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• Josue Mendez

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Agua de mezcla para concreto Prof. Silvia jaubert

Funciones del agua en la mezcla de concreto: 1. Permitir la hidratación del cemento 2. Hacer la mezcla manejable

Norma general: Se considera que el agua es adecuada para producir mortero o concreto si su composición química indica que es apta para el consumo humano (sin importar si ha tenido un tratamiento preliminar o no) Casi cualquier agua que pueda beberse y que no tenga un sabor y olor notable sirve para la mezcla. (sin embargo, el agua que sirve para preparar mezclas no necesariamente sirve para beberla)

• Existen aguas no potables que también se pueden utilizar  Se puede emplear agua dudosa, pero verificando su desempeño  Afectaciones de las impurezas en el agua: o Tiempo de fraguado o Resistencia del concreto o Manchado o Eflorescencia o Corrosión del refuerzo o Inestabilidad del volumen o Reducción de la durabilidad

Si se emplea agua dudosa se deben verificar

• resistencia a los 7 días (al menos 90% de la resistencia de los especímenes preparados con agua potable) • tiempo de fraguado.

• Carbonato alcalino y bicarbonato: Tiene efecto en los tiempos de fraguado, además en grandes cantidades afectan la resistencia del concreto. • Cloruro: Producen corrosión de la armadura • Sulfato: Reacciones expansivas potenciales y deterioración • Sales inorgánicas: (manganeso, estaño, cinc, cobre y plomo) Pueden causar una significante reducción de la resistencia y grandes variaciones del tiempo de fraguado. • Agua de mar: No usar esta agua en la preparación de concretos reforzados con acero. (produce corrosión) Si el concreto no lleva refuerzo y es para aplicaciones marítimas, se deben emplear cementos especiales.

Aguas negras: Si el agua residual se diluye en un buen sistema de tratamiento, reduciendo la concentración de materia orgánica, puede ser usada en la mezcla Impurezas orgánicas: Pueden afectar el tiempo de fraguado y la resistencia última del concreto. Las aguas muy coloridas, con olor apreciable o con algas verdes o marrones deben ser analizadas antes de ser usadas. Azúcar: Una pequeña cantidad retarda el fraguado. En cantidades más grandes acelera el fraguado y bajar la resistencia a los 28 días. Interacción con los aditivos: Algunos compuestos del agua pueden afectar el desempeño y la eficiencia de ciertos aditivos. *Tomado del Capítulo 4 PCA

Cemento

Cemento calcáreo: Mezcla de materiales calcáreos y arcilla, que combinados a altas temperaturas forman el Clinker. El Clinker más sulfato de calcio dihidratado como regulador de fraguado, producen el cemento hidraúlico El clínker se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 y 1450 °C. El clínker es el producto del horno que se muele para fabricar el cementoPortland.

Cemento hidraúlico: fragua y endurece en presencia de agua (ejemplo: cemento Portland)

Cales: este término contempla todos los productos que resultan de la calcinación de piedras calizas ricas en carbonatos de cálcicos dependiendo de su clasificación se distinguen como: cales áreas y cales hidráulicas. Cal aérea: Se produce a partir de la calcinación de piedra caliza. No fragua con el agua sino que se ridigiza Cal hidraúlica: Material aglomerante que permite fraguar en presencia de agua

EGIPTO

Se utilizan ladrillos adobe colocados en forma regular pegados con un capa de arcilla del Río Nilo

GRECIA

En el año 500 A.C. se inicia con la producción de morteros a base de cal. Iniciaron utilizando materiales a base de cal como aglomerantes entre piedras y ladrillos y como material para una capa de revestimiento de calizas porosas usualmente usadas en la construcción

ROMANOS

Perfeccionaron el uso de puzolanas como material cementante. Construyeron acueductos, muros, el teatro en Pompeya, el Coliseo y el Panteón en Roma

SIGLO XVIII, INGLATERRA

John Smeaton (primer ingeniero civil de la historia). Descubrió que las calizas impuras y blandas, con contenido de material arcilloso, producían los mejores cementos hidraúlicos. Él empleó este cemento combinado con la puzolanda, en la reconstrucción del faro de Eddystone en el Canal de la Mancha, Inglaterra

JOSEPH ASPDIN

Albañil inglés. Se le atribuye la invención del

Cemento Portland.

En 1924 obtiene la patente del producto. Lo llamó Portland ya que producía un concreto con color semejante a la caliza natural que se explotaba en las islas de Protland en el Canal de la Mancha. A mitad del siglo XIX, se exporto de Inglaterra a otras partes del mundo En1871, se produce el primer cemento en EEUU, en Copley Pensylvania En Lationoamérica la producción inició a finales del siglo XIX y principios del XX En Costa Rica, en 1962, INCSA (Holcim) inicia a explorar y ya en 1964 se produce el primer cemento en Costa Rica

Proceso de producción del cemento Portland 1. Explotación de canteras: se extrae la caliza y arcilla de las canteras. Se realizan actividades de perforación, voladura, carga, transporte, trituración y almacenamiento. 2. Trituración: partículas de hasta 1m de diámetro, se reducen a 10cm como tamaño máximo y se trasladan mediante bandas transportadoras a un depósito donde la caliza y arcilla se almacenan por separado.

3. Secamiento y quebrantamiento primario: una secadora rotatoria cilíndrica es la encargada del secamiento primario de la arcilla, luego un quebrador secador lleva al mínimo la humedad y reduce el tamaño a 2,5cm máximo. 4. Molienda de crudo: un molino de bolas de circuito cerrado y separador dinámico se encarga de reducir aún más el tamaño delas partículas hasta alcanzar el crudo que es sumamente fino.

5. Precalentado y cocción: el crudo se calienta y funde a temperaturas que aumentan progresivamente. 6. Enfriamiento: la temperatura del Clinker al salir del horno es de aproximadamente 1400°C y se reduce en poco tiempo a 120°C.

7. Molienda: las partículas del Clinker que salen del horno poseen diámetros entre 1,5 a 3 cm, por lo que deben ser molidas hasta alcanzar la finura deseada. 8. Control de calidad y despacho: se analiza experimentalmente la química y propiedades físicas y mecánicas del cemento producido. Finalmente el cemento se almacena ya sea en granel, tanques graneleros o bolsas de plástico.

Proceso de fabricación del cemento vía seca

Composición de los cementos hidráulicos Los siguientes son compuestos básicos del cemento Portland y de otros tipos de cemento: • Cal • Sílice • Alúmina • Hierro • Yeso • Magnesio • Alcalis

Compuestos principales del Clinker:  Silicato tricálcico (C3S): Da la resistencia inicial a la pasta  Silicato bicálcico (C2S): Proporciona resistencia final a la pasta  Aluminato tricálcico (C3A): Es el compuesto de fraguado más rápido y el que genera mayor calor de hidratación. (tiene aspectos no tan positivos en el concreto, pero se mantiene como componente ya que disminuye los costos de producción del cemento al reducir el tiempo de formación del Clinker, además confiere resistencia inicial al cemento hidratado)  Aluminoferrita tetracálcica (C4AF): Contiene poco o ningún valor cementante. Da el color grisáceo al cemento

Además de estos cuatro compuestos, el cemento puede contener álcalis y cal libre que pueden incidir negativamente en su resistencia y durabilidad si no se controla la cantidad permisible. Aspectos en que inciden los álcalis: A. Aceleran el fraguado B. Incrementan la contracción por secado C. Pueden llegar a reaccionar concierto tipo de agregado silicio, dando lugar a grandes entumecimientos

Hidratación del cemento portland: 1. Primera etapa: se caracteriza por la formación de hidróxido de calcio y de estringita a temperatura ambiente, ocurre inmediatamente después del inicio del amasado (3 a 10 min) 2. Segunda etapa: arranca una hora después con la formación de pequeñísimos cristales con tubosidades de silicato de calcio hidratado (tobermorita). 3. Tercera etapa: se extiende hasta la hidratación total y los poros existentes se llenan con los productos de la hidratación que se producen en cada caso.

*Es indispensable que la pasta endurecida en evolución siempre disponga de agua para su total hidratación

Propiedades del cemento Portland Para caracterizar al cemento de uso general, antes de su empleo en construcción , son de interés las siguientes pruebas.        

ASTM C187: Consistencia normal de un cemento hidráulico ASTM C191: Tiempo de fraguado por aguja Vicat ASTM C430: Finura por malla N°325 ASTM C115:Finura por turbidímetro de Wagner ASTM C204: Finura por permeámetro de Blaine ASTM C109: Resistencia a compresión en morteros de cemento hidráulico ASTM C151: Expansión en autoclave ASTMC188: Densidad del cemento hidráulico

Tipos de Cemento Portland Tipo I: el cemento portland tipo I es el normal, usado en la construcción de obras de hormigón en general, viviendas, edificaciones, estructuras, etc, se utiliza cuando las especificaciones de construcción, no indican el uso de otro tipo de cemento.

Tipo II: El cemento Portland tipo II tienen una resistencia media a los ataques de sulfatos, con o sin calor moderado de hidratación, se usa en obras de construcción en general y en construcciones expuestas a la acción modera de los sulfatos, o que requieren un calor de hidratación moderado, cuando así este consignado en las especificaciones de construcción, por lo general es el cemento utilizado en la realización de tuberías de hormigón y puentes. Su precio es muy similar al cemento portland tipo I.

Tipo III: el Cemento Portland tipo III, alcanza una resistencia inicial alta, su resistencia a la compresión a los 3 días, es igual a la resistencia a la compresión en siete días de los cementos tipos I y II. Es usado cuando se necesita un hormigón que debe ser desencofrado antes de los 28 días y recibirá cargas muy pronto, como en el caso de los elementos prefabricados o construcciones de emergencia.

Tipo IV: El Cemento Portland tipo IV es usado cuando se necesita un bajo calor de hidratación sin producirse dilataciones durante la etapa de fraguado. El calor desprendido durante la hidratación se produce más lento. Es utilizado en estructuras de hormigón muy grandes, como los diques. Tipo V: El Cemento Portland tipo V es usa en la construcción de elementos y obras que necesiten una resistencia elevada al ataque concentrado de sulfatos y álcalis, como en las alcantarillas, canales de conducción e infraestructuras portuarias.

Los cementos Portland Tipos IA, IIA y IIIA tienen la misma composición que los tipos I, II y III normales. La única diferencia es que los tipos IA, IIA, IIIA, tienen un agente incorporador de aire que se muele en la mezcla. La incorporación de aire debe cumplir con la especificación opcional de mínimo y máximo que se encuentra en el manual de la ASTM. Estos tipos sólo están disponibles en el este de Estados Unidos y Canadá, la incorporación de aire a este tipo de cementos, mejora la resistencia a la congelación cuando hay bajas temperaturas.

Aspectos a contemplar durante el almacenamiento de cemento: 1. No se recomienda estibarlo más allá de 15 días, pues con el tiempo de almacenaje pierde resistencia mecánica. 2. Debe de estar separado de las paredes por lo menos 40 cm. 3. Debe estar separado del piso por los menos 40cm. 4. Altura de estibación no mayor a 2m.

Otros aspectos a considerar según el ICCyC

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