Cemento Portland 2020

 

 

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL BUENOS AIRES

INGENIERIA CIVIL II  UNIDAD 2 CEMENTO PORTLAND 

Profesor Titular :

Ing. Marcelo A. Masckauchan

Profesora Adjunta: Inga. Claudia B. Ferragut JTP: 

Ing. César Ariel Martínez

Ayudantes de TP:

Inga. Julieta Martino Ing. Iñaki Hargain

 

CEMENTO PORTLAND

 

INGENIERIA CIVIL II Año 2020 

Puede ser descripto como un material con propiedades adhesivas y cohesivas, que lo hacen capaz de adherir fragmentos minerales conformando un material compacto y resistente. Los cementos utilizados en la elaboración de hormigones propiedad de fraguar y endurecer bajo agua en virtud de una reacción química con ellatienen y porlaello son llamados cementos hidráulicos. En particular, el cemento portland; es un cemento hidráulico obtenido por calcinación hasta fusión incipiente de una mezcla adecuadamente proporcionada de piedra caliza y arcilla, a la que solamente se agrega durante la molienda del producto resultante (llamado “clinker”) una pequeña cantidad de yeso para controlar el proceso de endurecimiento.

FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND NORMAL Las materias primas usadas para elaborar cemento portland deben aportar, en forma y proporciones adecuadas los componentes conteniendo:

Cal (OCa) Sílice (SiO2) Alúmina (Al2O3)

Caliza Arcilla 

Estos óxidos pueden obtenerse: Cal: Depósitos calcáreos, tal como los de piedra caliza. Sílice y Alúmina: Depósitos naturales, tales como de arcillas, esquistos o pizarras. Compuestos secundarios: La mayoría de los depósitos naturales contienen sustancias, aparte de las mencionadas que pueden beneficiar el proceso de elaboración. Por ejemplo, depósitos arcillosos que provean mineral de hierro. Junto con la alúmina el hierro actúa como fundente vale decir permite que el proceso de cocción se realice a una temperatura menor que en el caso de no contar con el mineral de hierro.  Además, su presencia es deseable para las propiedades del cemento, como por ejemplo controlar la formación de aluminato tricálcico. PROCESOS DE ELABORACIÓN Las materias primas son sometidas primero a un tratamiento preliminar de triturado y son almacenadas. En base a las proporciones en que se mezclan estas materias primas resultaran los cementos con propiedades distintas.

PROCEDIMIENTO SECO (VÍA SECA): Este procedimiento actualmente se utiliza por razones r azones de economía ya que implica un gran ahorro de energía. La caliza se tritura hasta un grado de finura, introduciéndola luego junto a los restantes materiales en molinos de trituración para ser reducido el compuesto a polvo. PROCEDIMIENTO VÍA HÚMEDA: La caliza previamente triturada se hace ingresar junto a la arcilla suspendida en agua al molino de trituración. Página 2

 

 

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El molido final se realiza en consecuencia en régimen húmedo, dando lugar a un barro que es conducido a una gran pileta donde por agitación se impide la separación y decantación de las partículas.  Además, en piletas de menor tamaño se almacenan barros con distintas proporciones de los compuestos bases, los que ser mezclados con el que contiene la pileta principal permite obtener la composición química finalalrequerida. El próximo paso, preparada la mezcla de caliza y arcilla según el procedimiento de fabricación adoptado, es introducirla en el extremo superior de un horno rotativo cilíndrico, capaz de rotar lentamente sobre su eje y ligeramente inclinado respecto de la horizontal. A medida que el horno rota los materiales pasan de la parte superior del mismo al extremo inferior a una velocidad controlada por la pendiente y la velocidad propia rotatoria del horno el proceso es continuo, a medida que el material pasa por el largo del horno, su temperatura aumenta hasta llegar al nivel en que las reacciones esenciales pueden tener lugar. El proceso de calentar los ingredientes para producir el producto deseado se llam llama a calcinación del cemento y el mismo recibe el nombre de los trozos de calcáreos calcinados que se combinan con la sílice y la alúmina. Se alcanza dentro del horno una temperatura a la cual comienza un estado de fusión parcial o incipiente, llamándose a esta temperatura de “clinkerización” debido a que la salida del material del horno, luego del proceso de calcinación se produce en forma de gránulos o bolitas de textura rugosa, y tamaño comprendido entre 2 a 50 mm, a lo cual se lo denomina “clinker”. Posteriormente a la calcinación el clinker es enfriado rápidamente, ya que si se enfriara lentamente, al llegar a temperatura ambiente el OMg que contiene se presentaría en estado cristalino. (En estas condiciones al hidratarse el cemento, este óxido se hidrata lentamente aumentando de volumen y consecuentemente provocaría tensiones de tracción muy importantes en la masa de hormigón endurecido, provocando la consiguiente deformación del hormigón. Es un proceso, de producirse lo hace en el término de aproximadamente 10 años).  Al enfriarse el clinker rápidamente, el OMg no queda en forma cristalina, sino que pasa a la forma amorfa o vitrificada y no produce los inconvenientes mencionados. Regado con agua o en enfriadores circulados por una corriente de aire que calentado se utiliza recirculando el horno. BREVES COMENTARIOS SOBRE LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND. RESUMEN. Dicho en pocas palabras el cemento portland se fabrica f abrica de la manera siguiente: un material calcáreo y otro arcilloso se trituran, mezclan y muelen hasta reducirlos a polvo fino. La mezcla y el molido puede realizarse en seco (vía seca) o con agua (vía húmeda). Es esencial cualquiera sea el método de preparación que la mezcla tenga la dosificación correcta (mezcla óptima de caliza y arcilla) esté finamente molida e íntimamente mezclada antes de entrar al horno. La mezcla pasa entonces al horno rotativo donde se calienta lentamente hasta el punto de clinkerización (fusión parcial). En la primera parte con temperaturas de 550°C se deshidrata la arcilla y descarbonata el carbonato de calcio.  Al aproximarse a las zonas más calientes (1000° C) se producen las reacciones químicas formándose los silicatos cálcicos y aluminatos cálcicos, quedando la carga parcialmente fundida. El clinker a la salida del horno cae a uno de los diversos enfriadores y cuando está frío se lo mezcla con yeso (sulfato de calcio dihidratado) y la mezcla se muele hasta quedar convertida en un polvo fino que es el cemento portland. SÍNTESIS DE LA FORMACIÓN DEL CLINKER Partiendo de caliza y arcilla en combinaciones adecuadas y finamente molidas (aproximadamente 65% y 35%) y en un proceso con calor se da lugar a que el OCa de la caliza se combine con la Página 3

 

 

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sílice (SiO2) y alúmina (Al2O3) de la arcilla, dando lugar a los silicatos de calcio que en presencia de agua dan compuestos hidratados sólidos y estables. (Tienen resistencia mecánica y son durables). En este proceso de calentamiento hasta temperatura incipiente de fusión (1400°C) se logra que los trozos calcáreos calcinados se combinen con la sílice y la alúmina dando lugar al “clinker” (1500°C). El clinker está compuesto básicamente por cuatro compuestos de calcio Composición química 2CaO.SiO2 3CaO.SiO2 Al 2O3.3CaO Al 2O3.4CaO.Fe 2O3

Composición de óxidos SiO 2 .2OCa SiO 2 .3OCa Al 2O3 .3OCa Al 2O3 Fe2O3 .4OCa

Símbolo abreviado Si l i cat o bi cál ci co o di cál ci co SC2 Si l i cat o t ri cál ci co SC3 Al umi nat o t ri cál ci co AC3 Ferro al umi nat o t et racál ci co FAC4 Nombre Nombr e de dell com componente ponente

La dosificación de crudos es el primer punto para lograr la composición ideal del cem cemento ento Portland. El conveniente cal (proveniente de la está limitado por lacuando poca resistencia que se contenido obtiene cuando la cal esdedemasiado baja y por la caliza) inestabilidad de volumen es demasiado alta. En este último caso en el proceso de calentamiento en el horno, no se combina totalmente (hasta lograr porcentajes de OCa menores de 1% en el producto final) y queda como cal libre que tiene gran inestabilidad dimensional al hidratarse formando compuestos expansivos que desintegran la masa del hormigón endurecido (agrietamiento). La sílice, alúmina y óxido de hierro están análogamente limitados. Si el contenido de alúmina y óxido de hierro es excesivamente elevado el cemento puede ser de fraguado rápido y al contener una mayor proporción de compuestos de alúmina se resienten r esienten sus cualidades aglomerantes. El contenido de magnesio no ha de exceder el 5% pues si fuera mayor puede ser peligroso para la estabilidad de volumen del cemento, especialmente a larga edad.

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ESQUEMA SIMPLIFICADO DEL PROCESO DE FORMACIÓN DE LOS COMPUESTOS EN EL HORNO DE CALENTAMIENTO

Silicato de alúmina hidratado CALIZA (CO3Ca)

ARCILLA SiO 2 Al2O3H2O

+

Óxido Férrico

+

FUNDENTE Fe2O3

Deshidratación de la arcilla Disociación de sílice y alúmina

500ºC

SiO2  Al2O3  CO2  OMg OCa

Descarbonatación de la caliza Desprendimiento de CO2, OMg y OCa

700ºC

Se forman los primeros compuestos aluminato monocálcico silicato monocálcico ferrito dicálcico (FeC2)

Clinkerización

Clinker

1000 a 1100ºC

Se forma el SiO2 2OCa (silicato dicálcico) SC2  Prácticamente donde la sílice queda combinada

1200ºC

Comienza a formarse el SiO2 3OCa (Silicato tricálcico) y el Al2O3 3OCa (SC3) (AC3)

1300ºC

Se produce la fusión de aproximadamente un 25% del peso de los componentes del horno, da lugar a la masa intersticial que al enfriarse da 1400ºC lugar a los compuestos de AC 3 y Al2O3 Fe2O3  4OCa (FAC4) ferroaluminato tetracálcico. En esta masa intersticial se insertan los cristales de SC 3 y S2 (Compuestos sólidos) Se completa la formación de SC3 y FAC4  SC2  SC3  AC3  FAC4 

1500ºC cal libre < 1%

Clinker + Yeso hidratado (aprox. 5%) + Molienda = CEMENTO PORTLAND NORMAL ESTRUCTURA DEL CLINKER COMO CONSECUENCIA DE LA SINTERIZACIÓN, FUSIÓN Y ENFRIAMIENTO El proceso de sinterización consiste en la deshidratación de la arcilla, descarbonatación del CO 3Ca y combinación de CaO al máximo con la SiO2, Al2O3 y Fe2O3. Para producir estas reacciones en el horno es necesario suministrar calor y ciertamente calor de alta calidad. Página 5

 

 

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Toda combinación química sometida a calefacción que llega sin descomponerse hasta su fusión, tiene la tendencia después de sobrepasar el punto de fusión a abandonar el estado sólido cristalino y pasar al estado líquido (es decir que se ha fundido), que se acepta que es homogéneo y está desordenado. Por enfriamiento del fundido, el mismo tiene la tendencia a no permanecer en el estado es decirvale en estado vítreo yalpor lo tanto isótropo, ssino ino que tiene la tendencia a pasar adesordenado, un estado ordenado decir retornar estado cristalino. El fundido depende de la temperatura y del tiempo, por el contrario, la cristalización se realiza dependiendo de la composición del fundido y de la velocidad de enfriamiento. Las temperaturas de clinkerización (1400 a 1500º C) tienen directa relación con la calidad del producto final. Si dichas temperaturas son bajas el clinker una vez enfriado será amarillento y de apariencia terrosa. Este clinker, en el que las reacciones no han llegado a completarse, se llama recocido y probablemente tendrá poca estabilidad de volumen por la presencia de cal libre (óxido de calcio sin combinarse). Si la temperatura es más elevada que la necesaria el clinker estará más fundido y por ello será más duro para moler. En cuanto al color del mismo depende del óxido férrico que incorpora la arcilla. Si está prácticamente libre del mismo será prácticamente blanco y a medida que aumenta el contenido de óxido el color puede ser gris oscuro o gris negruzco.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO COMPOSICIÓN ELEMENTAL Los resultados de un análisis químico de cemento portland se expresan como porciento de los óxidos de los elementos constituyentes. A continuación, se indican las proporciones ordinarias de los constituyentes principales del clinker de un cemento portland, expresado en porcientos de óxidos.

Óxidos principales Cal (OCa) Sílice (SiO2) Alúmina (Al2O3) Oxido Férrico (Fe2O3)

Promedio % en peso 63 21 6 3

Rango Aprox. % en peso 60 – 65 20 – 24 4 – 8 2-5

Como compuestos menores aparecen el O OMg Mg y los álcalis: OK2 y ONa2

Estos cuatro constituyentes suman más del 90% del total. El rango de variación de los porcentajes de óxidos es bastante estrecho, sin embargo, cambios pequeños como los indicados en el rango aproximado pueden dar como resultado un cambio apreciable en las propiedades del cemento. La composición química del cemento expresada en función de los óxidos de los l os elementos constituyentes se llama composición elemental y e ess la que surge del análisis químico mismo. COMPOSICIÓN POTENCIAL Los elementos constituyentes del cemento (Si, Ca, Fe, Al, etc) no se expresan, en general, en forma de óxidos libres, sino como una combinación de óxidos. Los óxidos forman parte de compuestos más complejos que son los que determinan las propiedades del cemento y que se denominan componentes potenciales del cemento. La composición del cemento expresada en función de estos componentes se llama composición potencial. Página 6

 

 

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La palabra potencial proviene del hecho de que sus componentes no pueden ser individualizados directamente por un análisis químico. Estos componentes se los obtiene por cálculo a partir de la composición elemental, aplicando fórmulas simplificativas, como la de BOGUE. Usualmente se considera que los componentes potenciales del cemento son cuatro, que se detallan a continuación. Nombre Nombr e de dell compon componente ente Si l i cat o bi cál ci co o di cál ci co Si l i cat o t ri cál ci co Al umi nat o t ri cál ci co Fer errro alu alum min inato ato te tetr trac acálc álcic ico o

Composición de óxidos Si O2 .2OCa Si O2 .3OCa Al 2O3 .3OCa Al2O3 Fe2O3 .4OCa

O 2 

Elementos componentes Si Ca Al

Fe

CaO

Óxidos componentes SiO2  Al2O3 

Fe2O3 

C3S

Símbolo abreviado SC2 SC3 AC3 FAC4

Compuestos del cemento C 3A C4AF βC2S

Cemento Portland Varios tipos de cemento Portland

Productos de hidratación Gel Ca(OH)2

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Representación esquemática de la formación e hidratación del cemento portland Límites de composición aproximados para cemento portland

Oxido

Contenido por ciento

CaO SiO2  Al2O3  Fe2O3  MgO Alcalis (ONa2 y OK2)* SO3 

60 - 67 17 - 25 3-8 0,5 - 0,6 0,1 - 4 0,2 - 1,3 1-3

* Expresados en óxido de sodio calculado (ONa2 + 0.658 OK2)

PROPIEDADES DEL CEMENTO PORTLAND EN FUNCIÓN DE LOS COMPUESTOS CONSTITUYENTES. CONSTITUYENTES. SILICATO TRICÁLCICO (SC3) Es el que aporta resistencia desde las primeras 24 horas del contacto entre cemento y agua y hasta los 28 días de edad. Su hidratación se completa al año de edad. Es el único compuesto que aporta resistencia apreciable hasta los 28 días y su resistencia a los 7 días es aproximadamente 0,7 de la que tiene a 28 días. Tiene un desarrollo importante de resistencia a corta edad respecto del desarrollo total de resistencia. Es lo que se define como valor cementicio. Su hidratación que es rápida es fuertemente exotérmica, por lo que desarrolla un alto calor de hidratación (120 cal/g). Esta disipación de calor se produce en un tiempo relativamente r elativamente breve.

SILICATO DICÁLCICO O BICÁLCICO (SC2) La hidratación de este compuesto comienza luego de unos días de contacto con el agua, Se hidrata muy lentamente en presencia de humedad, culminando su hidratación al cabo de varios años. Es el responsable del aumento de resistencia a largo plazo del hormigón. Su resistencia en la pasta se iguala a la del silicato tricálcico al cabo de un año aproximadamente, superándolo a partir de esa edad. Su calor de hidratación es bajo (62 cal/g) y esta disipación se efectúa lentamente.

ALUMINATO TRICÁLCICO (AC3) Este compuesto es de reacción instantánea y concluye su hidratación en 24 horas. Si bien la resistencia o su valor cementicio en la pasta es prácticamente despreciable, es el responsable de la reacción que da lugar al fraguado del cemento; reacción que es casi instantánea. Dado que las operaciones de mezclado, transporte y colocación del hormigón en sus moldes o encofrados demandan un cierto adecuadamente tiempo, y que durante esteencofrados, tiempo el hormigón conservar su plasticidad para poder colocarlo en dichos se hace debe necesario dominar la reacción cuasi-instantánea del AC3. Para evitar el fraguado f raguado y posterior endurecimiento prematuro de la mezcla se adiciona yeso (SO 4Ca 2Ho) al clinker antes de su molienda. Página 8

 

 

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Durante la hidratación del cemento, el yeso reacciona con parte del AC 3  formándose un sulfoaluminato de calcio relativamente insoluble que recubre al AC 3 demorando su hidratación. La cantidad de yeso que se adiciona al clinker debe ser limitada pues la reacción con el AC 3 que da lugar a la formación de esos sulfoaluminatos cálcicos es fuertemente expansivo pudiendo ocasionar deterioros al hormigón. El AC3 forma sulfoaluminatos con cualquier sulfato que se encuentre presente. Puede darse el caso de que el hormigón endurecido elaborado con un cemento de alto contenido de AC 3, esté en contacto con suelos o líquidos que contengan sulfatos solubles. Al producirse la reacción entre el  AC3 y dichos sulfatos se forman los sulfoaluminatos (“e ttringita”) que son expansivos y generan tensiones que pueden llegar a agrietar el hormigón. Debido a ello se limita el contenido de AC 3 en la fabricación del cemento portland. La formación de AC3 se controla mediante la adición de Fe a la arcilla para formar un ferroaluminato cálcico.

FERROALUMINATO TETRACÁLCICO (FAC4) Ya se analizó la necesidad de incorporar Fe como elemento componente del cemento ya que por una parte actúa como fundente en el horno y por la otra limita la cantidad de AC 3 producido. El FAC4 realmente no aporta resistencia al hormigón. Su calor de hidratación es moderado (100 cal/g). No Nomb mbre re

Si Simb mbol olo o

Velocidad de

Calor de hidrat.

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(cal/gr)

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Quimica

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Regular

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Resistencia

Resist. Mecanica

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Propiedades Físico-Químicas de los principales minerales componentes.

N N I I

Ó Ó S S E E R R P P M M O O C C A A L L A A A A I I N N

C C E E T T S S I I S S E R

E R

DESARROLLO DE RESISTENCIA EN PASTA DE LOS COMPUESTOS PUROS DEL CEMENTO (fig.1)

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A D A T A R D I H N Ó I C C A R F

TIEMPO(ESCALA LOGARITMICA)-DÍ LOGARITMICA)-DÍAS AS

VELOCIDADES DE HIDRATACIÓN DE COMPUESTOS PUROS (fig.2)

 

J O I D E O M T O R

N P M I

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E N E C E D G

A

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/

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EDAD-ESCALA LOGARITMICA ( fig.3 )

 

CONTENIDO EN SC3

) G / J ( O D A

) L

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L G O

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C

A R ( A S E D R O L A C

TIEMPO - HORAS

( fig. 4 )

 

Influencia del contenido del SC3 sobre el desarrollo de calor (Fig.4)

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CONTENIDO EN AC3 ) g / J ( DO A L L /

g

) O R

A

L R C A ( S E D R O L A C

 

TIEMPO - HORAS

Influencia del contenido del AC3 sobre el desarrollo de calor (Fig.5)

     O       M      A      R      G        /       S       A      I      R      O       L      A      C 

 

TIEMPO - DIAS

Distribución del calor de hidratación en función del tiempo transcurrido a partir del comienzo del amasado (edad de hidratación 3, 7, 28, 90, 180 días) (Fig. 6)

N Ó I C A T A R D I H E D O D A R G

TIEMPO - DIAS

( fig.7 )

Velocidad de hidratación de los compuestos del cemento, en pasta de un cemento tipo I (Normal) (Fig. 7)

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              ²

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m C / g K N E N ÓI S E R P M O C A L A AI C N E T SI S E R

EDAD EN DÍAS

Resistencia a compresión de dos cementos Portland con alto y bajo contenido de SC3  (A: 70% de SC3 y 10% de SC2; B: con 30% de SC 3 y 50% de SC2)

 

Según H. Woods, H.R.Starke y H.H. Steinour, en 1932 y 1933 (Fig. ( Fig. 8) 2

450 M C /

365 dias G K

400 N E

90 dias

N Ó I

350 S E

28 dias

R P M

300 O C A L A

250 A

7 dias

I C N E T

3000 S I

3500

4000

4500

5000

S E R

SUPERFICIE ESPECIFICA EN CM2/G

Incremento de resistencia del H° en función de la finura del cemento a las edades de 7, 28, 90 y 360 días, según representación debida a W. H. Price (Fig. 9)

 

INFLUENCIA DE LOS ALCALIS EN EL CEMENTO PORTLAND: Los álcalis son impurezas como el ONa2 y el OK2, que durante el proceso de cocción se volatilizan en el horno y son arrastrados por los gases de combustión. Como se conoce actualmente que los álcalis pueden traer problemas frente a determinados minerales de sílice, dando reacciones expansivas, se trata de d e reducir su contenido en el clinker. Para ello es necesario: 1. - El uso de materiales áridos de contenidos de álcalis bajo. Cuando no se puede cambiar de cantera se puede usar un proceso de lavado o utilizarse un proceso de eliminación por lixiviación, si los álcalis se presentan como sales solubles. 2. - No recircular los humos, ricos en polvo con alto contenido de álcalis, para aprovechar su poder calorífico en el periodo de calentamiento del crudo en el horno. 3. - Incrementar las temperaturas de cocción o el tiempo de calentamiento para permitir su volatilización. Página 12

 

 

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INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO SOBRE LAS PROPIEDADES QUIMICAS DEL CEMENTO - EFECTO DEL VIDRIO Recordemos que durante la formación de clinker de cemento en el horno, durante su cocción un 20 a 30% deuna la masa en el horno fundidodeoalgo en estado líquido, el que por enfriamiento posterior presenta cristalización, conestá presencia de vidrio por enfriamiento rápido. La velocidad de enfriamiento del clinker afecta directamente las propiedades del cemento. Si el enfriamiento fuese demasiado lento se podría alcanzar una cristalización completa. Esto tiene sus ventajas y desventajas. En estado cristalino el material se hidrataría totalmente en sus compuestos; pero ello produciría el inconveniente de que el γ SC2 puede ser convertido en SC 2, que se hidrata en forma demasiado lenta para ser útil como material cementicio, Por otra parte, la presencia de vidrio es deseable por sus efectos sobre ciertas fases cristalinas. La cantidad de vidrio en clinkers comerciales puede variar entre el 2 y el 21%. La alúmina y él oxido férrico se encuentran completamente licuados a la temperatura de formación del clinker. Luego la formación de vidrio afectaría mucho a estos compuestos mientras que los silicatos, los que se forman como sólidos principalmente, no serían afectado en mayor grado. El vidrio puede además retener una gran proporción de compuestos menores como álcalis y el OMg, los que no quedan libres para una hidratación expansiva. De esta forma f orma resulta ventajoso un enfriamiento rápido de los clinkers con alto contenido de magnesio. Dado que los aluminatos son atacados por los sulfatos, también puede ser una ventaja su retención en el vidrio. Las ventajas del menor contenido de vidrio es e s una mayor cristalización de ciertos compuestos que lleva a un aumento de SC3 producido. Por lo tanto, se puede ver que es muy importante un estricto control de la velocidad de enfriamiento del clinker a fin de producir el grado de cristalización deseado.

HIDRATACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND La reacción que se manifiesta al entrar en contacto el agua con las partículas de cemento es una reacción denominada hidrólisis. La misma consiste en la disociación de los compuestos o fases que constituyen el cemento (hidroes=elagua; lisistricálcico, = separación). La fase que se hidroliza primero silicato en presencia de agua da lugar a hidróxido de calcio y silicato tricálcico con menor concentración de cal que se denomina silicato monocálcico hidratado. Una fase pura de SC 3 puede llegar en la hidrolización a perder todo el óxido de calcio, quedando la sílice pura. El silicato monocálcico se hidrata, en presencia de agua por difusión de la misma hacia el interior del cristal monocálcico, dando lugar a la formación de un gel hidratado o hidrogel  en su exterior y a otra porción anhidra en su interior que va tomando parte del agua del gel en el tiempo y produce el endurecimiento del mismo. El mecanismo de endurecimiento consiste en que el gel se esparce por los espacios espaci os interpartículas de la fase sólida y al endurecerse une entre sí dichas partículas constituyendo un conjunto resistente y estable. El proceso de hidratación no puede ser comparado con las reacciones químicas habituales, donde la reacción se produce en fracciones fr acciones de segundo, llegando al equilibrio del sistema.

 responde a una estructura coloidal

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En el cemento en contacto con agua, se produce la hidratación de la partícula del mismo a través de una reacción de superficie que progresa lentamente por difusión hacia el interior de dicha partícula y en condiciones de concentración variada. Pero es importante destacar que, en esta reacción, aún después del endurecimiento del gel hidratado y aún El después consumido la totalidad del agua, el sistemaseco no se encuentra(hidrogel) en equilibrio. núcleodedehaberse los granos gruesos de cemento permanece e higroscópico. Esta hidratación puede ser modificada acelerándola por aumento de temperatura. Por la hidrólisis que resulta ser el proceso de hidratación del cemento, las fases del clinker son subdivididas y sus partes incorporan los componentes del agua. El signo particular de la hidrólisis en el cemento es que ésta no conduce al estado de equilibrio, sino que el producto de hidratación es de modo esencial una estructura estable sometida a variación progresiva; es una forma coloidal que va aceptando paulatinamente la estructura cristalina.

ADICION Y DOSIFICACION DEL SULFATO DE CALCIO (YESO) La adición del yeso al clinker, moliéndolos conjuntamente tiene la finalidad de retardar r etardar el tiempo de fraguado del cemento. La cantidad de yeso agregada está limitada a través de las especificaciones del cemento a través del contenido de SO 3 (sulfatos) y que debe ser menor del 2,5% ya que un porcentaje mayor provocaría expansiones indeseables. El yeso que se agrega al clinker puede ser dihidrato SO4Ca 2(H2O) o anhidrita SO4Ca. Nunca debe usarse el semihidrato SO4 (½ H2O) (que es el yeso usado en obra), pues da lugar a un falso fraguado o endurecimiento muy rápido de la mezcla o rigidez instantánea. La adición del yeso para el control del tiempo de fraguado ha sido estudiada por Lerch en base a la velocidad de liberación de calor a partir del contacto del agua con el cemento. Lerch explica estos ciclos de liberación de calor a partir de las reacciones que se han observado en las soluciones de aluminato y cal. La primera liberación brusca de calor es el resultado de la rápida disolución inicial de los aluminatos anhidros y en algunos casos (fraguado instantáneo) la cristalización rápida de los aluminatos cálcicos hidratados. Mientras tanto, la cal y el yeso entran en disolución y alcanzan normalmente una concentración concentración tal que disminuyen bruscamente solubilidad alúmina en tales soluciones. Después que la solución se halasaturado de de cal,lalos aluminatos siguen disolviéndose lentamente y reaccionan con el yeso para formar sulfoaluminato cálcico y los silicatos se disuelven y forman silicatos cálcicos hidratados. Ello se traduce en un retardo del fraguado con un descenso de la liberación de calor. Se ha observado además que las fases aluminato que contienen álcalis reaccionan más rápidamente con el agua que las fases exentas de álcalis o con menor contenido de éstos. Así pues, los cementos de contenidos de álcalis más elevados necesitan mayores adiciones de yeso para retrasar adecuadamente el tiempo de fraguado.  Aumentando la superficie específica de los cementos se aumenta la cantidad de las fases aluminatos que pueden hidratarse instantáneamente y por lo tanto se aumenta también la cantidad de yeso necesaria para retrasar convenientemente el fraguado en los cementos de contenido de  AC3 moderadamente elevado o muy elevado. De estas investigaciones se deduce que cada cemento necesita una cantidad de yeso para lograr un retraso óptimo del fraguado dependiendo de su composición y finura. f inura.

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CEMENTO PORTLAND PUZOLANICOS Y PUZOLANAS Hasta aquí se ha descripto el cemento portland elaborado a partir de la molienda del clinker más yeso, es decir aquel al que se designa como Cemento Portland Normal (CPN), pero en esta etapa pueden otros componentes, generando nuevos tipos de cemento portland, como por ejemplo agregarse los cementos portland puzolánicos (CPP), obtenidos a partir de la adición de puzolana al clinker. La puzolana es un material natural y en algunos casos artificial que contiene sílice en fforma orma reactiva. La norma norteamercana ASTM C-618 describe la puzolana, como un material silicoso o sílicoaluminoso, el cual por sí solo tiene poco o nulo valor cementante, pero con una molienda muy fina y en presencia de humedad, reacciona químicamente con hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias para formar compuestos con propiedades cementantes. Es esencial que la puzolana esté finamente dividida, a fin de que la sílice pueda combinarse con la cal (liberada en la hidratación del cemento portland) en presencia de agua, para formar silicatos cálcicos estables con propiedades cementantes. La puzolana natural puede tener origen en cenizas volcánicas, tierras diatomeaceas calcinadas, tobas, etc.  Al hablar de puzolanas como material que contiene sílice reactiva diremos que la misma debe presentarse en estado amorfo y no cristalina, puesto que esta tiene reactividad muy baja. Con respecto a sus requisitos están especificados en la norma IRAM 1668 y los ensayos en la norma IRAM 1654. Como inhibidora de la reacción álcali-agregado se determina la reducción de la expansión del material a los 14 días de edad, utilizándose como agregado vidrio al borosilicato y cemento de alto álcalis (>1.0) en el mortero patrón y en el testigo se reemplaza una parte del cemento por la puzolana en ensayo. Con respecto al cemento portland puzolánico no podemos establecer un enunciado general ya que el comportamiento y porcentaje que interviene de puzolana en cada tipo de cemento puzolánico depende de las características del clinker. El porcentaje de adición está comprendido entre 20 y 35% del peso de cemento y por ello el crecimiento de la resistencia es mucho más lento y necesitan un tiempo de curado mucho mayor. La resistencia final es aproximadamente la misma que la que se obtiene con un hormigón con cemento portland normal. Este cemento un por valorlade calor de de hidratación menor y por ello es apropiado para construcciones masivas. acusa Además, naturaleza la puzolana como inhibidora de la reacción álcali-sílice y además como el cemento puzolánico acusa menor contenido de álcalis calculados en óxido de sodio, también se logra en los cementos puzolánicos un control mayor sobre esta reacción, por lo que se los considera químicamente más estables. De cualquier manera, este hecho debe ser previamente verificado experimentalmente mediante el ensayo de barras  barras según ASTM C-227 ya que todas las puzolanas no reaccionan de igual forma. La norma IRAM 1651 parte I y parte II indica y especifica la metodología de ensayos, características y condiciones de recepción respectivamente. Dentro de los requisitos físicos que se les exigen a estos cementos, se agregan a los requeridos para el cemento portland normal, el del ensayo del coeficiente puzolánico, que se determina a los 7 días de edad. Si el valor obtenido, que debe ser menor de 1 es negativo se repite el ensayo a 28 días de edad. El valor obtenido se representa en un gráfico y el ensayo se considera positivo o negativo según el punto quede o no debajo de la curva trazada en dicho gráfico.

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CEMENTOS PORTLAND OBTENIDOS CON OTRAS ADICIONES  Así como se obtiene el cemento portland puzolánico a partir del agregado de ciertas proporciones de puzolona a la mezcla de clinker y yeso, se pueden realizar otras adiciones para obtener diversos cementos de características determinadas. Entre los que encontramos en nuestra plaza tenemos: Cemento Portland Fillerizado (CPF): Se obtiene por la molienda conjunta de clinker portland, rocas calcáreas de alta pureza, pequeñas pequ eñas cantidades de yeso y aditivos mejoradores de la calidad. Su nombre proviene del “filler” cacá reo, que es el material calcáreo inorgánico, de origen mineral carbonatado, compuesto principalmente por carbonato de calcio que se incorpora en esa mezcla (son las rocas calcáreas mencionadas). Este material debe cumplir con lo fijado en la norma IRAM 1593. Se obtiene un cemento portland de bajo calor de hidratación, mejor trabajabilidad y moderada resistencia a los sulfatos (por su menor contenido de AC3). A diferencia de la puzolana el filler calcáreo no es un producto reactivo.

Cemento Portland con Escoria (CPE): Este producto se obtiene por la molienda conjunta de clinker portland y escoria granulada de alto horno, en un porcentaje del 11 al 35% del total de la mezcla, más la adición de pequeñas cantidades de yeso. La escoria utilizada es un material granular vítreo, formado al finalizar el proceso de elaboración del acero en el alto horno u horno eléctrico. En esta instancia, flotando sobre el acero fundido se encuentra la escoria, que es la combinación de las impurezas del mineral de hierro con el fundente usado en el proceso de fusión. Dicha escoria se encuentra también en estado líquido y se la separa del acero y se la enfría bruscamente, obteniendo así el material granular mencionado. Este cemento tiene un menor calor de hidratación, más lenta adquisición de resistencia, buena resistencia a las agresiones químicas (sulfatos y reacción álcali –  –agregado), y buena estabilidad de volumen. A diferencia de la puzolana la escoria de alto horno no es un producto reactivo.

Cemento de alto horno (CAH): Es un producto similar al anterior, consistiendo la diferencia en el porcentaje de escoria agregada, que en este caso asciende a entre 35 y 70 % del total de la mezcla, acentuándose las características ya descriptas en el CPE. Al mismo tiempo deberá tenerse en cuenta que cuanto mayor es el porcentaje de escoria incorporado el producto es menos reactivo y la resistencia inicial es menor, endureciendo en forma cada vez más lenta. Es apto para hormigones masivos, estructuras que pueden estar sometidas a la agresión del suelo o de las aguas, etc.

Cemento Portland Compuesto (CPC): Como su nombre lo indica i ndica este cemento portland combina en la molienda del clinker, la adición de puzolanas, filler calcáreo y/o escoria de alto horno, además del yeso. Es decir, es un producto combinado con todas estas adiciones y también será por lo tanto un cemento de menor calor de hidratación, buena resistencia química y más lenta adquisición de resistencia.

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NORMA IRAM 50000: CEMENTO PORTLAND PARA USO GENERAL (se corresponde con el cemento Tipo I de la ASTM C-15 0) En el año 2000, se publicó la norma IRAM 50000, que establece en nuestro medio los requisitos que deben cumplir los cementos uso general,entre en cuanto composición, requisitos físicos y requisitos químicos, resistenciapar mecánica, otrasa su cosas. Esta norma reemplaza fundamentalmente a la IRAM 1503, además de las 1592, 1630, 1636, 1651-1 y 1730. Las disposiciones respecto a los requisitos físicos, químicos, resistencia y a la composición del cemento se corresponden a la de los cementos clasificados en la ASTM C-150 como Tipo I. I. En cuanto a la composición de los cementos, quedan incluidos en la norma los Cemento Portland Normal (CPN), Portland Puzolánico (CPP), Portland Fillerizado (CPF), con Portland Escoria (CPE), Portland Compuesto (CPC) y Cemento de Alto Horno (CAH), fijando los porcentajes de clinker + yeso por un lado y de las distintas adiciones por el otro. Los requisitos físicos y químicos exigidos son los siguientes:

Requisitos físicos que deben cumplir los cementos para uso general (Norma IRAM 50000)

1. Finura La finura se valora a través de dos parámetros: a) Por el ensayo ensayo vía húm húmeda eda del pasaje pasaje por el tamiz de abertura de malla igual a 74 m (Nº200) b) Determinando la sup superficie erficie específica específica por permeametría con el aparato d de e Blaine. Para el primer caso la norma IRAM 1503 fija un retenido re tenido máximo igual o menor de 15%. Para la superficie específica establece que el valor promedio determinado para la muestra debe ser mayor que 250 m 2/Kg y ninguna determinación será menor a 225 m2/Kg. Dado que la hidratación del cemento comienza en la superficie de las partículas, la velocidad de hidratación depende de la finura del mismo. Por otra parte, la trabajabilidad de la mezcla (homogeneidad) fresca del hormigón se mejora al aumentar la finura del cemento. No obstante, debemos tener en cuenta que, al aumentar la finura del cemento o su superficie específica, que es lo mismo, requeriremos en la mezcla fresca, para una misma plasticidad o fluidez de la misma, mayor porcentaje en peso de agua. Con respecto al ensayo de finura por vía húmeda a través del tamiz de 75 m podemos decir que nos brinda información con respecto al contenido de partículas menores que dicho tamaño que son las que juegan un papel importante en la hidratación del cemento. La superficie específica (cantidad de superficie correspondiente a las partículas por unidad de peso) por permeametría tiene por objeto establecer una valoración de la forma del cemento a través de un ensayo que mide el tiempo que tarda un volumen de aire en atravesar una cierta cantidad de cemento compactado en forma de obtener una determinada porosidad del mismo. A medida que la superficie específica es mayor, mayor será el tiempo ti empo de pasaje de volumen de aire.

 2. F rag uado V ic icat at Se determina mediante el aparato de VICAT, el tiempo inicial y final de fraguado. La norma establece que el primero no debe ser menor de 45 minutos y el segundo debe ser menor de 10 horas.

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El fundamento de este requisito es para que el hormigón pueda ser moldeado correctamente. Para ello es necesario que permanezca en estado fresco durante un período suficiente para poder transportarlo, colocarlo en los encofrados y compactarlo bajo distintas condiciones. La determinación del tiempo de fraguado se realiza observando la resistencia de la pasta a la penetración de una aguja, en función del tiempo. Como dicha resistencia es función delas la fluidez de la pasta, para poder comparar resultados de ffraguados raguados de distintos cementos, todas pastas deben tener la misma consistencia inicial. Para ello se mezcla agua y cemento para lograr una pasta de consistencia normal que se determina por la resistencia a la penetración de la sonda de Tetmayer. Según la finura de los cementos se requerirá mayor contenido de agua para lograr la pasta de consistencia normal. El valor de agua porcentual medio oscila alrededor de 25% en peso del contenido de cemento. El comienzo del fraguado está caracterizado por un aumento relativamente brusco de la viscosidad de la pasta que hace que vaya perdiendo su plasticidad. Esta reacción físico química es exotérmica, ya que se acompaña con una elevación de temperatura que depende de la disipación del calor del cemento. Después de algunas horas la pasta se ha rigidizado totalmente, vale decir que ha perdido su plasticidad endureciendo y dejando de ser deformable. Este instante corresponde al fin de fraguado. f raguado. Valores del ensayo: Pasta de consistencia normal: penetración de la sonda de Tetmayer igual a 10 mm 1 mm a los 30 segundo de haber sido soltado el vástago. Tiempo inicial de fraguado: la aguja Vicat queda retenida por la pasta a 5 mm del fondo del molde troncocónico. Tiempo final de fraguado: la aguja Vicat no debe producir apreciable impresión en la superficie de la probeta. Los factores que influyen en el fraguado son: 1. La composición química del cemento; en esp especial ecial los constituyentes relativos a AC3 y yeso. 2. La finura del cemento. 3. La presencia de materia orgánica en el agua de mezclado. 4. La temperatura ambiente (a mayor temperatura ambiente el fraguado comienza antes y es más rápido). 5. Los azúcares son inhibidores del fraguad fraguado. o.

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PERMEAMETRO DE BLAINE

ELEMENTOS DEL PERMEAMETRO DE BLAINE

Célula de permeabilidad

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 APARATO DE VICATA PARA DETERMINACION DETERMINACION DE LOS TIEMPO TIEMPOS S DE FRAGUADO

Requisitos químicos que deben los cementos para uso general g eneral (Normacumplir IRAM 50000)

1. R esiduo es iduo insolub ins oluble le (men (menor or o ig ual ual al 2%) Este análisis nos indica si la cocción en el horno ha sido completa o no. Todos los componentes del cemento son solubles en ácido clorhídrico; por lo tanto, por medio del ataque con dicho ácido determinamos el porcentaje de sílice que no se ha transformado en silicato y que constituye el residuo insoluble por un defecto de cocción en el horno.

 2. P érdid érd ida a por ccal alcc in inació aciónn (menor o ig ual al 4%) Es el material que se volatiliza a 900ºC. La pérdida por calcinación puede deberse a: 1. Desprendimiento del agua, constituyente de la piedra de de yyeso eso (SO4Ca 2H2O) que se agrega al clinker previo a su molienda. 2. Piedra caliz caliza a que no se ha calci calcinado nado en el horno (c (caso aso im improbable). probable). 3. Desprendimiento de ag agua ua de hidratación de los componentes del ce cemento. mento. Página 20

 

 

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El clinker puede tomar humedad del ambiente durante su estacionamiento y acopio y además el cemento durante su transporte y almacenamiento puede hidratarse prematuramente quedando parte del mismo inactivo. La única pérdida por calcinación que no es debida a un defecto del cemento es la que se obti obtiene ene a través de la pérdida de agua piedradel de yeso. yeso. Debido a ello la norma fija un porcentaje máximo que contempla la pérdida porde la la adición Se desprende de este ensayo un inadecuado transporte y acopio del cemento.

 3. Óx id ido o de ma magg nes io (menor o ig ual al 5%) Se limita al contenido de óxido de magnesio previniendo que el mismo pudiera estar en contacto cristalino, vale decir que puede hidratarse hi dratarse en contacto con agua. Si el enfriamiento del clinker es lento, el óxido de magnesio se presenta en estado cristalino y al hidratarse lentamente sufre un importante aumento de volumen, produciendo en consecuenc consecuencia ia en el hormigón una severa fisuración y su desintegración. Al enfriarse el clinker más rápidamente, este óxido adquiere el estado vítreo o amorfo que no reacciona hidratándose

4. Trióxi Tri óxido do de azufre (menor (menor o ig ual ual al 2,5%) (anhídri (anhídrido do s ulfúrico) ulfúric o) El trióxido de azufre que se determina en el análisis químico proviene fundamentalmente del yeso (SO4Ca 2H2O) agregado al clinker para regular el tiempo de fraguado. Un exceso de yeso puede provocar agrietamiento o desintegración en la masa del hormigón endurecido que contiene cemento con alto contenido de SO 3. Por ello se limita el máximo contenido del anhídrido sulfúrico.

Requisitos mecánicos que deben cumplir los cementos para uso general (Norma IRAM 50000) Es de fundamental importancia el cumplimiento de los valores requeridos de resistencia del cemento. Para ello la norma establece los valores de resistencia que debe alcanzar una probeta cilíndrica de mortero de cemento con proporción 1:3, ensayada a la compresión según la Norma IRAM 1622. Se fijan tres categorías de cementos portland: CP 30, CP 40, y CP 50, que se corresponden con las resistencias mínimas a la compresión a los 28 días de 30MPa, 40Mpa y 50Mpa respectivamente.

REQUISITOS QUE DEBEN CUMPLIR LOS CEMENTOS PARA USO GENERAL SEGÚN LA NORMA IRAM 50000 TIPOS DE CEMENTO Y COMPOSICIÓN Composición (g/100g) Clinker+ Sulf Sulfat ato o de Calcio

Tipo de Cemento

Nomenclatura

Cemento Portland Normal

CPN

100-90

Cemento Portland c/Filler calcareo

CPF

99-80

Cemanto Portland c/Escoria Cemento Portland Compuesto

CPE CPC

89-65 98-65

Cemento Portland Puzolanico Cemento de alto Horno

CPP CAH

85-50 65-25

Pu Puzo zola lan na (P)

Filler Esc scor oria ia Ca Callcare careo o (E) (F) 0-10 0-20

11 35 2 o mas,con P+E+F≤35 15-50 35-75

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REQUISITOS FISICOS Requisito

Finura

Material sobre el tamizretenido IRAM 75μm

Superficie Promedio Especifica Individual Expansion en Constancia de Autoclave Volumen Inicial Tiempo de Final Fraguado A los 28 dias de Contracción la lectura inicial por secado(*) Requerimiento de agua, por ciento por masa de cemento(**)

Unidad

Minimo

Maximo

Metodo de Ensayo

g/100g

-------

15

IRAM 1621

M²/Kg

2 50 2 25

------- --

IRAM 1623

%

--------

1

IRAM 1620

Min. h

45 ----- ---

----- ----10

IRAM 1619

%

--------

0.15 IRAM 1651-2

g/100g

--------

64

(*) solose aplica para los cementos tipo CPP (**) solo se aplica para los cementos tipo CPP y CPC

REQUISITOSCar QUIMICOS Caract acter erist istica icas s Perdida por Cal cinación (Maximo)

Residuo Insol uble (Maximo)

Trioxido de  Azufre (SO3)

Tip Tipo o de cem cemen ento to CPN CPE CPP CAH CPF CPC CPN CPE CAH CPF CPC CPP CPN   CPF   CPE CPC

(Maximo) Oxido de Magnesio(MgO)

 

(Maximo)

Cloruros(CL)

 

(Maximo)

Sulfuros(S²)

 

CPP CAH CPN CPP CPF CPE CPC CAH CPN CPF CPE CPC CPP CAH CPN CPF CPP CPE

  Req Requis uisito ito

Un Unida idad d

Met Metod odo o de Ens Ensay ayo o

g/100g

IRAM 1504

---------

IRAM 1651-2

4 12 ---------2 5 ----------

3.5

5 6

----------

0.1

0.1 0.5

(Maximo)

CPC CAH

1

Coeficiente Puzolanico

CPP

menor de 1

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REQUISITOS MECANICOS Categoria C P 30 C P 40 C P 50

Resistencia a la compresión (Mpa) Metodo de 28 dias 2 dias 7 dias Ensayo -------------- Min. 16 Min. 30 Max. 50 Min. 10 ------------- Min. 40 Max. 60 IRAM 1622 Min. 20 -------------- Min. 50 --------------

 

CEMENTOS PORTLAND ESPECIALES (NORMA IRAM 50001) Cuando los cementos portland reúnen determinadas características en su composición, resistencia o condiciones físicas o de endurecimiento, pueden entrar en la clasificación de especiales. Estas características están fijadas cuantitativamente en la norma IRAM 50001 del año 2000. Estos cementos por otra parte pueden tener la constitución de un Cemento Portland Normal (Clinker más o de las variedades Estosyeso) cementos se otras clasifican como: (CPP, CPF, CPE, CPC o CAH).

CEMENTO PORTLAND DE MODERADA RESISTENCIA A LOS SULFATOS (TIPO II ASTM C150) Se diferencia del cemento normal con respecto al contenido de AC 3 que no debe superar el 8%. Es un cemento indicado para uso en hormigones expuestos a una agresividad moderada por sulfatos solubles. El PRAEH-64 establece que si el contenido de sulfatos expresados en ion sulfato (SO 4=) está comprendido entre 0,1% a 0,2% para muestras de suelos o entre 200 y 1500 ppm. En nuestras aguas se utilizará cemento portland con AC 3 menor que 8%. De esta manera se trata de controlar la formación de sulfoaluminatos (ettringita) que por sus características expansivas afecta la durabilidad del hormigón. También el CIRSOC lo especifica. También es un cemento de moderado calor de hidratación a través del requisito que impone en los contenidos de SC3 y AC3 ya que su suma no debe superar el 58% (SC3 + AC3 máx 58%)

CEMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTENCIA INICIAL (TIPO III ASTM C-150) Su característica fundamental es una consecuencia directa de su composición potencial y su finura. Como su nombre lo indica desarrolla resistencia más rápidamente, lo que no debe confundirse con rapidez de fraguado. En su composición el SC 3 es superior al SC2, generalmente el contenido del primero oscila entre el 65% y el 70%, no superando el segundo valores del 5 al 10%, en el cemento que se fabrica en nuestro país. La finura expresada por su superficie especifica mediante el ensayo con el permeámetro de Blaine es de 4000 a 4500 cm2/gr. Como se desprende de estas características apuntadas, el desarrollo de resistencia es más rápido, tanto porestá el contenido SC3 como por su finura y tambiénmás su calor de hidratación. Su uso indicado de cuando se requiera un desmolde rápido, para aprovechamiento de moldes costosos como en la industria de premoldeados o bien por razones de avances de obra en estructuras corrientes. Página 23

 

 

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Podemos en términos generales decir que la resistencia que se obtiene a la edad de 3 y 7 días, con el hormigón, que los contiene, es el equivalente a la de 7 y 28 días que se obtiene en un hormigón con cemento normal. A los 28 días la resistencia es prácticamente similar o levemente superior en el de alta resistencia inicial. Por su mayor calor de hidratación no debe utilizarse en construcciones de hormigón en masa ni en secciones estructurales de volúmenes importantes de hormigón. Es especial para hormigonadas en climas frío o con baja temperatura, por un desarrollo más rápido de la resistencia. Y por ser un cemento que libera mayor calor, permite resguardarse de los daños del congelamiento prematuro. Los requerimientos químicos son similares al del cemento portland port land normal. En cuanto a los físicosmecánicos se modifican los valores de finura BLAINE, estableciendo un valor mínimo promedio de 4000 cm2/gr y un valor individual mínimo promedio de 3700 cm 2/gr. En cuanto a la resistencia del mortero normal se adicionan requisitos a cumplir a 1, 2 y 3 días tanto a flexión como a compresión. Para los demás ensayos son válidos los requisitos correspondientes al cemento normal.

CEMENTO DE BAJO CALOR DE HIDRATACION (TIPO IV ASTM C-150) En general los distintos cementos argentinos tienen un calor de hidratación a la edad de 28 días superior a las 80 cal/gr. Los requisitos especificados en ASTM C-150 para este tipo de cemento están rreferidos eferidos al contenido de SC3 con un máximo de 35% y al SC2 con un mínimo de 40%. El AC3 no debe superar en 7%. La norma IRAM 50001 establece los requisitos a cumplir en cuanto al calor de hidratación, determinado según el método IRAM 1617 por la técnica de calor de hidratación. Para el cemento normal se fijan como valores máximos del calor de hidratación a los 7 días 65 cal/gr y a los 28 días 75 cal/gr. Cuando se efectuó la construcción de la presa Piedra del Águila en Neuquén, Loma Negra en Zapala produjo un cemento de estas características a tal fin que los ensayos realizados en los estudios previos arrojaron valores de 55 cal/gr. a los 7 días y 74 cal/gr. a los 28 días. El contenido más bajo de los componentes AC 3 y SC3 de hidratación más rápida y de mayor disipación de calor da como consecuencia consecuencia que estos cementos tengan un desarrollo más lento de resistencia que un cemento normal y por ello se agrega a veces en las especificaciones la resistencia a 90lento. días de edad, ya que la resistencia final no se afecta por esta característica de su desarrollo más

CEMENTO ALTAMENTE RESISTENTE A LOS SULFATOS (TIPO V ASTM C-150) Cuando las condiciones de agresividad del suelo o de aguas que están en contacto con el hormigón endurecido superan el 0,2% y 1500p.p.m. de contenidos de sulfatos solubles se especifica la necesidad tanto en el PRAEH-64 como en el CIRSOC 201 la necesidad de utilizar un cemento con contenido de AC3 menor que 5%. Este tipo de cemento es el que se comercializa como Altamente Resistente a los Sulfatos, y su análisis químico arroja valores de Al 2O3 Fe2O3 cuya relación es menor a 0,64. Por lo que se aplica la fórmula modificada de Bogue para el cálculo de los componentes. No hay presencia de AC3 y se forma un compuesto (FAC4 + FC 2) denominado solución sólida de aluminio ferrito cálcica. Sus requisitos están especificados en IRAM 1669 y debe cumplir con los requisitos indicados en IRAM 1503, 1536 y 1651. Página 24

 

 

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También para este tipo de cemento merece destacarse que ASTM C-150 especifica que (FAC4 + FC2) < 20% o bien que (FAC 4 + 2 AC3) < 5%.

Norma IRAM 50001: Requerimentos para cementos especiales 1- Cemento de A Alta lta Resistencia Inicial (A.R.I.) (A.R.I.) Ti po de Cemento

Propiedad superficie especifica superficie (Promedio) Superficie Especifica (Individual) 1d Resistencia a la 2d Compresión 3d 7d 28d

CPN,CPC CPF,CPE CAH,CPP

Unidad

Requisito

M²/Kg

>400

Metodo de Ensayo IRAM 1623

M²/Kg

>370

M Mp pa Mpa Mpa Mpa Mpa

>10 >20 >27 >40 >50

IRAM 1622

 

2- Cemento de Alta Resistencia a los Sulfatos (A.R.S) Tipo de Cemento

Propiedad Contenido de CзA

CPN

Unidad  

Requisito

%

Contenido de CзA +FAC4

ó FAC4 + FC2 Contenido de C3 A CPC CPF en Clinker   Contenido de C3 A + FAC4 CPE CAH,CPP ó FAC4 + FC2, en Clinker 

<

Metodo de Ensayo

4

%