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Cemento. Ing. Civil

Jul 07, 2018

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denys araujo
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    CONTENIDO• Breve Historia

    Del Cemento en el Peruy el Mundo De la Cal yel Yeso

    (Principalesaglomerantes)

    • Definición y Materias primas del cemento

    • Proceso de fabricación • Análisis químico delcemento • Propiedades del cemento • Tipos de cementos • Los cementos en el Perú• Usos y aplicaciones de loscementos Pórtland • Normas técnicas peruanasde cementos

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    Civilización Romana

    Teatro municipal de Lima

    Nido del pájaro-Beijing2008

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    Cemento en el M undo

    Se saben que desde épocas antiguas los Romanos

    utilizaron como agregado ladrillos quebrados losque eran embutidos en una mezcla de cal con polvodel ladrillo o la ceniza volcánica de esta forma seconstruyeron una variedad amplia de estructurascomo caminos, acueductos, templos, palacios, etc.

    Usaron: Mezcla de cal + polvo del ladrillo o la cenizavolcánica.

    Construyeron: El Coliseo , El Partenón, El muro dedefensa que abarca Roma, caminos y

    los acueductos

    ANTECEDENTES HISTORICOS - Edad Antigua Los Romanos

    CEMENTO

    http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://cv.uoc.es/~991_04_005_01_web/fitxer/parteno1.gif&imgrefurl=http://cv.uoc.es/~991_04_005_01_web/fitxer/perc14.html&h=878&w=1174&sz=858&hl=es&start=5&tbnid=HRf7q3NcL7i5WM:&tbnh=112&tbnw=150&prev=/images?q=el+partenon&ndsp=20&svnum=10&hl=es&sa=N

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    1812, Louis Vicat (Francés) prepare un cal

    artificial (calcina mezclas sintética dearcilla y cal).

    1818 ,Maurice St Leger patenta un cementohidráulico.

    En 1824, el ingles J. Apsdin, elaboró y patentó un producto similar al cemento(cocción de calcáreos y arcilla finamentemolida).

    El primer concreto moderno en América.-1825

    -1840-

    CEMENTO

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    Cemento en el Perú

    En 1860 se inicia el uso del Cemento en el Perú, en el año 1864 seimpuso el impuesto a aduanas del denominado cemento romano, el 1869

    se realizaron obras de canalización con este tipo de Cemento ya en 1902 se exportaban algo de 4,500 Ton.

    En la segunda década del siglo se inician las construcciones c

    onelementos estructurales de acerocomo el caso de las bóvedas ylosas reforzadas de la Estaciónde Desamparados. También, enalgunos edificios del Jr. de laUnión y en el actual teatro

    Municipal.

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    1915:Terminal marítimo del Callao

    Primeros hornos de fabricación de cemento

    1916: Primera fábrica de cemento en el Perú.

    1955 – 1975:

    fábricas de cemento.

    Edificios : Palacio de Justicia, Hotel Bolívar, Club Nacional y Country Club.

    CEMENTO

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    Cemento en el Perú De 1921 a 1925 se realizaron obras pavimentación en lima (Ej. Av. El progreso, Av. Venezuela, etc.)Cabe recalcar que en 1924 se inicia la actividad productiva de cemento enel Perú. Apareciendo importantes industrias de Cemento, reconocidas

    actualmente por el buen desempeño del dicho producto. En 1960 se incorporó el proceso de precalentamiento del crudo por suspensión en los gases residuales del horno, ya que esta técnica logrodemostrar su conveniencia en dicho proceso. Para el año 1973 el estado seapropio de las empresas Andino y Cementos Lima causando un deterioro en

    la industria, sin embargo en 1975 se empieza un juicio legal por dichoasunto.Sin embargo para el año 1980 la industria cementera ya había alcanzado

    su máximo nivel.

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    LA CALCon cal se edificaron obras conocidas a nivel mundial, las cuales sorprenden por su resistencia al paso del tiempo, como por ejemplo las Pirámides de Egipto, El coliseo Romano y en el Perú fue ampliamenteutilizado por nuestros antepasados.

    Hoy en día, expertos endiversas industrias han

    podido constatar que noexiste un material sustitutode la cal que les brindetantos beneficios a costos

    tan bajos. En la actualidades usada en las siguientes

    Industrias: Siderurgia, Minería, Agricultura,Construcción, Vidrio,

    Azúcar, Papel, Ecología..

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    Materias Primas del Cemento Pórtland

    Materialescalcáreos

    Contiene carbonato de calcio (Co3Ca) que será entre 60% a80%. Lo tenemos a las margas, cretas y calizas en general

    Materialesarcillosos

    Mineralesde fierro

    Suministran el óxido férrico en pequeñas cantidades.

    Yeso Aporta el sulfato de calcio.Controlar la fragua (hidratación violenta del aluminatotricálcico y el ferro aluminato tetracálcico).

    Deben contener sílice en cantidad entre 60% y 70%.aquí tenemos a las pizarras, esquistos y arcillas en general

    Inicio

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    Extracción de lamateria prima

    Trituración de lamateria prima

    Pre – homogenización

    Molienda deCrudos Homogenización Intercambiador deCalor ( Precalentador)

    Clinkerizaciòn Enfriamiento Molienda del

    clìnker

    Envasado y despacho

    Inicio

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    Designación Fórmula Abreviatura Porcentaje

    Silicato tricálcico 3CaO.SiO 2 C3S 30% a 50%

    Silicato dicálcico 2CaO.SiO 2 C2S 15% a 30%

    Aluminato tricálcico 3CaO.Al 2O3 C3A 4% a 12%

    Ferro aluminato tetracálcico 4CaO.Al2O 3.Fe 2O3 C4AF 8% a 13%

    Cal libre CaO

    Magnesia libre (Periclasa) MgO

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    Compuesto Químico Caracter ística• Silicato Tricálcico (C 3S),

    conocido también como

    alita.

    Constituye del 50 – 70 % del clínker Se hidrata y endurece rápidamenteEs el más importante de los compuestos delcemento

    Determina la rapidez o velocidad de fraguado Determina la resistencia inicial del cemento Libera gran cantidad de calor de hidratación esequivalente a 120 cal/gr. Este compuesto tienemucha importancia en el calor de hidratación de loscementos Contribuye una buena estabilidad de volumen Contribuye a la resistencia al intemperismo

    • Silicato Dicálcico (C 2S),conocido también comobelita.

    Forma parte del clínker entre 15 - 30 %Contribuye con las resistencias a edades mayores auna semana Por su porcentaje en el clínker es el segundo enimportancia

    Se hidrata y endurece con lentitud Alcanza elevada resistencia a la compresión a largoplazo (después de prolongado endurecimiento) El valor de hidratación es equivalente a 63 cal/gr Contribuye a la resistencia al intemperismo junto alC3S Su contribución a la estabilidad de volumen es

    regular

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    Principales productos de hidratación

    •Sil icato de calcio hidratado (C-S-H ) • Fibras o agujas de lento crecimiento con tendencia pronunciada a lacompactación,• Responsable de la formación de una matriz densa y resistente.• El cemento hidratado contiene aprox. 50 % de C-S-H

    •H idróxido de calcio • Pequeñas placas muy poco resistentes,• Parcialmente soluble y vulnerable al ataque de los sulfatos,• Importante en la protección de las armaduras frente a la corrosión debidoal alto nivel alcalino que aporta al concreto.• El cemento hidratado contiene del 15 % a 25 % de Ca (OH) 2

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    I nf luencia de la relación a/c sobre la resistencia de la pasta: La resistencia de la pasta depende del grado de interrelación entre los productos dehidratación de las partículas de cemento. Proceso de hidratación

    Fraguado Transcurre en horas, con desprendimiento de calor.

    Los componentes más solubles en agua se disuelven en la fase liquida de pasta, yde dicha fase se separan y cristalizan otros que pasan a constituir la fase sólida.

    La pasta va perdiendo plasticidad y adquiere rigidez.Endurecimiento

    Se prolonga durante más tiempo (días, meses y años)Continúan los procesos de hidratación y consolidación, a ritmo continuo perodecreciente.

    Aumenta la rigidez, dureza y resistencia mecánica y se disipa el calor dehidratación.

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    Inicio

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    a. Finura o Fineza Grado de molienda del polvo.• Permeabilimetro de Blaine • Turbidimetro de Wagner > Finura habrá > resistencia,pero aumenta el calor de hidratación .

    Tipo de cementoFinura Blaine (m2 / kg)

    I 370II 370III 540IV 380 V 380

    b. Peso Especifico • Ensayo del Frasco de Le Chatelier (NTP 334.005)

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    c. Tiempo de Fraguado (min) Es el tiempo entre el mezclado y lasolidificación de la pasta.

    - Agujas de Vicat : NTP 334.006- Agujas de Gillmore : NTP 334.056

    d. Estabilidad de Volumen (%) cambios por presencia de agentes expansivos,- Ensayo en Autoclave : NTP 334.004

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    e. Resistencia a laCompresión ( Kg/cm² ) - En probetas cúbicas de5 cm de lado NTP 334. 051.

    - 1,3,7, 28 días.

    f. Contenido de aire (%) Mide la cantidad de aire atrapadoO retenido en la mezclaMolde cilíndrico estándar: NTP334.048

    g. Calor de Hidratación( cal/gr ) Se genera por lareacción exotérmicade la hidratación delcemento.• Ensayo del

    Calorímetro deLangavant

    o el de la BotellaAislante.( NTP 334.064)

    Inicio

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    CEMENTO

    Tipos de cementos

    Cementos Pórtland

    sin adición

    Cementos Pórtland

    Adicionados

    ASTM C-150- NTP 334.009

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    CEMENTOC. PORTLAND C. PÓRTLAND ADICIONADOS

    TIPO I: Uso general, alto calor,f’c alto. TIPO II: Med.Resistencia sulf.calor moderado, f’c lento. TIPO III: Alto calor, f’c muyrápido , baja resistencia sulf.TIPO IV: Muy bajo calor, f’cmuy lento.TIPO V: Muy resistente a lossulf. bajo calor, f’c muy lento.

    TIPO IP : Uso general (15 a 40% puzolana .Menor calor, f´c pasado 28d.TIPO IPM : Uso general, hasta 15%

    puzolana, Menor calor, f´c después 28días.TIPO IMS : Mediana resistencia a sulf,hasta 25% escoria, menor calor, f´c

    después 28 Días.TIPO ICo : Uso general, hasta 30% filler

    calizo. Menor calor, f´c después 28días.

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    -RESISTENCIA EN COMPRESIONCEMENTO

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    CEMENTO - CALOR DE HIDRATACIONVS. TIEMPO

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    REQUISITOS FÍSICOS TIPOS

    I II V MS IP ICO Resistencia mín (Kg/cm²) 3 días 7 días 28 días

    120 190 280*

    100 170 280*

    80 150 210

    100 170 280*

    130 200 250

    130 200 250

    Tiempo de fraguado, minutos Inicial, mínimo Final, máximo

    45 375

    45 375

    45 375

    45 420

    45 420

    45 420

    Expansión en autoclave, % máximo 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80

    Resistencia a los Sulfatos % máximo de expansión

    -- -- 0.04* 14 días

    0.10 6meses

    0.10* 6meses

    --

    Calor de Hidratación, máx. (KJ/Kg) 7 días

    28 días

    -- --

    290* --

    -- --

    -- --

    290* 330*

    -- --

    Requisitos físicos del cemen

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    Requisitos químicos del cemeRequisitos Químicos Tipo

    I II V MS IP ICo

    Óxido de Magnesio (MgO), máx, % 6.0 6.0 6.0 -- 6.0 6.0

    Trióxido de Azufre (SO3), máx, % 3.5 3.0 2.3 -- 4.0 4.0

    Pérdida por Ignición, máx, % 3.0 3.0 3.0 -- 5.0 8.0

    Residuo Insoluble, máx, % 0.75 0.75 0.75 -- -- --

    Aluminato tricálcico (C3 A), máx, % -- 8 5 -- -- --

    Álcalis equivalentes ( Na2O + 0.658 K2O ), máx, %

    0.6* 0.6* 0.6* -- -- --

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    Características FísicasOpcionales

    Tipo

    I II III IV V Falso Fraguado, % ( P. Fin )mínimo

    50 50 50 50 50

    Calor de Hidratación, máx, Cal/gr

    7 días

    28 días

    --

    --

    70

    --

    --

    --

    60

    70

    --

    -- Resistencia (MPa) 28 días 280 280 -- -- --

    Resistencia a los sulfatos, 14 días,máx

    -- -- -- -- 0.04

    Características QuímicasOpcionales

    Tipo I II III IV V

    Aluminato tricálcico (C3 A), máx, % -- -- 5 - 8 -- -- Suma ( C3S + C3 A ), máx % -- 58 -- -- --

    Álcalis equivalentes

    ( Na2O + 0.658 K2O ), máx, % 0.6 0.6 0.6 -- --

    Requisitos opcionales

    T

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    CEMENTO - REQUISITOS FÍSICOSCOMPARATIVOS

    TI

    PO

    I

    MEJOR

    ADO

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    TIPO

    MS

    CEMENTO - REQUISITOS FÍSICOSCOMPARATIVOS

    T

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    TI

    PO

    I

    PES

    PECI

    AL

    CEMENTO - REQUISITOS FÍSICOSCOMPARATIVOS

    Inicio

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    FABRICAS DECEMENTOSEN EL PERU

    CEMENTO

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    CEMENTO - FABRICAS DE CEMENTOSEN EL PERU

    Inicio

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    Tipos de Cementos recomendados para concreto Armadoexpuesto a Sulfatos

    Exposicióna sulfatos

    Sulfatossolubles enagua (SO4)en el suelo

    Sulfatos (SO4) en elagua, ppm

    TipoCemento

    Concretocon

    agregadode peso

    normal rel.a/c máx en

    peso

    Concreto conagregado de

    peso normal yligero Resist.

    Comp. Mínima

    Kg/cm2 Mpa Insignificant

    e 0

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    Almacenamiento del Cem

    Ubicación y características del área donde se asienta laconstrucción.

    Espacios disponibles

    Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronograma de laobraConsumo máximo y duración del periodo en el cual se realiza lamayor producción de concreto.

    Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales.

    Stock mínimo que es conveniente mantener.Ubicación de las mezcladoras o central de mezcla.

    Alternativas y costos para las diferentes instalaciones dealmacenamiento.

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    CEMENTO ¿ Como elegir el tipo de cemento ?

    ¿Donde vamos a construir?

    ¿Que tipo de estructura y/o queproceso constructivo

    vamos a usar?

    ¿En que condición deexposición vamos a

    Construir?

    http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://galicias.com/testeiro/espantallo.jpg&imgrefurl=http://galicias.com/carballino/banga/index.htm&h=531&w=800&sz=132&hl=es&start=11&tbnid=s9fI8jd7MN9_gM:&tbnh=95&tbnw=143&prev=/images?q=lugares&gbv=2&ndsp=20&svnum=10&hl=es&sa=Nhttp://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://my.opera.com/fulanu/homes/albums/44734/thumbs/20050907_niteroi.jpg_thumb.jpg&imgrefurl=http://my.opera.com/fulanu/albums/show.dml?id=44734&h=240&w=320&sz=20&hl=es&start=36&tbnid=AFwhLBYHvW6JGM:&tbnh=89&tbnw=118&prev=/images?q=lugares&start=20&gbv=2&ndsp=20&svnum=10&hl=es&sa=N

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    Tener en cuenta el manejo del calor dehidratación:

    En clima cálido : Con bajo calor de hidratación,

    ordenando de acuerdo al calor de hidratación,de menor a mayor, tenemos: V, IP, II, IPM, IMs, ICo, I

    En clima frío : Utilizar con alto calor de

    hidratación , de menor a mayor tenemos:I, II, IPM, IMs, ICo, V

    Donde vamos a construir ?CEMENTO

    http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.villa-maria.com/piscina-375px.jpg&imgrefurl=http://www.villa-maria.com/&h=270&w=375&sz=29&hl=es&start=76&tbnid=ysGZvGJqQLZyoM:&tbnh=88&tbnw=122&prev=/images?q=selva+peruana&start=60&gbv=2&ndsp=20&svnum=10&hl=es&sa=N

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    CEMENTO

    El concepto que prima es resistencia a la agresividadquímica, por lo tanto es muy importante tener en cuentalas condiciones de exposición:

    Ambiente marino: Expuesto al ataque de

    Cloruros + sulfatos, por lo tanto ordenando loscementos de acuerdo al grado de resistencia aestos iones de mayor a menor tenemos:

    IP, V, IPM, II, IMs, Ico, I

    Suelo con sulfatos : Ordenando los

    cementos de acuerdo al grado de resistencia a lossulfatos de mayor a menor tenemos: V, IP, II, IPM, IMs, Ico, I

    ¿En que condición de exposición vamos a construir?

    http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://perso.orange.fr/pierre.barlet/PHOTOSSITE/VUEPONTON.jpg&imgrefurl=http://perso.orange.fr/pierre.barlet/grandeanse/grandee.htm&h=545&w=727&sz=120&hl=es&start=39&tbnid=CbQXtPiDZpiDGM:&tbnh=106&tbnw=141&prev=/images?q=casa+de+playa&start=20&gbv=2&ndsp=20&svnum=10&hl=es&sa=N

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    CEMENTO

    En este caso el concepto que prima es de resistencia ycalor de hidratación de la estructura a construir: Vaciados de gran volumen y poca áreade disipación de calor : En este caso esimportante tener en cuenta el calor de hidrataciónDel cemento, entonces ordenando los cementos demás favorable a menos favorable tenemos: V, IP, II, IPM, IMs, Ico, I

    Desencofrado rápido : En este caso esimportante tener en cuenta la ganancia rápida dela resistencia del concreto, entonces ordenandoLos cementos de más favorable a menos favorabletenemos:I, IPM, IMs, ICo, IP, V

    Que tipo de estructura y/o queproceso constructivo vamos a usar?

    Inicio

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    NTP 334.009:1997Cementos. Cemento Pórtland. RequisitosNTP 334.044:1997 Cementos. Cementos Pórtland Puzolánico IP y I (PM).

    NTP 334.050:1984 Cemento Pórtland Blanco tipo I. Requisitos NTP-334.069:1998 Cementos. Cemento de Albañilería. Requisitos NTP-334.082:1998 Cemento. Cementos Pórtland adicionados. Especificación dePerformance

    NTP-334.083:1997 Cemento. Cementos Pórtland Adicionados tipos P y S NTP-334.049:1985 Cemento Pórtland de escoria tipo IS y tipo ISM, requisitosNTP 334.073:1987 Cementos Pórtland compuesto tipo 1Co, requisitos NTP 334.007:1997 Cementos Pórtland compuesto tipo 1Co, requisitos NTP 334.084:1998 CEMENTOS. Aditivos funcionales a usarse en la producción

    de cementos Pórtland.

    NTP 334.085:1998 CEMENTOS. Aditivos de proceso a usarse en la producciónde cementos Pórtland.NTP 334.087:1999 CEMENTOS. Adiciones minerales en pastas, morteros yconcretos; microsílice, especificaciones. NTP 334.088:1999 CEMENTOS. Aditivos químicos en pastas, morteros y

    hormigón (concreto); especificaciones.

    Normas Técnicas Peruanas de C

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    NTP 334.089:1999CEMENTOS: Aditivos incorporados de aire en pastas,morteros y hormigón (concreto); especificaciones.

    NTP 334.076:1997 CEMENTOS. Aparato para la determinación de los cambiosde longitud de pastas de cementos y morteros fraguados. NTP 334.077:1997 CEMENTOS. Ambientes, gabinetes y tanques dealmacenamiento utilizados en los ensayos de cemento.

    NTP 334.079:1996 CEMENTOS. Especificación normalizada para pesas ymecanismos de pesada para usos en los ensayos físicos de cemento.NTP 334.074-1997 CEMENTOS. Determinación de la consistencia normal.NTP 334.075:1997 CEMENTOS. Cemento Pórtland. Método de ensayo paraoptimizar el SO3.NTP 334.078:1997 CEMENTO. Cemento Pórtland hidratado. Métodonormalizado para el sulfato de calcio en morteros.NTP 334.045:1998 CEMENTOS. Métodos de ensayo para determinar la finura

    por tamizado húmedo con tamiz normalizado de 45 μm. NTP 334.048:1997 CEMENTOS. Determinación del contenido de aire enmorteros de cemento hidráulico.NTP 334.052:1998 CEMENTOS. Ensayo para determinar el falso fraguado delcemento. Método de la pasta. 2da edición.

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  • 8/18/2019 Cemento. Ing. Civil

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