Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

Componentes del concreto. Características y propiedades deseables. Introducción 

Puede decirse de forma simple, que el concreto es una mezcla de pegamento (agua, cemento y aire), que une los agregados.

CEMENTO HIDRÁULICO. Es un material inorgánico finamente pulverizado, comúnmente conocido como cemento, que al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava, u otros materiales similares, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones químicas durante la hidratación y que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad. DEFINICIÓN. Producto obtenido por pulverización de : CLINKER, producido por calcinación de: Calizas (aproximadamente el 80%) Arcillas (aproximadamente el 20%), + YESO (sulfato de calcio CaSO4) que actúa como retardador de fraguado, Puzolanas naturales, escorias de alto horno y/o cenizas volantes, para producir cementos compuestos.

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

FABRICACIÓN DEL CEMENTO. El cemento está considerado como el mejor de los aglomerantes hidráulicos, pues proporciona al hombre un elemento resistente con una aplicación muy amplia.

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO. El cemento portland es la mezcla de varios compuestos los cuales se forman por reacciones químicas dentro del horno. Los cuatro compuestos principales son:  C3S Silicato Tricálcico.  C2S Silicato Dicálcico.  C3A Aluminato Tricálcico.  C4AF Ferroaluminato Tetracálcico.

Silicato Tricálcico, Se hidrata y se endurece rápidamente y es responsable, en gran parte, por el inicio del fraguado y la resistencia temprana. En general, la resistencia temprana del concreto de cemento portland es mayor, cuando el porcentaje de C3S aumenta.

Silicato Dicálcico, se hidrata y se endurece lentamente y contribuye grandemente para el aumento de resistencia en edades más allá de una semana.

Aluminato Tricálcico,, libera una gran cantidad de calor durante los primeros días de hidratación y endurecimiento. También contribuye un poco para el desarrollo de las resistencias tempranas. Los cementos con bajos porcentajes de C3A resisten mejor a suelos y aguas con sulfatos.

Ferroaluminato Tetracálcico, es el producto resultante del uso de las materias primas de hierro y aluminio para la reducción de la temperatura de clinkerización durante la fabricación del cemento. Este compuesto contribuye muy poco para la resistencia. La mayoría de los efectos de color para la producción del cemento gris se deben al C4AF y sus hidratos. OTROS COMPONENTES Álcalis: Oxido de sodio y Oxido de potasio. Son elementos indeseables, pero inevitables en el concreto. Oxido de magnesio: En exceso produce expansiones Sulfato de Calcio: Se adiciona al cemento durante la molienda final, Esto controla la hidratación del C3A. Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

Sin sulfato, el fraguado del cemento sería rápido. Además del control del fraguado y del desarrollo de resistencia, el sulfato también ayuda a controlar la contracción (retracción) por secado puede influenciar la resistencia hasta 28 días. HIDRATACIÓN DEL CEMENTO La reacción de los componentes del cemento al mezclarse con agua, pueden describirse en cinco etapas: mezclado, incubación, rigidización, enfriamiento y densificación.

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

NORMA MEXICANA DEL CEMENTO Antecedentes de la actual normalización que existe de los cementos. Tipos de cemento NOM-C1-1980 Tipo I común. Para uso general en construcciones de concreto cuando no se requieran las propiedades especiales de los tipos II, III, IV y V. Tipo II. Modificado. Destinado a construcciones de concreto expuestas a una acción moderada de los sulfatos o cuando se requiera un calor de hidratación moderado. Tipo III. De rápida resistencia alta. Para la elaboración de concretos donde se requiera una alta resistencia a temprana edad. Tipo IV. De bajo calor. Cuando se requiera un reducido calor de hidratación. Tipo V. De alta resistencia a los sulfatos. Propiedades que contenían los cementos.

Después de que en México se reconfigura la clasificación la ONNCCE del 2004 propone los tipos de cemento y los combina con características especiales, dando forma al diagrame que vemos a continuación.

Seis tipos de cemento

NMX-C414ONNCCE2004 Cuatro características especiales

Tres clases resistentes normal Dos clases resistentes rápidas

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba CLASIFICACIÓN POR TIPO

Tipo

DENOMINACIÓN

CPO

CEMENTO PORTLAND ORDINARIO

CPC

CEMENTO PORTLAND COMPUESTO

CPP

CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO

CPEG

CEMENTO PORTLAND CON ESCORIA GRANULADA DE ALTO HORNO

CES

CEMENTO PORTLAND CON HUMO DE SILICE CEMENTO CON ESCORIA GRANULADA DE ALTO HORNO

CEG

COMPOSICIÓN DE LOS CEMENTOS

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba CLASIFICACIÓN POR CLASE RESISTENTE.

Resistencia normal Es la resistencia a compresión a 28 días La clase resistente de un cemento de acuerdo con la resistencia normal se indica por la designación del tipo de cemento seguida por los valores 20, 30 ó 40. Resistencia rápida La resistencia rápida de un cemento es la resistencia mecánica a la compresión a los tres días. Para especificar que un cemento debe cumplir con la resistencia rápida se le agrega la letra R después de la clase. Sólo se definen valores de resistencia rápida para las clases 30R y 40R.

Clasificación por características especiales

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

Equivalencia de cementos norma actual vs. Otras normas Como se comentaba en clases una era la normatividad que existía de los tipos de cemento en 1980 (I, II, III, IV, Y V) y los que se generan con la NMX-C-414-ONNCCE-2004 y en base a esto se realiza la siguiente tabla comparativa de los cementos actuales, con los que había y que en algunas partes del mundo todavía aplica.

Resumen Y como resumen podemos mostrar la siguiente tabla para ver los tipos de cemento de acuerdo a la NMX-C-4141-ONNCCE-2004

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

USOS Y APLICACIONES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE CEMENTOS Cemento Portland Ordinario (CPO) Es un cemento que: Puede emplearse en la construcción de todo tipo de elementos en donde no se tengan requerimientos especiales desarrolla altas resistencias mecánicas a edades tempranas, genera mucho calor durante su hidratación no es recomendable para emplearse en concretos masivos o en contacto con suelos y/o aguas sulfatadas. El uso típico del cemento normal o el uso general incluyen pavimentos de autopistas, pisos, puentes y edificios.

Cemento Portland Compuesto (CPC). Es un cemento con las siguientes características: Desarrolla resistencias semejantes a las del cemento CPO Presenta un fraguado ligeramente más lento que el tipo CPO Presenta mejor resistencia al ataque de los sulfatos que el CPO Genera menor calor de hidratación que el CPO.

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

Colados en clima cálido, construcción de viviendas, desarrollos hoteleros, edificios, carreteras, obras industriales, obras de riego, túneles, construcciones en zonas costeras, postes.

Cemento Portland Puzolánico (CPP) Es un cemento con las siguientes características: Desarrolla menores resistencias iniciales que el cemento CPO, pero a largo plazo desarrolla mayores resistencias que éste. Presenta un fraguado más lento que el tipo CPO. Presenta una mejor (moderada) resistencia al ataque de los sulfatos. Genera menor calor de hidratación que el CPO. En general, los mismos usos y limitaciones de empleo de los cementos CPC y CPEG (NMX C 414) Colados en clima cálido, construcción de viviendas, edificios, carreteras, cimentaciones, obras de riego, túneles, etc. Cemento de Alta Resistencia Inicial Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

Este cemento tiene las siguientes características: Desarrolla altas resistencias a edades tempranas. Genera más calor que el tipo CPO al hidratarse. No debe utilizarse en costas o en concretos expuestos a aguas o suelos sulfatados. No se recomienda en el colado de concretos masivos.

Los cementos de alta resistencia inicial se usan donde la resistencia temprana es necesaria, tales como colocación en tiempo frío, pavimentos de rápida habilitación al tránsito para minimizarlos embotellamientos y rápida remoción de las cimbras del concreto presforzado. Cemento para concreto de alto desempeño (RS / BRA y/o BCH) Con el uso de cemento y materiales de características muy especiales se puede elaborar concretos que cumplen con requisitos especiales de comportamiento en ambientes de exposición agresiva, los cuales no pueden lograrse en forma rutinaria utilizando materiales convencionales y prácticas normales de mezclado, colocación y curado. Construcción de centrales de generación eléctrica, obras hidráulicas, postes de concreto , carreteras, tubos de concreto para drenaje, puentes y en general, de concretos de obra pública y privada en contacto con agentes agresivos.

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

Los cementos de moderada resistencia a los sulfatos y alta resistencia a los sulfatos mejoran la resistencia a los sulfatos de los miembros de concreto, tales como losas sobre el suelo, tubería y postes de concreto expuestos a suelos con alto contenido de sulfatos. Los cementos de moderado calor y bajo calor de hidratación minimizan el calor generado en miembros de concreto masivo o estructuras, tales como apoyos espesos de puente y presas.

Cemento Portland Blanco (B) Este cemento tiene las siguientes características: Su proceso de fabricación es similar al de los otros cementos. Es un cemento con bajo o nulo contenido de fierro. Las calizas y arcillas empleadas son nulas en óxido férrico Los molinos para el cemento tienen bolas de cuarzo y no de acero. Construcción de elementos decorativos u ornamentales (fachadas, terrazos, balaustras mosaicos, esculturas), concretos arquitectónicos (edificios, centros de convenciones, puentes), etc. El cemento portland blanco se utiliza en concreto arquitectónico blanco o de colores claras, variando de terrazos para pisos, para miembros decorativos estructurales premoldeados o moldeados en obra, para el exterior de los edificios.

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.

Materiales II, FAUM, UMSNH

Arq. Hugo César Tarelo Barba

La foto de la derecha muestra el edificio en concreto premoldeado blanco de la sede de la ASTM en West Conshohocken, Pennsylvania.

PROBLEMAS TÍPICOS EN EL USO DEL CEMENTO Y RECOMENDACIONES PRÁCTICAS. Principales problemas del cemento: Cemento con grumos El cemento es un material altamente higroscópico es decir que absorbe o toma la humedad del medio ambiente y reacciona químicamente. Un cemento que presenta grumos, nos indica que ha comenzado su proceso de hidratación y cuando esos grumos no podemos romperlos con la yema de los dedos, el concreto solo podrá utilizarse en trabajos secundarios (pisos). Por lo mencionado anteriormente, uno de los cuidados en el manejo del cemento es el de protegerlo de la humedad del medio ambiente. Recomendaciones: Comprar el cemento y usarlo inmediatamente No dejar sacos de cemento a la mitad No almacenarlo más de 1 mes En caso de almacenar el cemento: Almacenarlo preferentemente en bodegas cerradas, libres de humedad y aire. Cubrirlo con lienzos de plástico. Estibar los sacos de cemento sobre tarimas de madera para evitar que entren en contacto con la humedad del suelo. Los sacos se deben apilar de manera tal que los primeros en almacenarse sean los primeros en utilizarse. Temperatura alta del cemento Temperaturas del cemento mayores de 45° C ocasionan un incremento en la temperatura de las mezclas lo que se traduce en tiempos de fraguado más cortos. Recomendaciones: Emplear cemento con temperatura menor de 45° C en la elaboración del concreto.

Información extraída de las presentaciones del Ing. Mario X. de la Maestría en Tecnologías de Construcción, La Salle Bajio. El uso de esta información es únicamente con fines educativos.