando las tolvas sobre plataformas, sin balanceárselas sobre el concreto descubierto que acaba de colocarse. El concreto derramado no debe recogerse con palas y devolverse a las tolvas para su uso subsecuente.
Canalones Se emplean con frecuencia para trasladar concreto de elevaciones superiores a inferiores. Deben ser de fondo curvo y construido o forrados de metal y tener suficiente capacidad para evitar derrames. La inclinación debe ser constante y suficiente para permitir que el concreto del revenimiento requerido en el sitio, fluya continuamente por el canalón sin segregarse. Condiciones para la calidad final del concreto Las condiciones que se mencionan a continuación ejercen un efecto directo sobre la calidad final del concreto. 1. La elevada temperatura, o los vientos fuertes, secan el concreto durante el transporte 2. Las lluvias fuertes hacen un mezcla con demasiada agua 3. Recipiente con fugas 4. Si el concreto no se transporta con suficiente rapidez, o si adquiere rigidez rápidamente, puede estar demasiado rígido al llegar al sitio del colado, especialmente en lugares de clima caluroso. 5. La contaminación del concreto 6. Puede haber segregación debida al empleo incorrecto de canalones, coladores o tuberías, o bien por el recorrido de grandes distancias en bandas transportadoras o vehículos sobre terrenos pedregosos. 7. La película de mortero del recipiente debe ser limpiada, con manguera.
Colocación del concreto El colado del concreto consiste en el movimiento o transferencia de este, desde su punto de entrega en el sitio de la obra, su colado en las cimbras y su consolidación, para dar lugar a una estructura de concreto que tenga
la
durabilidad,
integridad calidad
estructural, y
aspecto
adecuados, según el diseño y las especificaciones. El colado del concreto para proporcionar esa estructura acabada requiere el conocimiento de unos cuantos hechos fundamentales acerca del comportamiento del concreto cuando se maneja en condiciones diferentes, la selección del equipo adecuado, y la atención a ciertos detalles. La mayor parte del concreto comercial, se entrega desde una planta
dosificadora
o
fija
de
mezclado central por medio de camiones de mezclado en tránsito, con capacidades de hasta 9 concreto
también
entregar
por
se
camiones
, el puede de
descarga, camiones de volteo, o unidades de acarreo. El concreto se mueve desde el punto de entrega hasta la estructura a área de colado por canalón, grúa y cucharon, transportador o bomba. Muy poco concreto se maneja por carretillas, excepto en obras muy pequeñas, por la numerosa mano de obra y lentitud.
Debe seleccionarse con cuidado el equipo para mover el concreto desde su punto de entrega hasta su lugar de obra terminada. El equipo debe de tener la capacidad de manejar, mover y descargar en forma expedita el concreto con el revenimiento, contenido de arena y tamaño máximo que se consideren adecuados. El concreto debe colocarse tan pronto como sea posible, y en ningún caso después de 60 minutos hecha la revoltura. Debe compactarse la subrasante, humedecerse y formarse guarniciones. Las cimbras deben de estar limpias de todo desecho y previamente deben de aceitarse o humedecerse. Debe contarse con equipo de reserva en caso de que ocurra una falla. El concreto debe de depositarse tan cerca cómo se pueda de su colocación final. Para minimizar la segregación, siempre que sea posible, resulta conveniente dejar caer el concreto en forma vertical. En la construcción de losas, el colado debe comenzar a lo largo, en un extremo del trabajo, descargando cada mezcla contra el concreto previamente colado. En muros, cadenas y trabes las primeras descargas se deberán colar en los extremos, con los colados subsecuentes avanzando hacia el centro. La altura de caída libre del concreto no deberá ser fijada hasta un cierto límite a menos que o curra separación del agregado grueso, en cuyo caso será adecuado marcar un límite de 0.90m a 1.20 m. A veces se cuela concreto a través de aberturas denominadas ventanas, a los lados de las cimbras altas y estrechas. Se debe de usar
un embudo recolector afuera para permitir el flujo más suave del concreto a la abertura. Cuando el concreto se va a colar en cimbras altas a una velocidad relativamente alta, se puede llegar a recolectar cierta agua de sangrado en la superficie, especialmente si el concreto no contiene aire incluido. El sangrado se puede reducir haciendo un colado más lento y empleando un concreto con una consistencia más seca. Al colar concreto sobre una pendiente, el colado se debe de iniciar en el fondo de la pendiente y moverse hacia arriba de la misma. En muros que tienen una profundidad considerable el concreto se debe colocar en forma sistemática en capas que tengan un espesor de no más de 40 cm a 50 cm, cada capa se debe vibrar adecuadamente. Incorrecta Permite que el concreto del canalón o la carretilla se golpee contra la cimbra y rebote en las varillas y la cimbra causando segregación y huecos en el fondo. Correctamente Caída vertical del concreto en balsas exteriores debajo de cada abertura. Permitiendo que el concreto se detenga y fluya fácilmente a la cimbra sin segregación. Incorrecta Permitir que el concreto fluya a gran velocidad dentro de las cimbras, o que formen un ángulo con la vertical. Esto invariablemente resulta en segregación.
Tipos de concreto El cual se logra mediante el empleo de agregados ligeros en la mezcla. El concreto ligero ha sido usado donde la carga muerta es un factor importante y el concreto de peso normal es muy pesado para ser práctico, los procedimientos de diseño son idénticos. Los concretos ligeros son concretos de densidades menores a las de los concretos normales hechos con agregados comunes. Tipos de Cementos Cementos en Venezuela Los cementos en Venezuela se especifican de acuerdo con COVENIN 28 (Cemento Portland – Especificaciones) y COVENIN 3134 (Cemento Portland con Adiciones. Especificaciones). La COVENIN 28 presenta cinco tipos básicos de cemento: Tipo I, para uso general. Este cemento debe presentar resistencia a compresión a los 28 días de, por lo menos, 27.4 MPa; el cemento Blanco se encuentra en esta categoría; Tipo II, cemento de moderada resistencia, a sulfatos; Tipo III, cemento de alta resistencia inicial. Éste debe presentar una resistencia a compresión mínima a los 3 días de 246 kg/
o 24.1
MPa; Tipo IV, cemento de bajo calor de hidratación y Tipo V, de alta resistencia a sulfatos Estos cementos deben tener un tiempo de fraguado inicial que supere los 45 minutos y un promedio de finura Blaine de 280
/kg, a
excepción del cemento Tipo II que no posee límites para finura. La COVENIN 3134 presenta cuatro tipos más de cemento: Cemento portland con adición de caliza (CPCA),el cual tiene una adición de caliza del 5% al 15% de la masa del cemento; Cemento portland con adición de puzolana(CPPZ1, CPPZ2 y CPPZ3), el
CPPZ1 tiene un contenido de puzolana que varía del 5% al 15%, el CPPZ2, tiene un contenido de puzolana que está entre 15% y 30% y elCPPZ3 tiene una cantidad de puzolana que varía del 30%al 40% de la masa del cemento; Cemento portland con adición de ceniza volante (CPCV), cuyo contenido de ceniza es mayor que 5% y menor que 40% y el Cemento portland con adición de escoria. Estos cementos deben tener un promedio de finura Blaine de 280 m^2/kg, tiempo de fraguado inicial que supere los 45 minutos y una resistencia a
o 20.6 MPa.
También se producen en Venezuela los cementos de albañilería tipo M, S y P y los cementos para pozos de petróleo A, B, G y H (según la API 10A). Tipos de cemento Pórtland Pórtland Tipo I Es un cemento normal, se produce por la adición de clinker más yeso. De uso general en todas las obras de ingeniería donde no se requiera miembros especiales. De 1 a 28 días realiza 1 al 100% de su resistencia relativa. Pórtland Tipo II Cemento modificado para usos generales. Resiste moderadamente la acción de los sulfatos, se emplea también cuando se requiere un calor moderado de hidratación. El cemento Tipo II adquiere resistencia más lentamente que el Tipo I, pero al final alcanza la misma resistencia. Las características de este Tipo de cemento se logran al imponer modificaciones en el contenido de Aluminato Tricálcico (C3A) y el Silicato Tricálcico (C3S) del cemento. Se utiliza en alcantarillados, tubos, zonas industriales. Realiza del 75 al 100% de su resistencia.
Pórtland Tipo III Cemento de alta resistencia inicial, recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción. El concreto hecho con el cemento Tipo III desarrolla una resistencia en tres días, igual a la desarrollada en 28 días para concretos hechos con cementos Tipo I y Tipo II ; se debe saber que el cemento Tipo III aumenta la resistencia inicial por encima de lo normal, luego se va normalizando hasta alcanzar la resistencia normal. Esta alta resistencia inicial se logra al aumentar el contenido de C3S y C3A en el cemento, al molerlo más fino; las especificaciones no exigen un mínimo de finura pero se advierte un límite practico cuando las partículas son tan pequeñas que una cantidad muy pequeña de humedad prehidratada el cemento durante el almacenamiento manejo. Dado a que tiene un gran desprendimiento de calor el cemento Tipo III no se debe usar engrandes volúmenes. Con 15% de C3A presenta una mala resistencia al sulfato. El contenido de C3A puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada al sulfato o al 15% cuando se requiera alta resistencia al mismo, su resistencia es del90 al 100%. Pórtland Tipo IV Cemento de bajo calor de hidratación se ha perfeccionado para usarse en concretos masivos. El bajo calor de hidratación de Tipo IV se logra limitándolos compuestos que más influye en la formación de calor por hidratación, o sea, C3A y C3S. Dado que estos compuestos también producen la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. El calor de hidratación del cemento Tipo IV suele ser de más o menos el 80% del Tipo II, el65% del Tipo I y 55% del Tipo III durante la primera semana de hidratación. Los porcentajes son un poco mayores después de más o menos un año.
Es utilizado engrandes obras, moles de concreto, en presas o túneles. Su resistencia relativa de 1a 28 días es de 55 a 75%. Pórtland Tipo V Cemento con alta resistencia a la acción de los sulfatos, se especifica cuando hay exposición intensa a los sulfatos. Las aplicaciones típicas comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar. La resistencia al sulfato del cemento Tipo V se logra minimizando el contenido de C3A, pues este compuesto es el más susceptible al ataque por el sulfato. Realiza su resistencia relativa del 65 al 85 %. Tipos de cemento especiales Cemento Pórtland blanco Es el mismo Pórtland regular, lo que defiere es el color, esto se obtiene por medio del color de la manufactura, obteniendo el menor número de materias primas que llevan hierro y oxido de magnesio, que son los que le dan la coloración gris al cemento. Este cemento se usa específicamente para acabados arquitectónicos tales como estuco, pisos y concretos decorativos. Cemento Pórtland de escoria de alto horno Es obtenido por la pulverización conjunta del clinker portland y escoria granulada finamente molida con adición de sulfato de calcio. El contenido de la escoria
granulada
de
alto
horno
debe
estar
comprendido entre el 15% y el 85% de la masa total. Cemento siderúrgico supersulfatado Obtenido mediante la pulverización de escoria granulada de alto horno, con pequeñas cantidades apreciables de sulfato de calcio.
Cemento Pórtland puzolánico Se obtiene con la molienda del clinker con la puzolana. Tiene resistencia parecida al cemento normal y resistente ataques al agua de mar, lo que lo hace aconsejable para construcciones costeras. Para que el cemento sea puzolánico debe contener entre el 15% y el 50% de la masa total. El cemento puzolánico se utiliza en construcciones que están en contactos directos con el agua, dada su resistencia tan alta en medios húmedos. Cemento Pórtland adicionado Obtenido de la pulverización del clinker Pórtland conjuntamente con materiales arcillosos o calcáreos sílicos aluminosos. Proceso de fabricación del cemento a. Explotación de materias primas Consiste en la extracción de las piedras calizas y las arcillas de los depósitos o canteras, las cuales dependiendo de sus condiciones físicas se hacen los diferentes sistemas de explotación, luego el material se transporta a la fábrica.
b. Preparación y clasificación de las materias primas Una vez extraídos los materiales, en la fábrica se reduce el tamaño de la caliza siguiendo ciertas especificaciones dada para la fabricación. Su tamaño se reduce con la trituración hasta que su tamaño oscile entre 5 a 10mm.
c. Homogenización Consiste en hacer mezcla de las arcillas y calizas, que ya han sido trituradas, se lleva por medio de bandas transportadoras o molinos, con el objetivo de reducir su tamaño hasta el orden de diámetro de medio milímetro. En ésta etapa se establece la primera gran diferencia de los sistemas de producción del cemento, (procesos húmedos y procesos secos). d. Clinkerización Consiste en llevar la mezcla homogeneizada a hornos rotatorios a grandes temperaturas aproximadamente a 1450 °C, en la parte final del horno se produce la fusión de varios de los componentes y se forman gránulos de 1 a 3 cm. de diámetro, conocido con el nombre de clinker. e. Enfriamiento Después que ocurre el proceso de Clinkerización a altas temperaturas, viene el proceso de enfriamiento en la cual consiste en una disminución de la temperatura para poder trabajar con el material, éste enfriamiento se acelera con equipos especializados. f. Adiciones finales y molienda Una vez que el clinker se halla enfriado, se prosigue a obtener la finura del cemento, en la cual consiste en moler el clinker, después se le adiciona yeso con el fin de retardar el tiempo de fraguado. g. Empaque y distribución Esta última etapa consiste en empacar el cemento fabricado en bolsas de 50 kilo, teniendo mucho cuidado con diversos factores que puedan afectar la calidad del cemento, luego se transporta y se distribuye con cuidados especiales.
Acomodo y compactación Antes de la operación de acabado, el concreto es vaciado (colado), consolidado y nivelado. Estas operaciones deben de ser cuidadosamente planificadas. Las guías generales para el acomodo y la compactación del concreto son: Un exitoso trabajo depende de la selección de la mezcla de concreto correcta para el trabajo. Deposite el concreto tan cerca como sea posible a su lugar de vaciado, evite la adición excesiva de agua, comience desde la parte más lejana y trabaje hacía la más cercana, una pendiente, utilice un concreto más consistente. Todo el concreto debe de ser compactado. Para trabajos pequeños de losas, atención particularmente al enrasar los bordes con los moldes utilizando una espátula o pieza de madera. Para trabajos grandes, la consolidación usualmente se lleva a cabo utilizando una regla vibratoria o un vibrador interno Acabado Nivelar El concreto utilizando una flota, llana o una herramienta de borde definido tan pronto el material haya sido compactado. Esta operación debe ser terminada antes de que el agua de exudación aparezca en la superficie. Esperar A que el concreto termine de exudar. Cualquier otra operación de acabado debe esperar hasta que el concreto haya terminado de exudar y el brillo del agua haya desaparecido de la superficie Flotar El concreto a mano o con máquina con la idea de embeber los agregados gruesos. La operación de flotado nivela la superficie y la
prepara para las operaciones de acabado final. El concreto no debe ser flotado mientras exista agua de exudación en la superficie. Alisar o afinar En concreto de acuerdo a si utilización final. Texturizar La superficie de concreto después de la nivelación (para las aceras, patios y pavimentos) o después del alisado o afinado (para las terminaciones interiores) con un cepillo grueso o fino para obtener una superficie no deslizante Curar El concreto tan pronto se concluya el acabado de la superficie para proveer condiciones adecuadas para la hidratación del cemento, lo cual llevará a la durabilidad y resistencia solicitada para la superficie. En condiciones severas la losa puede necesitar una protección aún antes de que las operaciones de acabado estén terminadas. Aditivos Es común que, en lugar de usar un cemento especial para atender un caso particular, a este se le pueden cambiar algunas propiedades agregándole un elemento llamado aditivo. Un aditivo es un material diferente a los normales en la composición del concreto, es decir es un material que se agrega inmediatamente antes, después o durante la realización de la mezcla con el propósito de mejorar las propiedades
del
concreto,
tales
como
resistencia, manejabilidad, fraguado, durabilidad, etc. en la actualidad,
muchos de estos productos existen en el mercado, y los hayan estado líquido y sólido, en polvo y pasta. Aunque sus efectos están descritos por los fabricantes, cada uno de ellos deberá verificarse cuidadosamente antes de usarse el producto, pues sus cualidades están aún por definirse. Los aditivos más comunes empleados en la actualidad pueden clasificarse de la siguiente manera: Inclusores de aire: Es un tipo de aditivo que al agregarse a la mezcla de concreto, produce un incremento en su contenido de aire provocando, por una parte, el aumento en la trabajabilidad y en la resistencia al congelamiento y , por otra , la reducción en el sangrado y en la segregación. Algunos de estos productos son: Inclusair LQ, Sika-Aire, Fest-Aire, Vinres 1143, Resicret 1144, etc. Fluidizantes Estos aditivos producen un aumento en la fluidez de la mezcla, o bien, permiten reducir el agua requerida para obtener una mezcla de consistencia determinada, lo que resulta en un aumento de la trabajabilidad, mientras se mantiene el mismo revenimiento. Además, pueden provocar aumentos en la resistencia tanto al congelamiento como a los sulfatos y mejoran la adherencia. Algunos de estos son: Festerlith N, Dispercon N, dENSICRET, Quimiment, Adiquim, Resecret 1142 y 1146, Adicreto, Sikament, Plastocreto, etc. Retardantes del fraguado Son aditivos que retardan el tiempo de fraguado inicialen las mezclas y, por lo tanto, afectan su resistencia a edades tempranas. Estos pueden disminuir la resistencia inicial. Se recomienda para climas cálidos, grandes volúmenes o tiempos largos de transportación. Algunos de estos
son: Resicret 1142, Durotard, Duro-Rock N-14, Festerlith R, Sonotard, Festard, Retarsol, Adicreto R, Densiplast R, etc. Acelerantes de la resistencia Estos producen, como su nombre lo indica, un adelanto en el tiempo de fraguado inicial mediante la aceleración de la resistencia a edades tempranas. Se recomienda su uso en bajas temperaturas para adelantar descimbrados. Además, pueden disminuir la resistencia final. Dentro de estos productos tenemos: Rrmix, Festermix, Secosal, Dispercon A, Rapidolith, Daracel1145, Sikacrete, Fluimex, etc. Estabilizadores de volumen Producen una expansión controlada que compensa la contracción de la mezcla durante el fraguado y después la de este. Se recomienda su empleo en bases de apoyo de maquinaria, rellenos y resanes. Algunos de estos productos son: Vibrocreto 1137, Pegacreto, Inc 1105, Expancon, Ferticon Imp, Kemox B, Interplast C, Ferrolith G, Fester Grouth NM, Ferroset , etc. Endurecedores Son aditivos que aumentan la resistencia al desgaste originado por efectos de impacto y vibraciones. Reducen la formación de polvo, y algunos de este tipo son: Master Plate, Anviltop, Lapidolith, Ferrolith IT, Ferrofest H, Duracreto, etc. También se cuenta con otro tipo de aditivos como son los impermeabilizantes, las membranas de curado y los adhesivos. Dentro de estos productos tenemos para los
impermeabilizantes,
Impercon,
Sikalite,
etc.
Fluigral Para
Pol,
Festegral,
membranas,
el
Curacreto, Curafilm 1149, curalit, etc. y, para los adhesivos que se usan para ligar concreto viejo con
nuevo, Adhecon B, Fester bond, Pegacreto, Epoxicreto NV, Ligacret, etc. Encofrados Diseño de encofrados Los
encofrados
deberán
permitir
obtener una estructura que cumpla con los perfiles,
niveles,
alineamientos
y
dimensiones delos elementos según lo indicado en los planos de diseño y en las especificaciones. Los encofrados deberán ser suficientemente herméticos para impedir la fuga del mortero. Los encofrados deben estar adecuadamente arriostrados o amarrados entre sí, de tal manera que conserven suposición y forma. Los encofrados y sus apoyos deben diseñarse de tal manera que no dañen a las estructuras previamente construidas. El diseño de los encofrados debe tomar en cuenta los siguientes factores: La velocidad y los métodos de colocación del concreto; Todas las cargas de construcción, incluyendo las de impacto; Los requisitos de los encofrados especiales necesarios para la construcción de cáscaras, losas plegadas, domos, concreto arquitectónicos u otros tipos de elementos. Los encofrados para elementos de concreto preesforzado deben estar diseñados y construidos de tal manera que permitan los movimientos del elemento sin causarle daños durante la aplicación de la fuerza de preesforzado.
Remoción de encofrados, puntales y reapuntalamiento Desencofrado • Los encofrados deben retirarse de tal manera que no se afecte negativamente la seguridad o condiciones de servicio de la estructura. El concreto expuesto por el desencofrado debe tener suficiente resistencia para no ser dañado por las operaciones de desencofrado. • Para determinar el tiempo de desencofrado deben considerarse todas las cargas de construcción y las posibles deflexiones
que
estas
ocasionen.
Debe
considerarse que las cargas de construcción pueden ser tan altas como las cargas vivas de diseño y que, a edades tempranas, una estructura de concreto puede ser capaz de resistir las cargas aplicadas pero puede deformarse lo suficiente como para causar un daño permanente en la estructura. Retiro de puntales y reapuntalamiento •
Los requisitos se deben cumplir en la construcción de vigas
y losas excepto cuando se construyan apoyadas sobre el terreno.
•
Con anterioridad al inicio de la construcción, el constructor
debe definir un procedimiento y una programación para la remoción de los apuntalamientos, para la instalación de los reapuntalamientos y para calcular las cargas transferidas a la estructura durante el proceso debe considerarse lo siguiente: El análisis estructural y los datos sobre resistencia del concreto empleados en la planificación e implementación del desencofrado y retiro
de apuntalamientos deben ser entregados por el constructor a la supervisión cuando ésta lo requiera; solamente cuando la estructura, en su estado de avance, en conjunto con los encofrados ya apuntalamientos aún existentes tengan suficiente Resistencia para soportar de manera Segura su propio peso y las cargas colocadas sobre ella, podrán apoyarse cargas de construcción sobre ella o desencofrarse cualquier porción dela estructura. La demostración de que la Resistencia es adecuada debe basarse en un análisis estructural que tenga en cuenta las cargas propuestas, la resistencia del sistema de encofrado y la resistencia del concreto. La resistencia del concreto debe estar basada en ensayos de probetas curadas en obra o, cuando lo apruebe la supervisión, en otros procedimientos para evaluar la resistencia del concreto. No se deben aplicar, a la estructura sin apuntalamiento, cargas de construcción que excedan la suma de las cargas muertas y vivas utilizadas en el diseño, a menos que por medio de un análisis estructural se demuestre que existe resistencia suficiente para soportar estas cargas adicionales.
Los encofrados para elementos de concreto preesforzado no deben ser removidos hasta que se haya aplicado suficiente preesfuerzo para permitir que el elemento soporte su propio peso y las cargas de construcción previstas.
Conductos y tuberias embebidos en el concreto
Se permite, previa aprobación de la supervisión, embeber en el concreto tuberías, ductos e insertos de cualquier material que no sea perjudicial para el concreto y que esté dentro de las limitaciones, siempre y cuando se considere que ellos no reemplazan
estructuralmente
al
concreto desplazado. No deben dejarse embebidos en el concreto estructural, tuberías y ductos de aluminio, a menos que se recubran o se pinten adecuadamente para evitar la reacción concreto-aluminio, o la acción electrolítica entre el aluminio y el acero. Los ductos, tuberías e insertos que pasen a través de losas, muros o vigas, no deben debilitar significativamente la resistencia de la estructura. Los ductos y tuberías, junto con sus conexiones, embebidas en una columna, no deben ocupar más del 4% del área de la sección transversal que se empleó para calcular su resistencia, o de la requerida para la protección contra el fuego. Excepto cuando los planos de los ductos y tuberías hayan sido aprobados por el ingeniero estructural, las tuberías y ductos embebidos en una losa, muro o viga (diferentes de los que sólo pasan a través de estos elementos) deben satisfacer lo siguiente: No deben tener dimensiones exteriores mayores que la tercera parte del espesor total de la losa, muro o viga, donde estén embebidos.
No deben estar espaciados a menos de tres veces su diámetro o ancho medido de centro a centro. No deben afectar significativamente la resistencia del elemento. Se puede considerar que los ductos, tuberías e insertos sustituyen estructuralmente en compresión al concreto desplazado si cumplen con lo siguiente: No estén expuestos a la corrosión o a otra causa de deterioro. Sean de acero o hierro sin revestimiento o galvanizado, de espesor no menor que el del tubo de acero calibre estándar número 40 (Schedule 40). Tengan un diámetro interior nominal no superior a 50 mm y estén separados no menos de tres diámetros medidos centro a centro. Las tuberías y sus conexiones deben diseñarse para resistir los efectos del fluido, la presión y la temperatura a las cuales van a estar sometidas. Ningún líquido, gas o vapor (salvo el agua cuya temperatura y presión no excedan de32º C ni de 0,35 MPa respectivamente) debe circular o colocarse en las tuberías hasta que el concreto haya alcanzado su resistencia de diseño. En losas macizas, las tuberías deben colocarse entre las capas de refuerzo superior e inferior, a menos que se requieran para irradiar calor o fundir nieve. El recubrimiento de concreto para las tuberías y sus conexiones no debe ser menor de 40 mm en superficies de concreto expuestas a la intemperie o en contacto con el suelo, ni menor de 20 mm en aquellas que no estén directamente en contacto con el suelo o expuestas a la intemperie.
Debe colocarse refuerzo en la dirección normal a la tubería, con un área no menor de 0,002 veces el área de la sección de concreto. Las tuberías y ductos deben fabricarse e instalarse de tal forma que no se requiera cortar, doblar o desplazar el refuerzo de su posición apropiada.
Conclusiones En este trabajado podemos observar el proceso de manufactura del cemento Pórtland, así como los principales componentes y las propiedades químicas y físicas de este cemento. Por lo que cabe en los campos de aplicación determinamos que el cemento Pórtland es el de más uso en común, además de su calidad podemos observar un costo accesible, por lo que lo hace el apropiado para construcciones en general. Las normas de calidad que rigen que se señalan en este trabajo son las más comunes, sin embargo, en cada planta procesadora de cemento Pórtland se basan en pruebas específicas de calidad, por lo que resulta un poco difícil detallar todas las normas de cada una de las plantas. Podemos concluir que la hidrólisis y la hidratación son los factores importantes en el endurecimiento del cemento, ya que los productos que resultan de la hidratación tienen muy baja solubilidad en el agua. Si esto no fuera cierto, el concreto sería atacado rápidamente al contacto con el agua.
