Tema 5 cementos (transparencias)

TEMA 5

CEMENTOS

DEFINICIÓN DE CEMENTO

Conglomerante hidráulico mas importante.

Productos artificiales finamente molidos, que amasados con agua forman pastas que fraguan y amasados con agua forman pastas que fraguan y endurecen a causa de las reacciones de hidrólisis e hidratación de sus constituyentes, dando lugar a productos hidratados mecánicamente resistentes y estables tanto al aire como bajo el agua

COMPONENTES DEL CEMENTO

1. Componentes principales1.1 Clínker de cemento1.1.1 Clínker de cemento pórtland (K)

Requisitos;Silicatos cálcicos ≥ 2/3 de su masaSilicatos cálcicos ≥ 2/3 de su masaCal /sílice ≥ 2MgO<5%

1.1.2 Clínker de cemento de aluminato de calcio (k)Caliza + bauxitaAlúmina (Al2O3) ≥36%


1. Componentes principales1.2 Escoria granulada de horno alto (S)

Granulado de alto hornoque se obtiene por templado o enfriamientobrusco (agua o aire) de la ganga fundida procedente de procesos siderúrgicos.procedente de procesos siderúrgicos.Condiciones:

Fase vítrea ≥ 2/3CaO + MgO +SiO2 ≥ 2/3, el resto Al2O3 y

otros

1

2

fSiO

MgOCaO +


1. Componentes principales1.3 Puzolanas (P, Q)Productos naturales o artificiales que fraguan enpresencia de cal dando productos similares a losde hidratación del clinker Portland.

1.3.1 Puzolanas naturales (P):rocas volcánicas vítreas.

1.3.2 Puzolanas naturales calcinadas (Q): materiales de origen volcánico o rocas sedimentarias activadas por tratamientos térmicos


1. Componentes principales1.4 Cenizas volantes (V, W)Subproductos de centralestermoeléctricas basándose en carbón.V = naturaleza silíceaV = naturaleza silíceaW = naturaleza calcáreaCondiciones:Fase vítrea ≥ 2/3SiO2 reactiva ≥ 25%Sí CaO >5% riesgo de expansión

Aumenta la resistencia mecánicaMejora la durabilidad de morteros y hormigones


1. Componentes principales1.5 Esquisto Calcinado (T)

El esquisto calcinado , particularmente el bituminoso, se produce en un horno especial a T 800ºCPropiedades hidráulicas y puzolánicasPropiedades hidráulicas y puzolánicas

1.6. Caliza (L, LL)� CO3Ca > 75%� Contenido de arcilla < 1.20 g/100 g� Contenido de carbono orgánico total; � LL<0.20%, L<0.50%� Control de fisuración. Retracción� Trabajabilidad.


1. Componentes principales1.7. Humo de Sílice (D)

Subproductos de la fabricación en hornoseléctricos del silicio y ferrosilicato a partir decuarzo, caliza y hierroSe le exige un porcentaje alto de sílice activa.Se le exige un porcentaje alto de sílice activa.

Actúa como:Aumenta la resistencia mecánicaAumenta la adherencia de la pasta a los áridosDisminuye la permeabilidadAumenta la cohesión de la mezcla

Es imprescindible en la obtención dehormigones de altas prestaciones.


2. Componentes adicionales minoritarios2.1 Sulfato de calcio

Se añade durante la fabricación de cemento para controlar el fraguado

2.2 Aditivos2.2 AditivosEn proporción menor del 1% Los aditivos orgánicos menor 0.5%Facilitar la fabricación (molienda)

ÓXIDOS CONSTITUYENTES DEL CLINKER PORTLAND

1.Calcinación de calizasCO3Ca → CO2 + CaO

2.Deshidratación y descomposición de arcillasArcilla → H2O + MgO + Na2O+ ... + SiO2 +Al2O3

+Fe2O3+Fe2O3

Oxidos fundamentales :CaO; CSiO2; SAl2O3; AFe2O3; F

ÓXIDOS CONSTITUYENTES DEL CLINKER PORTLAND

3. Productos de la sinterizaciónCaO+SiO2+Al2O3 → mSiO2n CaO + p Al2O3 q CaO +

CaO (libre)

Silicatos mas frecuentesC3S C2S C3S C2S

AluminatosC3A

OtrosC4AF (ferrito aluminato tetracálcico)

COMPONENTES PRINCIPALES DEL CLINKER PORTLAND

� Silicato tricálcico SC3

� Silicato bicálcico SC2� Aluminato tricálcico AC3� Ferrito aluminato tetracálcico C4AF

Silicatos: Responsables de las resistenciasmecánicas del cemento.


SC3 ↑ resistencias inicialesLibera un elevado calor de hidratación (120 cal/g)SC2 ↓ resistencias inicialesLibera menor calor de hidratación (60 cal/gr.)


Aluminato (AC 3): Por si sólo contribuye muypoco a las resistencias del cemento.Alto calor de hidratación

Ferrito aluminato tetracálcico (C 3 AF): Pocacontribución a las resistencias del cemento.contribución a las resistencias del cemento.Importante como fundenteResponsable del color gris-verdoso (3%)Buen calor de hidratación (100 cal/gr.)

COMPOSICIÓN DEL CLINKER

COMPOSICIÓN POTENCIAL DE BOGUE

Conocidos los contenidos en óxidos fundamentales una vez calcinados con estas formulas se pueden conocer los distintos compuestos que tiene el clinker.clinker.

C4AF = 3.04 Fe2O3

C3A = 2.65Al2O3 - 1.69 Fe2O3

C3S = 4.07CaO – 7.60 SiO2- 1.43Fe2O3 – 6.72Al2O3

C2S = 2.86 SiO2– 0.75 C3S

COMPOSICIÓN DEL CLINKER

SATURACIÓN EN CALEs necesario que la relación entre el contenidode cal disponible en el clínker y el máximocontenido de cal permitida se aproxime a launidad.“Índice de saturación en cal”“Índice de saturación en cal”

IS=

Cementos Portland 0.85-0.95Cementos de alta calidad 0.98Nunca <0.7 ni >1.2

32322

3

65.02.18.2

7.0

OFeOAlSiO

SOCaO

++−

FABRICACIÓN DE CEMENTOS

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS CEMENTOS

FRAGUADOFactores:

Tipo y composición del cementoRelación A/CCondiciones ambientalesCondiciones ambientales

Ensayos:1. Obtención de una pasta de consistencia normal

C=500g A=125cm3. Amasar pasta homogéneaMolde troncocónico aparato Vicat.4 min dejar caer sonda.5-7 mm la placa base y sonda.


FRAGUADOPrincipio de fraguado

Tiempo transcurrido desde que se acaba de añadir cemento al agua hasta que una aguja de 1.13 mm de diámetro penetra en la pasta hasta quedar a una distancia de entre 5 y 3mm del fondo del molde distancia de entre 5 y 3mm del fondo del molde troncocónico. T=20º C y 90% humedad

Final de fraguadoTiempo transcurrido desde que se acaba de añadir cemento al agua hasta que el accesorio anular auxiliar no deja marca en la pasta o la aguja penetra 0.5mm.


FRAGUADOSegún la RC-08 el fraguado del cemento debe cumplir las siguientes prescripciones

Rápido fraguadoMás finura de molidoMenos cantidad de agua de amasadoMás sequedad del aire

La presencia de materia orgánica retrasa el fraguado


EXPANSIÓNRiesgo de expansión tardía que puede tener un cemento fraguado debido a la hidratación de óxido de calcio y/o óxido de magnesio

Método de ensayo de estabilidad de volúmenes Método de ensayo de estabilidad de volúmenes (Agujas de Le Chatelier)

Pasta consistencia normalEl molde tiene elasticidad permite desplazar las

agujas hasta 17±2.5 mm 1. 24 h cámara húmeda. Li = distancia agujas2. 3 h agua ebullición y enfriar. Lf3. Lf-Li<10mm (RC-08)


RESISTENCIA MECÁNICAEnsayo sobre mortero normalizado

Arena normalizadaA/C =0.5

Probetas prismáticas de 4x4x16 cm3. Primero a Probetas prismáticas de 4x4x16 cm3. Primero a flexotracción y los trozos resultantes se rompen a compresión sobre superficie de 4x4 cm2

Roturas a los 2, 7, 28 días



FINURA DE MOLIDOLigado al valor hidráulico del cementoLos granos de cemento solo se hidratan una profundidad de 0.01mmEl cemento Portland debe estar finamente molido El cemento Portland debe estar finamente molido pero no en exceso

CARACTERISTICAS QUÍMICAS DE LOS CEMENTOS

� Perdida al fuego� Residuo insoluble� Composición del Clinker� Cal y magnesia libre

Contenido de SO� Contenido de SO3

� Calor de hidratación

TIPOS DE CEMENTO

TIPOS DE CEMENTO

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento pórtlandCEM IClase de resistencia (32.5, 42.5, 52.5)R (alta resistencia inicial) o N (resistencia inicial

normal)normal)Referencia de la norma EN 197-1

Ejemplo;EN 197-1 CEM I 42.5 R

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento pórtland con adicionesCEM II seguido de (/) y subtipo (A o B) (-)S ; escoria de horno altoD ; humo de síliceP ; puzolana naturalP ; puzolana naturalQ ; puzolana natural calcinadaV ; ceniza volante silíceaW ; ceniza volante calcáreaT ; esquistos calcinadosL ; caliza <0.50 de contenido de carbono orgánicoLL; caliza < 0.20 de contenido de carbono orgánico

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento pórtland con adicionesClase de resistencia (32.5, 42.5, 52.5)R (alta resistencia inicial) o N (resistencia inicial

normal)Referencia de la norma EN 197-1Referencia de la norma EN 197-1

Ejemplo;EN 197-1 CEM II/A-L 32.5 N

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento pórtland mixtoCEM II seguido de (/) y subtipo (A o B) (-)M ( las letras identificativas de los componentes

principales empleados como adición)Clase de resistencia (32.5, 42.5, 52.5)Clase de resistencia (32.5, 42.5, 52.5)R (alta resistencia inicial) o N (resistencia inicial

normal)Referencia de la norma EN 197-1

Ejemplo;EN 197-1 CEM II/A-M (S-V-L) 32.5 R

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento común con bajo calor de hidratación-LH al final de la designación

Ejemplo;EN 197-1 CEM II/A-L 32.5 N-LH

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento común con bajo calor de hidratación

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento con escorias de horno altoCEM III seguido de (/) y subtipo (A, B o C)Clase de resistencia (32.5, 42.5, 52.5)R (alta resistencia inicial) o N (resistencia inicial

normal)normal)Referencia de la norma EN 197-1

Ejemplo;EN 197-1 CEM III/B 32.5 N

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento con escorias de horno alto Baja resistencia inicialCEM III seguido de (/) y subtipo (A, B o C)Clase de resistencia (32.5, 42.5, 52.5)L (baja resistencia inicial)L (baja resistencia inicial)LH (en caso de que sea de Bajo calor de hidratación)Referencia de la norma EN 197-4

Ejemplo;EN 197-4 CEM III/B 32.5 LEN 197-4 CEM III/B 32.5 L-LH

TIPOS DE CEMENTO

� Cemento con escorias de horno alto

Baja resistencia inicial

TIPOS DE CEMENTO



TIPOS DE CEMENTO



TIPOS DE CEMENTO

� Cementos especiales de muy bajo calor de hidratación

TIPOS DE CEMENTO

� Cementos especiales de muy bajo calor de hidratación

VLH III, VLH IV, VLH V seguido de (/) y subtipo (A,B o C)

Resistencia nominal (22.5)Referencia de la norma UNE - EN 14216

Ejemplo;UNE-EN 14216 VLH IV /B (P) 22.5

TIPOS DE CEMENTO

� Cementos de aluminato de calcioCompuesto únicamente por clínker de cemento

de aluminato de calcioCACReferencia de la norma UNE - EN 14647Referencia de la norma UNE - EN 14647Ejemplo;

UNE-EN 14647 CACPropiedades;

Desarrolla resistencia a mucha mayor velocidad que el cemento pórtland.

TIPOS DE CEMENTO

� Cementos de aluminato de calcio

TIPOS DE CEMENTO

� Cementos de albaliñeríaClínker de cemento pórtland+componentes

inorgánicos+aditivos

TIPOS DE CEMENTO

� Cementos de albaliñeríaClínker de cemento pórtland+componentes

inorgánicos+aditivosMCClase de resistencia (5, 12.5, 22.5)Clase de resistencia (5, 12.5, 22.5)X no se incorpore un aditivo inclusor de aireReferencia de la norma UNE - EN 413-1

Ejemplo;EN 413-1 MC 12.5 X

TIPOS DE CEMENTO

� Cementos de albaliñería

TIPOS DE CEMENTO


TIPOS DE CEMENTO


CEMENTOS SUJETOS AL REAL DECRETO 1313/1988

� Cementos resistentes a los sulfatosIgual que los cementos comunes omitiendo CEM-LH un cemento de bajo calor de hidratación(/) SRReferencia de la norma UNE 80303-1Referencia de la norma UNE 80303-1

Ejemplo;I 42.5 R /SR UNE 80303-1I 42.5 N-LH/SR UNE 80303-1


� Cementos resistentes a los sulfatos


� Cementos resistentes el agua del mar

Igual que los cementos comunes omitiendo CEM-LH un cemento de bajo calor de hidratación(/) MRReferencia de la norma UNE 80303-2Referencia de la norma UNE 80303-2

Ejemplo;III/B 32.5 R/MR UNE 80303-2III/B 32.5 N-LH/MR UNE 80303-2


� Cementos resistentes el agua del mar


� Cementos blancosCementos comunes blancos

Igual que la designación de los cementos comunes BL sustituye CEM

Referencia de la norma UNE 80305Ejemplo;Ejemplo;

BL I 42.5 R UNE 80305

Cementos de albaliñeria blancos


� Cementos blancos

Cementos de albaliñeria blancosEjemplo;

BL I 22.5 X UNE 80305


� Cementos para usos especialesESP VI-IClase de resistencia (32.5N, 42.5N, 52.5N)Referencia de la norma UNE 80307

Ejemplo;ESP VI-I 32.5N UNE 80307


� Cementos para usos especiales

RECOMENDACIONES DE USO



� CEMENTOS RECOMENDADOS PARA CIMENTACIONES


� CEMENTOS RECOMENDADOS PARA OBRAS PORTUARIAS Y MARÍTIMAS


� CEMENTOS RECOMENDADOS PARA PRESAS


� CEMENTOS RECOMENDADOS PARA OBRAS HIDRAULICAS DISTINTAS DE LAS PRESAS


� CEMENTOS RECOMENDADOS PARA DETERMINDAS CIRCUNSTANCIAS DE HORMIGONADO


� CEMENTOS RECOMENDADOS SEGÚN LAS DIFERENTES CLASES DE EXPOSICIÓN


� CEMENTOS RECOMENDADOS PARA HORMIGONES A EMPLEAR EN FIRMES DE CARRETERAS, DE PUERTOS Y DE AEROPUERTOS


� CEMENTOS RECOMENDADOS PARA HORMIGONES A EMPLEAR EN APLICACIONES DE TIPO NO ESTRUCTURAL


� CEMENTOS RECOMENDADOS PARA MORTEROS DE ALBALIÑERIA

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