PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DEL CEMENTO PORTLAND Las propiedades físicas y mecánicas del cemento portland se miden mediante ensayos realizados en el cemento puro, en la pasta o en el mortero y muestran la calidad del cemento si se comparan los resultados con las especificaciones especificaciones de la norma ICONTEC 121. PESO ESPECÍFICO La densidad o peso especifico se define como la relación de peso a volumen; su valor varía entre 3.08 a 3.20 gr/cm3 para el cemento portland tipo 1, pero el cemento que tiene adiciones tiene un peso especifico menor porque el contenido de clinker es menor. El peso especifico del cemento no indica la calidad del cemento, pero se emplea en el diseño y control de mezclas de concreto; sin embargo un peso especifico bajo y una finura alta indican que el cemento tiene adiciones. La norma ICONTEC 221 Indica el procedimiento para determinar el peso especifico del cemento. SUPERFICIE ESPECIFICA (finura) La finura del cemento es una de las propiedades físicas más importantes del cemento, ya que está directamente relacionada con la hidratación del mismo. La hidratación de los granos de cemento ocurre del exterior hacia el interior; luego el área superficial de la partícula de cemento constituye el material de hidratación, y el tamaño de los granos (su finura) f inura) tiene gran influencia en la velocidad de hidratación, en el desarrollo de calor, en la refracción y en el aumento de resistencia con la edad. Cuando el cemento es muy fino endurece más rápido r ápido y por tanto desarrolla alta resistencia en menor tiempo; sin embargo libera mayor cantidad de calor y por ende aumenta la retracción y la susceptibilidad a la figuración, además una molienda fina aumenta los costos de producción y hace que el cemento sea susceptible a hidratarse con la humedad ambiental, por lo que su vida útil es más corta. Un grano fino exuda menos que un grano grueso porque retiene mejor el agua al tener mayor superficie de hidratación. La finura se expresa por el área superficial de las partículas contenidas en un grano de cemento y se llama superficie específica; se mide en cm2/gr. En el laboratorio la densidad se puede medir de dos maneras: Por tamizados en tamices No100 (149) y No 200 (79) siguiendo la norma ICONTEC No 226 La finura se mide en el laboratorio mediante el aparato de permeabilidad al aire de Blaine, siguiendo la norma ICONTEC No 33. El método consiste en determinar la permeabilidad del del aire de una capa capa de cemento y se basa en el el hecho de que que la cantidad y el tamaño de los poros de una muestra de determinada densidad son funciones del tamaño de las partículas y de su distribución granulométricas.
EL HORMIGÓN
Tema 6: Cemento. 1. Definiciones. Cemento: Conglomerante hidráulico que una vez amasado con agua, fragua y endurece tanto en el aire como bajo el agua. El cemento por excelencia es el cemento Portland. Aparece en el siglo XVIII (a finales). 2. Componentes del Clinker. Materias Primas:
Calizas (CaCo3). Fundamentales. Prep. Crudo o harina Arcillas – Margas (Sílice). Bauxita (Al).
Proceso:
Extracción de la cantera: trituración, criba. Molino Crudo: Precalentamiento. Horno de Clinker: enfriamiento. Molino cemento: adiciones. Expedición.
FASES: a. Desecación (precalentamiento). <900ºC. Se descompone la calcita. Deshidratación de las arcillas. Se forman los óxidos de hierro. b. Calefacción. <1100ºC. 1er E. sinterización: Formación: AF4C; A3C; F2C; Comienzo: S2C (silicato dicálcico). c. Calcinación. <1500ºC. 2do E. sinterización: Formación: S2C + CaO = S3C (Silicato tricálcico), que es lo que le da al cemento la resistencia inicial. d. Reacción (Enfriamiento).
Se realiza un enfriamiento brusco evitando así la descomposición, ya que el silicato tricálcico es muy inestable. e. Molturación. Ya se le puede llamar cemento, y pasa por una molturación o amasado donde se le añaden las adiciones. 1. Propiedades relacionadas con el hormigón. 1. Velocidad de hidratación. Se relaciona con la velocidad de fraguado. S3C: Endurecimiento a los tres días. A3C: Fraguado relámpago. 2. Calor de hidratación. El calor desprendido es nocivo porque produce retracciones, y es algo que se debe controlar y contrarrestar mediante riego abundante. 3. Resistencia mecánica. Está aportada por los silicatos cálcicos. 4. Resistencia química. Fundamentalmente ante agresiones externas (ambientes agresivos). 2. El cemento en la EHE. Son los que cumplen el Pliego RC-97. Deben ser de resistencia mínima 32,5 N/mm 2. Tipo de Hormigón Hormigón en masa (HM).
Tipo de cemento Cementos comunes / Usos especiales. UNE 80301:96 / UNE 80307:96
Hormigón armado (HA).
Cementos comunes.
Hormigón pretensado (HP).
Cementos comunes de los tipos CEM I y CEM II/A-D.
Extensible:
BLANCOS – UNE 80305:96. Resistentes a los sulfatos y al agua de mar – UNE 80303:96. Bajo calor de hidratación – UNE 80306:96.
1. Pliego Instrucción RC-97. 1. Objeto. Establecer prescripciones técnicas generales. Procedimientos de muestreos. Métodos de ensayo. 2. Clasificaciones. A. Denominación. 1. Portland. CEM I. 2. Portland escorias. CEM II. 3. Portland humo de sílice. CEM II/D. 4. Portland Puzolana. CEM II/P. 5. Portland Filler calizo. CEM II/L. 6. Portland ceniza volante. CEM II/V. 7. Portland mixtos. CEM II/M. 8. De altos hornos. CEM III. 9. Puzolánico. CEM IV. 10. Compuesto. CEM V. A. Prescripciones mecánicas. 1. Resistencia. 2. Clases. A. Prescripciones Físicas. 1. Tiempo de Fraguado. 2. Expansión volumétrica. 1.1 PROPIEDADES DEL CONCRETO Y SUS COMPONENTES.
Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas. Las cuatro propiedades principales del concreto son: TRABAJABILIDAD, COHESIVIDAD, RESISTENCIA Y DURABILIDAD. (IMCYC, 2004).
Las características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura específica, resulta económico utilizar un concreto que tenga las características exactas necesarias, aunque esté débil en otras.
Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad.
Durabilidad. El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio.
Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.
Resistencia. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad. (Frederick, 1992)
Estados del concreto
Estado fresco. Al principio el concreto parece una “masa”. Es blando y puede ser trabajado o moldeado en diferentes formas. Y así se conserva durante la colocación y la compactación. Las propiedades más importantes del concreto fresco son la trabajabilidad y la cohesividad.
Estado fraguado. Después, el concreto empieza a ponerse rígido. Cuando ya no esta blando, se conoce como FRAGUADO del concreto El fraguado tiene lugar después de la compactación y durante el acabado.
Estado endurecido. Después de que concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y se endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad.
Trabajabilidad. Significa qué tan fácil es: COLOCAR, COMPACTAR y dar un ACABADO a una mezcla de concreto. (IMCYC, 2004)
Componentes
El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. (Steven, 1992)
Cemento. Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.
Agua. Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que estas desarrollen sus propiedades aglutinantes.
Agregados. Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de cemento endurecida.
Aditivos. Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción. (Jaime, 1997)
Literatura citada:
Frederick S. Merrit, Manual del ingeniero civil, McGraw- Hill, Tercera edición 1992, p. 8-2, 8-3.
Ing. Jaime Gómezlurado Sarria, Tecnología y Propiedades, Instituto del Concreto ASOCRETO, 1ra. edición 1997. p 13-14.
Steven H. Kosmatka y William C. Panarese, Diseño y control de mezclas de concreto, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. primera edición 1992, p. 1.
Revistas relacionadas:
IMCYC (Conceptos básicos del concreto), Diciembre 2004,
