¿QUÉ ES EL HORMIGÓN DE CEMENTO?
Se llama hormigón de cemento a una material compuesto y de
origen artificial, conformado principalmente por un
aglomerante artificial y partículas de cierta resistencia
estructural.
Cuando se encuentra recién mezclado debe tener una
condición plástica, que facilite las operaciones indispensables
para su colocación en moldes y con el tiempo, debe adquirir
una cohesión y resistencia que lo hagan apto para su empleo,
en las obras de ingeniería.
La idea corriente es la de un hormigón de piedra y cemento,
mezcla que da por resultado un material con el cual se
pretende reconstruir la roca original y a veces, mejorar sus
propiedades.
¿POR QUÉ UNA TECNOLOGÍA DEL
HORMIGÓN?
El hormigón es fácilmente preparado por cualquier persona no
especializada, personaje que no sabe que ha dado origen a un
material que sufre numerosas transformaciones y reaccionará
según las condiciones en que fue elaborado, calidad de sus
materias primas y cuidados posteriores. El complejo
funcionamiento de éste material obliga diseñarlo con mayor
atención.
La elección de materias primas, equipos, organización de la
faena, disposición de controles, etc., son variables que deben
ser consideradas.
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¿POR QUÉ UNA TECNOLOGÍA DEL
HORMIGÓN?
El Hormigón que se prepara en obra debe cumplir con las
propiedades especificadas de acuerdo con la finalidad a que
se le destinará. Por ello es necesario un perfecto
conocimiento de los materiales, su dosificación, técnicas de
elaboración, colocación, cuidado, mantención y
funcionamiento.
DEFINICIÓN DE HORMIGÓN
„¥
Concepto General:
Todo producto o masa fabricado con un medio cementante.
„¥
Concepto Particular:
Material de construcción compuesto por mezcla homogénea de
materiales pétreos inertes y cemento hidráulico.
„¥
Presencia de los componentes:
„z
Aglomerantes 15-20 %
„z Áridos granulares 60-80 %
„z Agua 10-15 %
„z Aire atrapado 1-2 %
„z
Aditivos y adiciones proporción variable.
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CEMENTO HIDRÁULICO
Es un material aglomerante que en estado pastoso y con
consistencia adecuada, se pueden moldear y adherirse fácilmente a
otros materiales, uníéndolos entre sí y protegíéndolos. Además al
endurecerse alcanzan resistencias mecánicas considerables.
Es un producto de origen mineral, fabricado con una alta tecnología,
que se usa para unir firmemente diversos tipos de materiales de
construcción, permitiendo hacer edificaciones resistentes y
durables.
Se presenta como un polvo fino gris que, mezclado con agua, forma
una pasta que endurece tanto bajo agua como al aire. Está
considerado como un aglomerante hidráulico por necesitar agua
para su fraguado.
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CEMENTO HIDRÁULICO
Es obtenido mediante un proceso de fabricación que utiliza
dos materias primas principales: caliza y un componente rico
en sílice, constituido normalmente por arcilla o
eventualmente una escoria de alto horno.
Estos componentes se mezclan en proporciones adecuadas y
se someten a un proceso de fusión en un horno rotatorio, del
cual se obtiene un material granular denominado clínquer,
CEMENTO HIDRÁULICO
El clínquer se muele en molinos de bolas hasta convertirlo en
polvo fino, adiciónándose en esta etapa una porción de yeso
(5% de su peso), destinado a regular el proceso de fraguado
de la pasta de cemento, la que de otra manera endurecería
en forma casi instantánea. Este cemento obtenido se
denomina cemento Pórtland.
Durante la molienda se pueden adicionar otros productos
naturales o artificiales, constituyendo así los Cementos
Pórtland con adiciones o Especiales.
Entre las adiciones más utilizadas están las puzolanas y las
escorias de alto horno.
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CEMENTO HIDRÁULICO
Fabricación del cemento
El proceso básico de fabricación del cemento es
relativamente simple, existen dos métodos para la
elaboración del cemento, ellos son el método vía húmeda y
el método vía seca.
En la fabricación de cemento se pueden diferenciar cuatro
procesos:
1. Extracción de materias primas
2. Fabricación del clínquer
3. Molienda del cemento
4. Envasado
CEMENTO HIDRÁULICO
1. Extracción de materias primas
– Caliza
– Arcillas
– Adiciones: Puzolana o escoria de alto horno
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CEMENTO HIDRÁULICO
2. Fabricación de clínquer
„¥
Tratamiento de las materias primas
– Harneado.
– Chancado.
– Homogeneización.
– Secado.
– Almacenamiento
„¥
Dosificación de materias primas
%Calizas + %Arcillas + %Adiciones ———-> Tº ———–>Clínquer
„¥
Molienda de crudo
Reducción de tamaño de las partículas a un estado
pulverulento, para que puedan reaccionar químicamente
durante la clinquerización.
„¥
Homogeneización
Mezclar los distintos materiales, a tal punto que en cualquier
punto de la mezcla que se tome, deben estar presentes los
componentes en las proporciones previstas.
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„¥
Clinquerización
Los materiales homogeneizados se calientan en el horno,
hasta llegar a la temperatura de fusión (1400 a 1500°C).
Para calcinar los materiales se pueden utilizar hornos
verticales u hornos rotatorios, siendo estos últimos los más
usados.
CEMENTO HIDRÁULICO
3. Molienda de cemento
La molienda consiste en reducir el clínquer, yeso y otros
componentes a un polvo fino . Se realiza en molinos de bolas,
que consisten en tubos cilíndricos divididos en dos o tres
cámaras que giran a gran velocidad con diversos tamaños de
bolas en su interior.
El producto final, es almacenado en silos de hormigón, los
cuales disponen de equipos adecuados para mantener el
cemento en agitación y así se evita la separación por
decantación de los granos gruesos o la aglomeración.
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CEMENTO HIDRÁULICO
4. Envasado
El cemento se puede despachar en bolsas de papel o a
granel.
Las bolsas de papel son de 42.5 kg y deben cumplir con
ciertos requisitos de resistencia e impermeabilidad.
El transporte a granel se hace por lo general en depósitos
metálicos y herméticos, en cuyo caso la descarga se realiza
con inyección de aire.
FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DE LA PASTA
El cemento al ser mezclado con agua forma una pasta, que
tiene la propiedad de rigidizarse progresivamente hasta
constituir un sólido de creciente dureza y resistencia.
Estas carácterísticas son causadas por un proceso físicoquímico
derivado de la reacción química del agua con el
clínquer y que en su primera etapa incluye la disolución en
agua de los compuestos anhidros del cemento, formando
compuestos hidratados.
El endurecimiento de la pasta de cemento muestra
particularidades que son de interés para el desarrollo de
obras de ingeniería:
La reacción química producida es exotérmica, con
desprendimiento de calor, especialmente en los primeros
días.
Durante su desarrollo se producen variaciones de volumen de
acuerdo a la humedad del ambiente.
Al principio la consistencia de la mezcla es fluida pero con el
tiempo la pasta se va rigidizando, a este proceso se le llama
fraguado del cemento.
„¥
Fraguado inicial, el cual se produce aproximadamente a las
3 o 4 horas.
„¥
Fraguado final, el cual se produce aproximadamente a las
10 a 12 horas, en este tiempo la pasta de cemento se ha
endurecido totalmente.
El fraguado inicial y final se verifican por medio de pruebas de
penetración con el aparato de Vicat
TIEMPO DE FRAGUADO
Es el tiempo que transcurre entre el instante en que el cemento
se mezcla con agua para formar una pasta y el momento en que
la pasta pierde la plasticidad.
Se determina con el aparato de Vicat y la determinación
consiste en hacer penetrar una aguja de 1 mm² de superficie
con un peso de 300 gramos, en la pasta de consistencia normal
colocada en un molde determinado.
Al momento en que la aguja se detiene a 4 mm del fondo, se le
considera como tiempo de principio de fraguado y cuando la
aguja deja sólo una impresión, se considera como fin de
fraguado (Nch 152)
CONSISTENCIA NORMAL
Es el resultado de mezclar una cantidad de cemento con una cantidad
de agua expresada como porcentaje del peso del cemento, que
confiere a la pasta una cierta plasticidad, la que se determina con la
sonda de Tetmayer.
Se considera que la pasta tiene una consistencia normal cuando la
sonda, de 1 cm de diámetro y 300 g de peso, se detiene a 6 mm del
fondo. (Nch 151)
RESISTENCIAS MECÁNICAS
Los cementos deben ser capaces de lograr resistencias iguales o
superiores a las determinadas por las normas, en probetas preparadas
con un mortero cuyos componentes, fabricación, conservación y
ensayos están normalizados (NCh 158).
FINURA
El tamaño de los granos del cemento está comprendido entre
2 y 150 micrones.
Los granos menores de 3 micrones se hidratan casi instantáneamente
al entrar en contacto con el agua.
Los granos superiores a 60 micrones son prácticamente inertes, ya
que su hidratación es extremadamente lenta.
1 micrón = 1metro / 1.000.000
La velocidad de hidratación es directamente proporcional a la
finura del cemento.
A mayor finura mayor velocidad de hidratación.
CEMENTOS EN Chile
La Nch 148 clasifica los cementos nacionales según su
composición y resistencia (grado) en la forma que se
indica en las tablas siguientes:
Clasificación de los Cementos Nacionales
Denominación: Proporción de los Componentes
Cemento Clínquer
+ yeso
Puzolana Escoria alto
horno
Pórtland 100 % — —
Portand puzolánico „d70 % < 30 % —
Pórtland siderúrgico „d 70 % — < 30 %
Puzolánico 50 70 30 50 % —
Siderúrgico 25 – 70 — 30 75%
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CEMENTO HIDRÁULICO
Tiempo de fraguado Resistencia a la
compresión
Resistencia mínima
a la flexión
GRADO Inicial
Mínimo
minutos
Final
Máximo
horas
7 días
kg/cm²
28 días
kg/cm²
7 días
kg/cm²
28 días
kg/cm²
Corriente 60 12 180 250 35 45
Alta
Resistencia
45 10 250 350 45 55
CEMENTO HIDRÁULICO
¿Qué es la puzolana?
„¥
Son sustancias que en sí mismas no tienen propiedades
aglomerantes, pero que reaccionan con la cal a la
temperatura ambiente para formar compuestos estables
insolubles con propiedades aglomerantes.
„¥
La puzolana reacciona con la cal del cemento, la cuál es
liberada en las reacciones de hidratación.
Propiedades
„¥
Buenas propiedades de resistencia química e
impermeabilidad.
„¥
Bajo calor de hidratación.
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CEMENTO HIDRÁULICO
¿Qué son las escorias de alto horno?
„¥
La escoria es un subproducto de la fabricación del hierro en
el alto horno. Es una combinación de los componentes
arcillosos del mineral de hierro con la caliza que se emplea
como fundente.
„¥
La escoria granulada, sin embargo, no tiene realmente
propiedades aglomerantes, o si las tiene son muy débiles.
Necesita un activador (cal o cemento).
CEMENTO HIDRÁULICO
Propiedades
„¥
Las propiedades de los cementos siderúrgicos son similares
en general a la de los cementos puzolánicos, aunque varían
en intensidad.
„¥
En general la escoria da más resistencia que la puzolana.
„¥
Las resistencias iniciales son menores que otros cementos,
aunque a mayor plazo igualan o superan al Pórtland.
„¥
Tiene alta estabilidad volumétrica.
„¥
Su tiempo de fraguado es normal.
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CEMENTO HIDRÁULICO
Clasificación por grado de los cementos nacionales (según Nch 148)
Fabricante
Pórtland Con agregado Siderúrgico Con agregado Puzolánico
Grado
Corriente
Grado Alta
Resistencia
Grado
Corriente
Grado Alta
Resistencia
Grado
Corriente
Grado Alta
Resistencia
Cementos Bío
Bío
Bío Bío
Especial
Siderúrgico
Bío Bío Alta
Resistencia
Inicial
Bío Bío
Especial
Puzolánico
Bío Bío Alta
Resistencia
Cementos
Inacesa (Bío
Bío)
Inacesa
Especial
Inacesa Alta
Resistencia
Cementos
Melón
Melón Súper
Melón
Especial
Melón Extra
Melón Plus
Cementos
Polpaico
Polpaico
Pórtland
Polpaico
Especial
Polpaico 400
Polpaico ARI
Cementos La
Uníón (San
Juan)
Cemento
Especial
Cemento ARI
¿QUE CUIDADOS DEBEMOS TENER CON EL
CEMENTO EN OBRA?
ALMACENAMIENTO Y
CONSERVACIÓN
a Las bodegas deben ser
ventiladas para impedir la
acumulación de humedad.
Los pisos pueden ser
radieres de hormigón,
embaldosados o entablados.
En este último caso el piso
debe quedar por lo menos a
10 cm. Del suelo.
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b No se debe apilar
más de 12 sacos
para evitar la
compactación del
cemento, y estar
separadas unos
50 cm. De las
paredes y entre
sí, para facilitar
su manejo y
ventilación.
31
c El cemento se
debe usar por
estricto orden
de llegada a la
obra, para evitar
que algunas
partidas
permanezcan
mucho tiempo
en ella.
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TRANSPORTE A
HORMIGONERA
Levante los
sacos poniendo
las manos por
debajo y
soportando
ambos extremos.
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Transportar los
sacos
apoyándolos
de plano sobre
los hombros o
sobre el medio
de transporte
usado, en este
caso sin dejar
extremos
colgando.
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No deje caer los
sacos sobre
sus bordes o
extremos y
verifique que las
superficie
de apoyo esté libre
de objetos
que puedan
romper el saco.
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