LOS AGLOMERANTES

TIPOS O CLASIFICA CION DE LOS AGLOMERANTES

Los aglomerantes pueden clasificarse según su necesidad de aire para fraguar, ello quiere decir que para elegir el tipo de mortero que se debe utilizar en determinada obra, es de suma importancia considerar la clase o tipo de aglomerante que lo compone; con ello el agregado pasa a segundo lugar.

Los que se encuentran dentro de esta categoría pueden ser de dos tipos; el primero de ellos los aglomerantes hidráulicos(cemento, cemento de albañilería, cal hidráulica), son los que pueden fraguar con o sin presencia del aire, incluso bajo el agua, son empleados por lo general en mampostería (instalación de cerámicos); por su parte los aglomerantes aéreos (cal aérea viva, cal aérea hidratada, yeso), requieren necesariamente la presencia del aire para fraguar y son los que empleamos en la terminación de revoques finos o acabados externos de la vivienda.

CARACTERISTICAS DE LOS AGLOMERANTES

Los aglomerantes con características hidráulicas tienen más resistencia mecánica pero menos capacidad de adherencia que los aéreos; los aglomerantes aéreos tienen poca resistencia mecánica y mucha capacidad adherente, de ahí algunas consideraciones al momento de emplearse, hay que considerar el lugar de aplicación, temperatura, humedad, etc. Caso aparte es el asunto relacionado con las cales, que si bien es cierto la regla anterior se cumple para este material, en el caso de la cal hidráulica, esta posee una mayor resistencia mecánica una vez endurecida o fraguada, por el contrario la cal aérea posee una menor resistencia; por su parte el tema de adherencia ocurre en contrario a la regla anterior, siendo la hidráulica la menor adherencia. Muy independiente de su capacidad hidráulica esta la necesidad o no de aire en la mezcla para fraguar, por ello es necesario también considerarlos de acuerdo a su capacidad de presentar un menor o mayor grado de trabajabilidad a las mezclas.

PROPIEDADES DE LOS AGLOMERANTES

PROPIEDADES DE LA PUZOLANA

Las propiedades de las puzolanas dependen de la composición química y la estructura interna. Se prefiere puzolanas con composición química tal que la presencia de los tres principales óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3) sea mayor del 70%. Se trata que la puzolana tenga una estructura amorfa.

En el caso de las puzolanas obtenidas como desechos de la agricultura (cenizas de la caña de azúcar y el arroz), la forma más viable de mejorar sus propiedades es realizar una quema controlada en incineradores rústicos, donde se controla la temperatura de combustión, y el tiempo de residencia del material.

Si la temperatura de combustión está en el rango entre 400-760 °C, hay garantía de que la sílice se forma en fases amorfas, de mucha reactividad. Para temperaturas superiores comienzan a formarse fases cristalinas de sílice, poco reactivas a temperatura ambiente.

EL CEMENTO

Es el material aglomerante más importante de los empleados en la construcción, que mezclado

con agregados pétreos (grava y arena), crea una mezcla uniforme, manejable y plástica capaz

de endurecer al reaccionar con el agua y adquiriendo por ello consistencia.

Historia

Desde la antigüedad se emplearon pastas y morteros elaborados con arcilla, yeso o cal para unir mampuestos en las edificaciones. Fue en la Antigua Grecia cuando empezaron a usarse tobas

volcánicas extraídas de la isla de Santorini, los primeros cementos naturales. En el siglo I a. C. se empezó a utilizar el cemento natural en la Antigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio. La bóveda del Panteón es un ejemplo de ello. En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentación de un faro en el acantilado de Edystone, en la costa Cornwall, empleando un mortero de cal calcinada. El siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, denominado así por su color gris verdoso oscuro similar a la piedra de Portland. Isaac Johnson, en 1845, obtiene el prototipo del cemento moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. En el siglo XX surge el auge de la industria del cemento, debido a los experimentos de los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para calcinación y el molino tubular y los métodos de transportar hormigón fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907.

PROCESO DE FABRICACIÓN

Existe una gran variedad de cementos según la materia prima base y los procesos utilizados para producirlo, que se clasifican en procesos de vía seca y procesos de vía húmeda.

El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales:

1. Extracción y molienda de la materia prima2. Homogeneización de la materia prima3. Producción del Clinker4. Molienda de cemento

La materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicación del material, se aplican ciertos sistemas de explotación y equipos. Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos de crudo.

La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500 °C. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.

El clínker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.

Reacción de las partículas de cemento con el agua

1. Periodo inicial: las partículas con el agua se encuentran en estado de disolución, existiendo una intensa reacción exotérmica inicial. Dura aproximadamente diez minutos.

2. Periodo durmiente: en las partículas se produce una película gelatinosa, la cual inhibe la hidratación del material durante una hora aproximadamente.

3. Inicio de rigidez: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, la película gelatinosa comienza a crecer, generando puntos de contacto entre las partículas, las

cuales en conjunto inmovilizan la masa de cemento. También se le llama fraguado. Por lo tanto, el fraguado sería el aumento de la viscosidad de una mezcla de cemento con agua.

4. Ganancia de resistencia: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, y en presencia de cristales de CaOH2, la película gelatinosa (la cual está saturada en este punto)desarrolla unos filamentos tubulares lados «agujas fusiformes», las cuales al aumentar en número, generan una trama que traspasa resistencia mecánica entre los granos de cemento ya hidratados.

5. Fraguado y endurecimiento: el principio de fraguado es el tiempo de una pasta de cemento de difícil moldeado y de alta viscosidad. Luego la pasta se endurece y se transforma en un sólido resistente que no puede ser deformado. El tiempo en el que alcanza este estado se llama «final de fraguado».

Almacenamiento del cemento

El cemento es una sustancia particularmente sensible a la acción del agua y de la humedad, por lo tanto para salvaguardar sus propiedades, se deben tener algunas precauciones muy importantes, entre otras: Inmediatamente después de que el cemento se reciba en el área de las obras si es cemento a granel, deberá almacenarse en depósitos secos, diseñados a prueba de agua, adecuadamente ventilados y con instalaciones apropiadas para evitar la absorción de humedad.

Si es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre parrillas de madera o piso de tablas; no se apilará en hileras superpuestas de más de 14 sacos de altura para almacenamiento de 30 días, ni de más de 7 sacos de altura para almacenamientos hasta de 2 meses. Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, después de llegar al área de las obras, el contratista deberá utilizarlo en la misma secuencia cronológica de su llegada. No se utilizará bolsa alguna de cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento en el área de las obras, salvo que nuevos ensayos demuestren que está en condiciones satisfactoria

Tipos de cemento

Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos:

1. de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente;

2. de origen porcelanico: la porcelana del cemento puede ser de origen orgánico o 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 tipo de cemento más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón o concreto es el cemento portland.

Producto que se obtiene por la pulverización del clinker portland con la adición de una o más formas de sulfato de calcio. Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker. Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica.

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.

Cementos portland especiales

Los cementos portland especiales son los 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 fundentes 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 fundentes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajísimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad grisácea al Portland normal y un gris más oscuro 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, para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en día hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II 52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5;también llamado pavi) se le suele añadir una adición extra de caliza que se le llama clinkerita para rebajar el tipo, ya que normalmente el clinker molido con yeso sería tipo I.

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 características que lo diferencian del Portland normal.

Cemento puzolánico

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lacio y la Campania, 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 Vitrubio describía cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.

Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, 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.

Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta impermeabilidad y durabilidad.

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 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo 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 puzolanico, 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.

Tiene alta resistencia química, de ácidos y sulfatos, y una alta temperatura al fraguar.

Cemento de fraguado rápido

El cemento de fraguado rápido, también conocido como "cemento romano ó prompt natural", 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 (1.000 a 1.200 °C).[] 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. Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el ácido cítrico, pero aun así si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20 °C). La ventaja es que al pasar aproximadamente 180 minutos de iniciado del fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresión (entre 8 a 10 Mpa), por lo que se obtiene gran prestación para trabajos de intervención rápida y definitivos. Hay cementos rápidos que pasados 10 años, obtienen una resistencia a la compresión superior a la de algunos hormigones armados (mayor a 60 MPa).

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 lingotes 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

Por lo que se refiere a sus reales componentes se tiene:

60-70% CaOAl2O3

10-15% 2CaOSiO2

4CaOAl2O3Fe2O3

2CaOAl2O3SiO2

Por lo que se refiere al óxido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor al 6 %, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrófilas (poca absorción de agua).

Reacciones de hidratación

Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza básica, gracias a la presencia de cal Ca (OH)2, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente neutra. La presencia del hidróxido de aluminio Al (OH)3, que en este caso se comporta como ácido, provocando la neutralización de los dos componentes y dando como resultado un cemento neutro.

El cemento aluminoso debe utilizarse con temperaturas inferiores a los 30 °C, por lo tanto en climas fríos. En efecto, si la temperatura fuera superior la segunda reacción de hidratación cambiaría y se tendría la formación de 3CaOAl2O36H2O (cristales cúbicos) y una mayor producción de Al (OH)3, lo que llevaría a un aumento del volumen y podría causar fisuras.

Proceso de fabricación del cemento Portland.

Propiedades generales del cemento

Buena resistencia al ataque químico. Resistencia a temperaturas elevada. Refractario. Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Conversión interna. Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad. Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Está prohibido el uso de cemento aluminoso en hormigón pretensado. La vida útil de las estructuras de hormigón armado es más corta.

El fenómeno de conversión (aumento de la porosidad y caída de la resistencia) puede tardar en aparecer en condiciones de temperatura y humedad baja.

El proyectista debe considerar como valor de cálculo, no la resistencia máxima sino, el valor residual, después de la conversión, y no será mayor de 40 N/mm2.

Se recomienda relaciones A/C ≤ 0,4, alta cantidad de cemento y aumentar los recubrimientos (debido al pH más bajo).

1. Propiedades físicas del cemento de aluminato de calcio

Fraguado: Normal 2-3 horas. Endurecimiento: muy rápido. En 6-7 horas tiene el 80% de la resistencia. Estabilidad de volumen: No expansivo. Calor de hidratación: muy exotérmico.

PRUEBA ENSAYO DEL CEMENTO Y PUZOLANA

Veintiocho (28) días. En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia y ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días. Durante el avance de la obra, el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere necesarios para controlar la calidad del concreto. El Contratista proporcionará la mano de obra y los materiales necesarios y ayudará al Interventor, si es requerido, para tomar los cilindros de ensayo. El valor de los ensayos de laboratorio ordenados por el Interventor será por cuenta del Contratista. Para efectos de confrontación se llevará un registro indicador de los sitios de la obra donde se usaron los concretos probados, la fecha de vaciado y el asentamiento. Se hará una prueba de rotura por cada diez metros cúbicos de mezcla a colocar para cada tipo de concreto. Cuando el volumen de concreto a vaciar en un (1) día para cada tipo de concreto sea menor de diez metros cúbicos, se sacará una prueba de rotura por cada tipo de concreto o elemento estructural, o como lo indique el Interventor; para atraques de tuberías de concreto se tomarán dos cilindros cada 6 metros cúbicos de avance. Las pruebas serán tomadas separadamente de cada máquina mezcladora o tipo de concreto y sus resultados se considerarán también separadamente, o sea que en ningún caso se deberán promediar juntos los resultados de cilindros provenientes de diferentes máquinas mezcladoras o tipo de concreto. La resistencia promedio de todos los cilindros será igual o mayor a las resistencias especificadas, y por lo menos el 90% de todos los ensayos indicarán una resistencia igual o mayor a esa resistencia. En los casos en que la resistencia de los cilindros de ensayo para cualquier parte de la obra esté por debajo de los requerimientos a los siete (7) días estén por debajo de las tolerancias admitidas, se prolongará el curado de las estructuras hasta que se cumplan tres (3) semanas después de vaciados los concretos.

Notados en las especificaciones, el Interventor, de acuerdo con dichos ensayos y dada la ubicación o urgencia de la obra, podrá ordenar o no que tal concreto sea removido, o reemplazado con otro adecuado, dicha operación será por cuenta del Contratista en caso de ser imputable a él la responsabilidad.En cuanto referido a puzolana podemos encontrar la prueba de ensayo cuando adicionamos al cemento como aditivo de esa forma dando diferentes resultados en la resistencia del cemento.

Entendemos por prueba de ensayo capacidad de resistencia que se analizaran; se harán medirá por cada cinco (5) metros cúbicos de concreto a vaciar y serán efectuados con el consistí metro de Kelly o con el cono de Abran (ICONTEC 396). Los asentamientos máximos para las mezclas proyectadas serán los indicados al respecto para cada tipo, de acuerdo con la geometría del elemento a vaciar y con la separación del refuerzo. Testigos de la Resistencia del Concreto. Las muestras serán ensayadas de acuerdo con el “Método para ensayos de cilindros de concreto a la compresión” (designación C-39 de la ASTM o ICONTEC 550 Y 673).

La Preparación y ensayo de cilindros de prueba que testifiquen la calidad de los concretos usados en la obra será obligatoria, corriendo ella de cuenta del Contratista pero bajo la supe vigilancia de la Interventora. Cada ensayo debe constar de la rotura de por lo menos cuatro cuerpos de prueba. La edad normal para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días, pero para anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras extremas, dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete (7) días, calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los

Usos Y Aplicaciones

Sus usos son diversos tanto del cemento y de la puzolana, por lo general estos elementos podemos encontrar dentro: de pequeñas, medianas y grandes construcciones de las construcciones civiles. Que podemos ver y contemplar desde nuestros propios mediosUno de los claros ejemplos; reales de usos de estos elementos son: las carreteras, los edificios, las veredas, las autopistas, las losas deportivas; pero también en construcciones de puertos

donde pone en verdad el evidente valor del cemento .con sus respectivos aditivos que se usa con fines beneficiosos.Para de esa forma aprovechar al máximo el potencial de este producto elaborado utilizada y estudiada por hombres descubridores de este producto y aquellos químicos que aportaron su pequeño y, gran empeño para poder así, de esa forma mejorar en el análisis y en el rendimiento de este de producto que en nuestra actualidad nos dado un verdadero beneficio en las obras que se e ejecutan con ella

Sus aplicaciones del puzolana ha sido por su parte también un gran beneficio que de esta forma y de la combinación del puzolana, que producto del proceso volcánica se hallan en la superficie han permitido que con la combinación con el cemento porta plan se haya obtenido un producto altamente; conciso, masivo, sumamente firme frente a los gran des pesos que puedan soportar. Este material por su gran resistencia por consiguiente sus aplicaciones son también muy importantes como por ejemplo uno de los ejemplos que podemos citar son los puentes de gran longitud y los soportes de estas mismas envergaduras, las columnas.

Por otra parte sus usos y sus aplicaciones son múltiples, que nos han permitido un gran avance a lo que concierne dentro de la construcción de obras. De infraestructurasEn el siguiente fotografía parte y una gran variedad y mostramos las aplicaciones que se han dado en diferentes contextos del uso del cemente y puzolana según las condiciones medio ambientales que han podido de alguna forma dificultar su ejecución y distar clonado el objetivo.,

El cemento de aluminato de calcio resulta muy adecuado para:

Hormigón refractario. Reparaciones rápidas de urgencia. Basamentos y bancadas de carácter temporal.

Cuando su uso sea justificable, se puede utilizar en:

Obras y elementos prefabricados, de hormigón en masa u hormigón no estructural. Determinados casos de cimentaciones de hormigón en masa. Hormigón proyectado.

No resulta nada indicado para:

Hormigón armado estructural. Hormigón en masa o armado de grandes volúmenes.(muy exotérmico)

Es prohibido para:

Hormigón pretensado en todos los casos.

Usos comunes del cemento de aluminato de calcio

Alcantarillados. Zonas de vertidos industriales. Depuradoras. Terrenos sulfatados. Ambientes marinos. Como mortero de unión en construcciones refractarias.

Se aplica en construcción de Edificios

Se aplica en construcción de irrigaciones

Se aplica en el en pavimentación de los las avenidas

Se usa en la construcción de mega puentes

El

Proceso Constructivo

Proceso constructivo consiste en seguir un conjunto de pasos para así de esa forma podamos construir podamos edificar en un contexto o situación socio cultural o medio ambiental que nos permite llegar al objetivo sin distorsionar nuestro propósito.Antes exponer los pasos a seguir cabe indicar que el proceso constructivoNos va a permitir realizar un trabajo seguro y planificado.Aquí mostramos el proceso de un puente:

PROCESO CONSTRUCTIVO DE PUENTES

DEFINICION:

Ser el proyecto de un puente, el problema fundamental que se plantea es saber cómo va a ser, es decir qué tipo de estructura va a tener, qué material se va a utilizar, cuáles van a ser sus luces, etc.Cómo va a ser el puente, viene condicionado por diferentes factores; el primero de ellos es conocer su comportamiento resistente, es saber cómo va a ser su estructura. Pero además de saber cómo va a ser el puente, es necesario saber cómo se va a hacer, es decir, el procedimiento a seguir para llevar a buen fin su construcción. Este conocer de cómo se va a hacer, va adquiriendo cada vez más importancia, a medida que crece la luz del puente, llegando a ser casi decisivo en las grandes luces.Dadas las posibilidades tecnológicas actuales, la construcción de un puente, salvo los muy pequeños, se deberá dividir en partes; este fraccionamiento... [c define Proceso Constructivo al conjunto de fases, sucesivas o solapadas en el tiempo, necesarias para la materialización de un edificio o de una infraestructura. Si bien el proceso constructivo es singular para cada una de las obras que se pueda concebir, si existen algunos pasos comunes que siempre se deben realizar.El paso previo al proceso constructivo consiste en asignar la obra a un constructor o a un grupo de personas, una comunidad por ejemplo, estableciendo todos los documentos necesarios para que durante el proceso constructivo no surjan dudas respecto a las calidades, los plazos o las condiciones administrativas.

PROCESO 1

PROCESO 2

¿QUÉ ES UNA PUZOLANA?

Materia esencialmente silicosa que finamente dividida no posee ninguna propiedad

Hidráulica, pero posee constituyentes (sílice - alúmina) capaces, a la temperatura

Ordinaria, de fijar el hidróxido de cal para dar compuestos estables con propiedades

Hidráulicas.

Las puzolanas pueden clasificarse:

• Puzolanas naturales:

• Materias de origen volcánico

• Materias sedimentarias de origen animal o vegetal.

• Puzolanas artificiales:

• Materias tratadas (tratamiento térmico 600 y 900°C.

• Subproductos de fabricación industrial

• Cenizas volantes

• Humo de sílice

• Arcilla naturales (subproductos de la industria del ladrillo cocido)

• Ceniza de cascarilla de arroz

• Escorias granuladas de industrias metálicas no ferrosas

1. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

La actividad puzolánica se refiere a la cantidad máxima de hidróxido de calcio con la que

La puzolana puede combinar y la velocidad con la cual ocurre esta reacción.

Puzolana + Cal + Agua

Silicatos y Aluminatos de Calcio hidratados

La a

Ivas

Actividad puzolánica depende: de la naturaleza y proporción de las fases acto

Presentes en la puzolana (composición mineralógica), de la relación cal – puzolana de la

Mezcla, de la finura (o superficie específica) de la puzolana y de la temperatura de la

Reacción. Los productos de reacción puzolana/cal generalmente son del mismo tipo que

Los productos de hidratación del Cemento Portland: Silicatos Cálcicos Hidratados (CSH),

Aluminatos Cálcicos Hidratados (CAH) y Sílice - Aluminatos Cálcicos Hidratados (CSAH.

1

Calleja, J., "Las Puzolanas", Separata de la Revista ION Vols. XXIX y XXX, Madrid, 1968.

2

Salazar, A., “Síntesis de la tecnología del concreto. Una manera de entender a los materiales

Compuestos”, 3° edición, Corporación Construir, Cali, 2002.

1.1 Métodos para evaluar la puzolanicidad

Para determinar la Actividad Puzolánica de un material existen diferentes métodos tanto

De carácter químico como mecánico, según sé referencia en las normas Colombianas,

ICONTEC, y en el resto de normas, tales como ASTM y UNE.

• Método químico o de Frattini, ICONTEC 1512 (UNE 80280/88; EN 196-5).

• La evaluación del Índice de Actividad Puzolánica con Cemento, ASTM C-311

• La norma ASTM C618 establece un índice mínimo, (Rmuestra / RPatrón) del 75% para

clasificar un material como de carácter puzolánico.

• La evaluación del Índice de Actividad Resistentes con Cementos Pórtland, UNE 83-

451-86.

• El Índice de Actividad Puzolánica con Cal, ASTM C-311.

• Otros métodos mecánicos para evaluar la puzolanicidad son los de Feret y Pauli

(Módulo de la efectividad de la puzolana).

1.2 Propiedades a evaluar en una puzolana

En una puzolana es requisito indispensable evaluar sus características físicas y químicas

Y su efecto en las propiedades finales del cemento o del hormigón según el caso.

Se debe tener conocimientos de los siguientes aspectos:

• Composición química (óxidos de sílice, hierro, aluminio, calcio, magnesio, álcalis y

Otros componentes menores).

• Propiedades físicas (finura - gravedad específica).

• Micro estructura (SEM).

• Espectroscopia IR y DRX (compuestos y cristalinidad).

• Actividad puzolánica (ensayo de Frattini, evaluación con cemento y con cal- normas

ICONTEC y ASTM).

• Requerimiento de agua.

• Efecto de contracción por secado.

• Efecto en las propiedades finales del cemento (calor de hidratación y resistencias

Mecánicas).

• Ensayos de durabilidad en concordancia con el medio de servicio (efectos en la

Reactividad álcali- agregado, efectos en el ataque por sulfatos, carbonatación, cloruros

Y otros ensayos requeridos en concordancia con el futuro de ambiente de servicio).

• Proporción optima de uso.

• Especificación del producto y recomendaciones finales.

2. ANTECEDENTES HISTÓRICOS SOBRE LAS PUZOLANAS

En la historia de la civilización humana el descubrimiento de los materiales y de las

Acciones cementantes hidráulicas fue posterior al descubrimiento del fuego y debió ser

Poco posterior al descubrimiento de la cerámica. Tal descubrimiento, por lo que se refiere

A los pueblos mediterráneos, debió pasar de egipcios a griegos y romanos, siendo

Ampliado y perfeccionado en sucesivas etapas. Por razones de puro azar geográfico y

Geológico, los griegos y romanos, primeros en conocer “la cal”, pudieron mezclarla con

Materiales naturales de origen volcánico que tenían a la mano. Es probable que el primer

Empleo de estos materiales fuera el de servir de agregados para los morteros de cal. La

Observación debió hacer el resto, y de la comparación de la resistencia y del

Comportamiento general de los conglomerados hechos con cal y con materiales

Volcánicos y no volcánicos, surgió la nueva técnica de mezclar los primeros, ya como

Materiales activos, con la cal, en polvo y en seco o en húmedo, para obtener los que han

Pasado a la historia como “cementos y morteros romanos”, con base en cal y puzolana, o

Cal, puzolana y arena, respectivamente.

Tales materiales fueron la tierra griega de Santoro y las cenizas y tobas romanas de

Pozzuoli, localidad que ha legado el nombre genérico de puzolanas para éstos y para

Similares materiales en lo sucesivo. De las obras antiguas realizadas con puzolanas que

Han llegado hasta nuestros días como inestimables reliquias de la civilización romana

Pueden citarse: panteones, coliseos, estadios, basílicas, acueductos, cisternas, puentes,

Puertos y las más diversas estructuras que han perdurado. Y lo han hecho como no han

Podido hacerlos muchas obras realizadas en la Edad Media, con materiales

Conglomerante mal cocido y exento de puzolanas activas. Por el contrario, cuando el

Defecto de cocción y la falta de puzolana se subsanaron, las obras cobraron de nuevo el

Vigor y con él la longevidad.

3. DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN

Se consideran generalmente como puzolanas los materiales que, carentes de

Propiedades cementicias y de la actividad hidráulica por sí solos, contienen constituyentes

Que se combinan con cal a temperaturas ordinarias y en presencia de agua, dando lugar a

Compuestos permanentemente insolubles y estables que se comportan como

Conglomerantes hidráulicos. En tal sentido, las puzolanas dan propiedades cementantes a

Un conglomerante no hidráulico como es la cal.

Son, por consiguiente, materiales reactivos frente a la cal en las condiciones normales de

Utilización ordinaria de conglomerantes (morteros y hormigones). No se consideran como

Puzolanas aquellos otros materiales inertes que, en determinadas condiciones

Extraordinarias de estado físico de división (elevada finura, gran superficie especifica) o

De reacción (tratamientos hidrotérmicos con vapor de agua a presiones y temperaturas

Elevadas), pueden dar lugar a compuestos hidráulicos. Así sucede, por ejemplo, con el

Cuarzo, que finamente molido y mezclado con cal forma silicatos cálcicos hidratados por

Tratamiento en autoclave.

La reactividad de las puzolanas se atribuye, fundamentalmente en algunos casos, a la

Sílice activa que se encuentra en ellas formando compuestos mineralógicos silícicos.

Las puzolanas, según su origen, se clasifican en dos grandes grupos el de las naturales y

El de las artificiales, aunque puede existir un grupo intermedio constituido por puzolanas

Texto elaborado por Alejandro Salazar J.

Naturales que se someten a tratamientos térmicos de activación, análogos a los que se

Aplican para obtener puzolanas artificiales, con objeto de incrementar su hidraulicidad.

Estas puzolanas tratadas, aunque son naturales por origen, se pueden considerar como

Artificiales por causa del tratamiento que reciben. Podrían denominarse puzolanas mixtas

O intermedias, por participar de los caracteres tanto de las naturales como de las

Artificiales.

3.1 Puzolanas Naturales

Los materiales denominados puzolanas naturales pueden tener dos orígenes distintos,

Uno puramente mineral y otro orgánico. Las puzolanas naturales de origen mineral son

productos de transformación del polvo y “cenizas” volcánicas que, como materiales

piroclásticos incoherentes procedentes de erupciones explosivas, ricos en vidrio y en

estado especial de reactividad, son aptos para sufrir acciones endógenas (zeolitización y

Cementación) o exógenas (agilización), de las cuales las primeras son favorables y las

Segundas desfavorables. Por una continuada acción atmosférica (meteorización) se

Convirtieron en tobas, esto es en rocas volcánicas, más o menos consolidadas y

Compactas, cristalinas, líticas o vítreas, según su naturaleza. El origen volcánico de las

Puzolanas naturales es determinante de su estructura. La estructura de las rocas, que se

Han originado por el enfriamiento de grandes masas de lava que han fluido

Completamente, depende de la velocidad en que se ha producido el fenómeno.

Las puzolanas naturales de origen orgánico son rocas sedimentarias abundantes en sílice

Hidratada y formadas en yacimientos o depósitos que en su origen fueron submarinos, por

Acumulación de esqueletos y caparazones silíceos de animales (infusorios radiolarios) o

Plantas (algas diatomeas).

Todas las propiedades de las puzolanas naturales y en particular aquellas que las hacen

Especialmente aptas para su aprovechamiento en la industria del cemento, dependen

Fundamentalmente de su composición y de su textura, las cuales a su vez están

Íntimamente relacionadas con su origen y formación.

Los materiales puzolánicos naturales están constituidos principalmente por rocas

Eruptivas y en particular efusivas y volcánicas, y dentro de éstas, por extrusivas, salvo las

De naturaleza orgánica que son de origen y formación sedimentaria.

PUZOLANA NATURAL DE ORIGEN VOLCÁNICO PUMÍTICO

Causas de la actividad puzolánica

La actividad puzolánica responde a un principio general. Dicho principio se basa en que la

Sílice y la alúmina, como componentes ácidos de materiales puzolánicos, reaccionan con

La cal a condición de que sus uniones en dichos materiales sean lábiles.

No pueden considerarse aparte las acciones de la sílice y de la alúmina, ya que la

Presencia de esta última favorece en gran medida la acción puzolánica, directamente por

Sí e indirectamente al implicar su presencia un mayor contenido de álcalis, que se fijan

Parcialmente en los nuevos productos resultantes de la reacción puzolánica, los cuales

tiene el carácter de seudogeles. El óxido de hierro se supone que actúa como alúmina,

pero de una forma más atenuada y lenta. Las estructuras zeolíticas se atacan por la cal

más rápidamente que las verdaderas puzolanas totalmente vítreas y la fijan en mayor

cantidad que la correspondiente a un intercambio catiónico con álcalis, lo cual indica una

ruptura de la estructura reticular y de los enlaces químicos, lo que da lugar a una

participación de la sílice y de la alúmina, que es más fácil con las estructuras zeolíticas

que en las vítreas.

En efecto, por lo que se refiere a las puzolanas de origen mineral, su actividad se ha

atribuido tanto a los constituyentes amorfos como a los cristalinos, y en particular a los de

naturaleza zeolítica. La gran reactividad de las puzolanas tanto naturales como artificiales,

depende además de su composición química y mineralógica, y de la cantidad de fase

amorfa o vítrea, de su gran superficie reactiva, de la presencia de álcalis, alcalinotérreos y

del grado de condensación de grupos como SiO4, AlO4...

Algo análogo sucede con las puzolanas de origen orgánico, dado que otros materiales de

similar origen y composición son inactivos frente a la cal, la actividad de estas puzolanas

de origen orgánico no es sólo cuestión de contenido en sílice hidratada, sino también del

estado físico de división de la misma.

Lo prueba, por una parte, el hecho de que las activas poseen una estructura natural

porosa con una gran superficie específica interna, y por otra, la circunstancia de que

ciertos ópalos y basaltos no activos cobran actividad cuando se molturan a gran finura y

se someten a una gran lixiviación con ácido clorhídrico concentrado (10 normal).

La sílice hidratada reactiva, componente eficaz de las puzolanas de origen orgánico,

procede en su mayor parte de esqueletos de infusorios radiolarios y de algas marinas

diatomeas, aparte de los citados ópalos y geiseritas. Pero no todas las puzolanas de esta

procedencia, altas en sílice, tienen la misma actividad. En algunas de ellas se incrementa

También sometiéndolas a calcinación, como sucede con el “moler” danés, con la “gaize”

Francesa del Valle de Mosa y con las “tierras blancas” italianas del norte del Lacio, muy

Ligeras y porosas, cuyo análisis microscopio revela cuarzo, mica y feldespato más o

Menos alterados, en una matriz amorfa de gel de sílice.

Puzolanas artificiales

Se definen éstas como materiales que deben su condición de tales a un tratamiento

Térmico adecuado. Dentro de esta condición cabe distinguir dos grupos uno, el formado

Por materiales naturales solicitados de naturaleza arcillosa y esquistosa, que adquieren el

Carácter puzolánico por sometimiento a procesos térmicos “ex profeso”, y otro el

Constituido por subproductos de determinadas operaciones industriales, que, en virtud de

Su naturaleza y de las transformaciones sufridas en las mismas, adquieren las

Propiedades puzolánicas.

Al primero de estos grupos pueden asimilarse, por su analogía, las puzolanas designadas

Como mixtas o intermedias, o semiartificiales, es decir, aquellas que, naturales por su

Origen, se mejoran por un posterior tratamiento. Representantes típicos de este grupo son

El polvo de ladrillo obtenido de productos de desecho de la cerámica de alfarería y las

Bauxitas naturales.

En el segundo grupo encajan los residuos de las bauxitas utilizadas para la obtención del

Aluminio, materiales a los que los alemanes designan como “Si-Stoff” (silicalita o amorfita)

Y el polvo de chimeneas de altos hornos. También pueden incluirse en este grupo, aunque

Presentan bastantes concomitancias con las escorias, las cenizas volantes y de parrilla de

Las centrales termoeléctricas y las cenizas de lignitos. Por extensión, las mismas escorias

Siderúrgicas podrían acoplarse en el grupo.

Como queda indicado, el representante más genuino de los materiales arcillosos

Elevables a la categoría de puzolana artificial es el polvo de ladrillo. Sometida la arcilla a

Tratamientos térmicos adecuados, se forman en ella compuestos puzolánicamente activos

En virtud de reacciones y transformaciones en las que, junto a una estructura y

Constitución mineralógica de partida y a la composición química, juegan importantísimo

Papel como variables la temperatura y el tiempo.

MICROGRAFÍA (SEM) DE UNA CENIZA VOLANTE TIPO F

Análoga importancia tiene la temperatura de tratamiento de los residuos de la combustión

De carbones o esquistos bituminosos, en la calidad y comportamiento de las puzolanas

Artificiales a partir de dichos subproductos. Las temperaturas óptimas parecen estar en el

Mismo intervalo (700-800 °C) de las correspondientes a la activación de las arcillas,

Puesto que también en este caso se obtiene con ellas la máxima solubilización de los

Materiales.

Si los esquistos abundan en silicato bicálcico y aluminato monocálcico, son ya

Conglomerantes “per se”, y si tienen poca cal y su temperatura de calcinación no ha sido

Muy elevado, constituyen buena puzolanas artificiales, lo cual puede ser explicable por el

Contenido de sílice amorfa, que ya a 870 °C pierde su capacidad de reacción por

Transformarse en cristalina (cuarzo-∝- > tridimita). Por esta razón, las temperaturas

Óptimas de activación de los esquistos se hallan en el intervalo 800 a 850 °C.

Si se considera que entre las puzolanas naturales y artificiales reunidas, los términos

Extremos en cuanto a composición y estructura pueden ser las tierras diatomeas (sílice

Hidratada), como producto más hidratado y silícico, y el polvo de ladrillo o arcilla cocida,

Como producto más anhidro, entre ambos se hallan las puzolanas naturales de origen

Volcánico. Entre los dos primeros materiales podrán existir diferencias en cuanto al

Mecanismo de su reacción con la cal, y el correspondiente a las últimas será intermedio.

Los cementos puzolánicos se han reconocido, desde hace mucho tiempo como más

Resistentes a los sulfatos. Y la adición de puzolana a un clínker Portland, ya de por sí

Resistente, ha sido una conclusión lógica a la que se llegó hace bastante tiempo. Sin

Embargo, no se ha sacado igual ó seguramente mayor partido del empleo de clínkeres

Con alto contenido de fase vítrea, mezclado con puzolanas, para obtener cementos aún

más resistentes a los sulfatos.

Internacionalmente se define al cemento Portland puzolánico como al producto de una

mezcla íntima y uniforme de cemento Portland y puzolana de alta finura, obtenida por

Molienda conjunta de clínker de cemento Portland y puzolana o por molienda separada y

Posterior mezcla de estos mismos materiales. La Norma ASTM C 595 específica que la

Puzolana participa entre el 15 y el 40 % en peso del cemento Portland puzolánico. Las

Normas Españolas establecen dos categorías de cementos que pueden contener

Puzolanas; el cemento Portland con adiciones activas que pueden llevar hasta un

Máximo del 20 % de puzolana en peso y los cementos puzolánicos, que pueden estar en

Una en una proporción del 80 % máximo de clínker de cemento Portland mas regulador

de fraguado y un mínimo del 20 % en peso de puzolana.

VENTAJAS DEL EMPLEO DE LAS PUZOLANAS

En general, las ventajas de todo orden que pueden obtenerse de los cementos

puzolánicos son las señaladas en la tabla No. 3-1. Dichas ventajas hacen aptos a los

cementos puzolánicos para una amplia serie de empleos específicos que se detallan en la

tabla No. 3-2.

Ventajas de las Puzolanas en los Cementos Puzolánicos

A. En la resistencia mecánica

A.1 A largo plazo, al prolongar el

Período de endurecimiento

A.1.1 A tracción

A.1.2 A compresión

A.1.3 Mejor relación tracción - compresión

E. En la plasticidad

D.1 Rebajando la relación a/c

D.2 Reduciendo la segregación

D.3 Evitando la exudación y el sangrado

B. En la estabilidad

B.1 Frente a la expansión por cal libre

B.2 Frente a la expansión por sulfatos

B.3 Frente a la expansión por la reacción

Álcalis - agregado

B.4 Frente a la retracción hidráulica de

Secado, por la menor relación a/c

B.5 Frente a la retracción térmica por

Enfriamiento

B.6 Frente a la fisuración

F. En la impermeabilidad

F.1 Reduciendo la porosidad

F.2 Evitando la formación de

Eflorescencias

F.3 Produciendo la mayor cantidad de

Tobermorita

C. En la durabilidad

C.1 Frente a ataques por agua puras y

Ácidas

C.2 Frente a ataques por aguas y suelos

Sulfatados

C.3 Frente a ataques por agua de mar

C.4 Frente a ataques por gases de

Descomposición y fermentación de

Materias orgánicas

C.5 Frente a la desintegración por la

Reacción álcalis - agregado

G. En la adherencia

G.1 Del agregado a la pasta

G.2 Del mortero a las armaduras

D. En el rendimiento y la economía

D.1 Al corresponder a los cementos

Puzolánicos mayor volumen que a

Otros conglomerantes a igualdad de

Peso

D.2 Al ser los cementos puzolánicos, en

General, conglomerantes más baratos

H. En el comportamiento térmico

H.1 Al liberar menor calor de hidratación

H.2 Al producir menor elevación de

Temperatura

Texto elaborado por Alejandro Salazar J.

Tabla No. 3-2: Empleos Específicos de los Cementos Puzolánicos

a. Trabajos de concreto en grandes masas

b. Cimentaciones en todo terreno

c. Obras marítimas

d. Obras sanitarias

e. Albañilería (pega de muros y mampostería en general)

f. Repellos o revocos (pañetes)

g. Solados

h. Baldosas hidráulica

i. Prefabricados de elementos estructurales de concreto armado o sin armar,

Especialmente curados por tratamientos térmicos

j. Concretos especiales pre mezclados