cont. CEMENTOTIPOS DE CEMENTO:
De acuerdo a su composición, éstos pueden ser:
CPO Cemento Portland Ordinario CPP Cemento Portland Puzolánico TPEG Cemento Portland con Escoria Granulada de alto horno CPC Cemento Portland Compuesto CPS Cemento Portland con humo de Sílice CEG Cemento con Escoria Granulada de alto horno De acuerdo a sus características especiales, éstos pueden ser: RS Resistente a los sulfatos BRA Baja reactividad álcali agregado BCH Bajo calor de hidratación De acuerdo a su resistencia estos pueden ser:
La resistencia normal de un cemento es la resistencia mínima mecánica a la compresión a los 28 días y se indica como 20, 30 ó 40 en Newton por milímetro cuadrado (N/mm2). En un saco de cemento, la clasificación del cemento estará integrada por lo siguiente:
Composición + Resistencia + Característica especial
Cemento CPO 40 R
Esta clasificación indica que se trata de un cemento portland ordinario, con alta resistencia inicial. Cemento TPEG 30 RS
Esta clasificación indica un cemento con adición de escoria, con una resistencia normal y resistencia a los sulfatos.
Cemento CPP 30 BRA/BCH
Esta clasificación indica un cemento portland puzolánico, con una resistencia normal, de baja reactividad álcali agregado y de bajo calor de hidratación.
Cemento siderúrgico:
Es el producto que se obtiene de la mezcla conjunta de clínquer, escoria básica granulada de alto horno y yeso. La escoria básica granulada, es el producto que se obtiene por enfriamiento brusco de la masa fundida no metálica, que resulta en el tratamiento de mineral de hierro, en un alto horno. Si tiene menos de 30% de escoria básica, se denomina Cemento Portland Siderúrgico.
Cemento con agregado A: obtiene de molienda conjunta con clínquer, agregado tipo A y yeso. El agregado tipo A es una mezcla de sustancias, compuestas por un material cálcico-arcilloso, que ha sido calcinado a temperatura superior a 900 ºC, y otros materiales a base de óxidos de silicio, aluminio y fierro. Si contiene menos del 30% del agregado tipo A se llama Cemento Portland Tipo A, y si tiene entre 30 y 50% se llama Cemento Tipo A.
Cemento Puzolanico:
Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta del clínquer, puzolana y yeso. La Puzolana es el material sílico-aluminoso que, aunque no posee propiedades aglomerantes por si solo, las desarrolla cuando está finamente dividido y en presencia de agua, por reacción química con el hidróxido de calcio, a la temperatura ambiente.
Dosificación y curado:
Al diseñar un hormigón, se debe tener especial cuidado que las propiedades específicas que se están dando al hormigón, sean las necesarias, pues los requerimientos de exposición son generalmente mucho más exigentes, con las dosificaciones; que los requerimientos de resistencia. En todo caso, al diseñar una dosificación, se deberá tener presente lo siguiente: Ocupar un método de dosificación (se recomienda el método ASCII). Que, la trabajabilidad del hormigón, determinada por el Asentamiento de Cono sea alto, de 15 a 18 cm., a causa de que los hormigones sumergidos, no se pueden vibrar ni compactar, porque se desintegran y con un asentamiento alto, al momento del vaciado en los moldajes, se compacta solo, ocupando y llenando perfectamente todo los moldes. Hay que tener presente que el tipo de árido, también influye en el descenso del cono, sobre todo cuando se trata de chancado con aristas vivas, pues producen trabazón mecánica. La razón agua-cemento máxima que se podrá adoptar será de 0.4; siempre se tratará de usar la mínima posible. Todo esto es debido a que el cemento para su hidratación, necesita alrededor de ¼ de su peso en agua. Todo el exceso de agua sobre lo indispensable, producirá poro y por consiguiente aumentará su permeabilidad, dejándolo vulnerable al ataque del agua marina (penetración por capilaridad). Cantidad de Agua; como el exceso de agua es perjudicial a los hormigones, ésta debe ser la mínima posible de acuerdo a la estructura, medios de colocación y trabajabilidad; la cantidad de agua, está determinada por dos variables, el Asentamiento de Cono y el tamaño máximo de los agregados, y oscila alrededor de los 200 (L/m3), es recomendable el uso de aditivos humectantes. Cantidad de cemento; cuando se imponga el uso de cemento corriente, es necesario adoptar para el hormigón una dosificación rica, de 400 a 600 (kg/m3); se puede mejorar su impermeabilidad por medio de la adición de otro aglomerante que lo complemente, como puede ser, puzolana bien cribada y finamente triturada en una porción del 20 al 30% del peso del cemento o todavía mejor, recurrir al empleo de cemento puzolánico.
Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:
a) base de arcilla. Obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente.
b) puzolánicos. La puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o de origen volcánico.
Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.
Desde el punto de vista químico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composición química de los cementos es compleja, se utilizan terminologías específicas para definir las composiciones.
EL CEMENTO PORTLAND
El cemento Portland es el tipo de cemento más utilizado como ligante para la preparación del hormigón o concreto.
Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el albañil Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en su aspecto con las rocas encontradas en Portland, una isla del condado de Dorset.
La fabricación del cemento Portland se da en tres fases: (i) Preparación de la mezcla de las materias primas; (ii) Producción del clinker; y, (iii) Preparación del cemento.
Las materias primas para la producción del Portland son minerales que contienen:
Óxido de calcio (44%),
Óxido de silicio (14,5%),
Óxido de aluminio (3,5%),
Óxido de hierro (3%) y
Óxido de magnesio (1,6%).
La extracción de estos minerales se hace en canteras, que preferiblemente deben estar próximas a la fábrica, con frecuencia los minerales ya tienen la composición deseada, sin embargo en algunos casos es necesario agregar arcilla o calcáreo, o bien minerales de hierro, bauxita, u otros minerales residuos de fundiciones.
Esquema de un horno Kilm
 La mezcla es calentada en un horno especial, constituido de un inmenso cilindro (llamado Kilm) dispuesto horizontalmente con una ligera inclinación, y rodando lentamente. la temperatura crece a lo largo del cilindro hasta llegar a aproximadamente 1400°C; la temperatura es tal que hace que los minerales se combinen pero no se fundan o vitrifiquen.
En la sección de temperatura menor, el carbonato de calcio (calcáreo) se separa en óxido de calcio y bióxido de carbono (CO2). En la zona de alta temperatura el óxido de calcio reacciona con los silicatos y forma silicatos de calcio (Ca2Si y Ca3Si). Se forma también una pequeña cantidad de aluminato tricálcico (Ca3Al) y Aluminoferrito de tricalcio (Ca4AlFe). El material resultante es denominado clinker. El clinker puede ser conservado durante años antes de proceder a la producción del cemento, con la condición de que no entre en contacto con el agua.
La energía necesaria para producir el clinker es de aproximadamente 1.700 joules por gramo, pero a causa de las pérdidas de calor el valor es considerablemente más elevado. Esto comporta una gran demanda de energía para la producción del cemento, y por lo tanto la liberación de una gran cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, gas de efecto invernadero.
Para mejorar las características del producto final al clinker se le agrega aproximadamente el 2 % de yeso y la mezcla es molida finamente. El polvo obtenido es el cemento preparado para su uso.
El cemento obtenido tiene una composición del tipo:
64% óxido de calcio
21% óxido de silicio
5,5% óxido de aluminio
4,5% óxido de hierro
2,4% óxido de magnesio
1,6% sulfatos
1% otros materiales, entre los cuales principalmente agua.
Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.
La calidad del cemento Portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150.
Cementos Portland especiales
Los cementos Portland especiales son cementos que se obtienen de la misma forma que el Portland, pero que tienen características diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.
Portland férrico
El Portland férrico está caracterizado por un módulo de fundientes de 0.64. Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este tipo de composición comporta por lo tanto, además de una mayor presencia de Fe2O3, una menor presencia de 3CaOAl2O3 cuya hidratación es la que desarrolla más calor. Por este motivo estos cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en climas cálidos. Los mejores cementos férricos son los que tienen un módulo calcáreo bajo, en efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya hidratación produce la mayor cantidad de cal libre (Ca(OH)2). Puesto que la cal libre es el componente mayormente atacable por las aguas agresivas, estos cementos, conteniendo una menor cantidad, son más resistentes a las aguas agresivas.
Cementos blancos
Contrariamente a los cementos férricos, los cementos blancos tienen un módulo de fundientes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajísimo de Fe2O3. El color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más obscuro al cemento férrico. La reducción del Fe2O3 es compensada con el agregado de fluorita (CaF2) y de criolita (Na3AlF6), necesarios en la fase de fabricación en el horno.
Cementos de mezclas
Los cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas caracteristicas que lo diferencian del Pórtland normal.
Cemento puzolánico
Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y la Campaña, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitruvio describía cuatro tipos de pozolana: negra, blanca, gris y roja. Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento pozolánico, y permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.
Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas condiciones después de 2100 años.
La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente:
55-70% de clinker Portland
30-45% de puzolana
2-4% de yeso
Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendrá una menor cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolánico desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.
Cemento siderúrgico
La puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbón proveniente de las centrales termoeléctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 y hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede sed particularmente elevado, siedo que se origina a partir de silicatos, es un material potencialmente hidráulico. Esta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH-. Es por este motivo que debe estar presente por lo menos un 20 % de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que el cemento pozolanico, el cemento siderúrgico también tiene buena resistencia a las aguas agresivas y desarrolla menos calor durante el fraguado. Otra característica de estos cementos es su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosión atmosférica causada por los sulfatos.
Cemento de fraguado rápido
El cemento de fraguado rápido, también conocido como «cemento romano», se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparación con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una temperatura menor. Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondría del tiempo para efectuar una buena colada.
Cemento aluminoso
El cemento aluminoso se produce a partir principalmente de la bauxita con impurezas de óxido de hierro (Fe2O3), óxido de titanio (TiO2) y óxido de silicio (SiO2). Adicionalmente se agrega calcáreo o bien carbonato de calcio. El cemento aluminoso, también llamado «cemento fundido», por lo que la temperatura del horno alcanza hasta los 1.600°C y se alcanza la fusión de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes para formar «panes» que serán enfriados y finalmente molidos para obtener el producto final.
El cemento aluminoso tiene la siguiente composición de óxidos:
35-40% óxido de calcio
40-50% óxido de aluminio
5% óxido de silicio
5-10% óxido de hierro
1% óxido de titanio
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