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• Jhonny Amanés

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ALUMNO

:

JHONNY AMANES AYMA

CARRERA

:

INGENIERIA CIVIL

CURSO

:

QUIMICA

TEMA

:

INDUSTRIA DEL CEMENTO -CONCRETO

CICLO

:

III

AÑO 2012

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INTRODUCCIÓN

El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma. .Esta combinación de características es la razón principal por la que es un material de construcción tan popular para exteriores. Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa moderna, un paso vehicular semicircular frente a una residencia, o una modesta entrada delantera, el concreto proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos. En la forma de caminos y entradas, el concreto nos conduce a nuestro hogar, proporcionando un sendero confortable hacia la puerta. Además de servir a nuestras necesidades diarias en escalones exteriores, entradas y caminos, el concreto también es parte de nuestro tiempo libre, al proporcionar la superficie adecuada para un patio. El concreto de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo. Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de concreto, se introduce de manera simultánea un quinto participante representado por el aire. La mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa plástica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmente pierde esta característica hasta que al cabo de algunas horas se torna rígida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo sólido, para convertirse finalmente en el material mecánicamente resistente que es el concreto endurecido. La representación común del concreto convencional en estado fresco, lo identifica como un conjunto de fragmentos de roca, globalmente definidos como agregados, 2

dispersos en una matriz viscosa constituida por una pasta de cemento de consistencia plástica. Esto significa que en una mezcla así hay muy poco o ningún contacto entre las partículas de los agregados, característica que tiende a permanecer en el concreto ya endurecido. Consecuentemente con ello, el comportamiento mecánico de este material y su durabilidad en servicio dependen de tres aspectos básicos: 1. Las características, composición y propiedades de la pasta de cemento, o matriz cementante, endurecida. 2. La calidad propia de los agregados, en el sentido más amplio. 3. La afinidad de la matriz cementante con los agregados y su capacidad para trabajar en conjunto. En el primer aspecto debe contemplarse la selección de un cementante apropiado, el empleo de una relación agua/cemento conveniente y el uso eventual de un aditivo necesario, con todo lo cual debe resultar potencialmente asegurada la calidad de la matriz cementante. En cuanto a la calidad de los agregados, es importante adecuarla a las funciones que debe desempeñar la estructura, a fin de que no representen el punto débil en el comportamiento del concreto y en su capacidad para resistir adecuadamente y por largo tiempo los efectos consecuentes de las condiciones de exposición y servicio a que esté sometido. Finalmente, la compatibilidad y el buen trabajo de conjunto de la matriz cementante con los agregados, depende de diversos factores tales como las características físicas y químicas del cementante, la composición mineralógica y petrográfica de las rocas que constituyen los agregados, y la forma, tamaño máximo y textura superficial de éstos. De la esmerada atención a estos tres aspectos básicos, depende sustancialmente la capacidad potencial del concreto, como material de construcción, para responder adecuadamente a las acciones resultantes de las condiciones en que debe prestar servicio. Pero esto, que sólo representa la previsión de emplear el material potencialmente adecuado, no basta para obtener estructuras resistentes y durables, pues requiere conjugarse con el cumplimiento de previsiones igualmente eficaces en cuanto al diseño, especificación, construcción y mantenimiento de las propias estructuras. 3

Hoy en día la tecnología del concreto ha dejado de ser una ciencia joven, la gran cantidad de trabajos de investigación durante este periodo respalda esta afirmación, actualmente los concretos no son fabricados solo con agregados, agua y cemento, existen adiciones minerales y aditivos químicos, que ya han pasado a formar parte de una mezcla de concreto convencional. Los concretos de alto desempeño concreto translucidos son quizás la mejor representación de la evolución de la tecnología del concreto, sus características optimizadas simplemente hacen de estos concretos se los más adecuados para gran cantidad de aplicaciones. En el medio hispano existe la falsa afirmación que un concreto de alto desempeño es solo aquel que posee la característica de alta resistencia y mejorada durabilidad, sin embargo la definición de concretos de alto desempeño es mucho más amplia y alcanza a gran variedad de concretos, pudiendo ser un concreto de alto desempeño aquel concreto optimizado en su costo y trabajabilidad, que cumple los requerimientos de resistencia y durabilidad; en el presente trabajo se realiza el estudio de los denominados concretos de alto desempeño. Durante la pasada década a decir de destacados investigadores, la tecnología del concreto alcanzo su punto más alto de desarrollo, esto debido principalmente a dos puntos principales: ·

El desarrollo de tecnologías especiales, las cuales no hubieran sido posibles de

lograr sin el desarrollo alcanzado por la industria química de aditivos. ·

El desarrollo de modelos con aproximaciones coherentes, racionales y

científicamente fundadas para caracterizar las propiedades del concreto. Esto conjuntamente con el desarrollo de programas que permiten implementar esto modelos y hacer su uso muy sencillo. Esperamos que el siguiente trabajo fortalezca el conocimiento que se tiene sobre el concreto translucido. Que cambie nuestra forma de ver como al concreto tradicional opaco en uno translucido. En mundo cambiante que vinimos, en donde no hay barredas, en donde el hombre hace realidad sus anhelos y los concrete. Mejorando el medio en donde vivimos, haciendo edificio ecológico o edificios verdes También amplié los conocimientos sobre los diversos tipos de materiales utilizado en la industria de la construcción

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Así mismo nos orienta sobre los adecuados usos y aplicación que se deben de dar, para tener no solo comodidad sino también seguridad. Conoceremos diferentes técnicas modernas y elaboración del concreto translúcido.

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INDUSTRIA DEL CEMENTO

OBJETIVOS Dar a conocer este nuevo producto para así por usar o ejemplar, según los requerimiento dé cada obra. Crear ambientes con mayor iluminación, en ambientes cerrados. También Reducción en el uso de luz artificial, lo que permitiría una disminución en las emisiones de gases de efecto invernadero. Comparación del concreto translucido con el concreto tradicional. Y la comparación de dos productos que existen en el mercado unos de ellos es translucido y el otro se asemeja a la translucidez.

CONCEPTOS BÁSICOS ¿QUÈ ES CONCRETO? El concreto puede ser definido como una mezcla de dos componentes agregados y pasta. La pasta compuesta de cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada), para formar así, una masa semejante a la de una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. El concreto es el material de construcción más utilizado en todo el mundo por su versatilidad y maleabilidad (viviendas, edificios, puentes, bóvedas, carreteras, etc.)

INGREDIENTES DEL CONCRETO. El concreto fresco es una mezcla semilíquida de cemento portland, arena (agregado fino), grava o piedra triturada (agregado grueso) yagua. Mediante un proceso llamado hidratación, las partículas del cemento reaccionan químicamente con el agua y el concreto se endurece y se convierte en un material durable. Cuando se mezcla, se hace el vaciado y se cura de manera apropiada, el concreto forma estructuras sólidas capaces de soportar las temperaturas extremas del invierno y del verano sin requerir de mucho mantenimiento. El material que se utilice en la preparación del concreto afecta la facilidad con que pueda vaciarse y con la que se le pueda dar el acabado; 6

también influye en el tiempo que tarde en endurecer, la resistencia que pueda adquirir, y lo bien que cumpla las funciones para las que fue preparado. Además de los ingredientes de la mezcla de concreto en sí misma, será necesario un marco o cimbra y un refuerzo de acero para construir estructuras sólidas. La cimbra generalmente se construye de madera y puede hacerse con ella desde un sencillo cuadrado hasta formas más complejas, dependiendo de la naturaleza del proyecto. El acero reforzado puede ser de alta o baja resistencia, características que dependerán de las dimensiones y la resistencia que se requieran. El concreto se vacía en la cimbra con la forma deseada y después la superficie se alisa y se le da el acabado con diversas texturas.

ELABORACIÒN DEL CEMENTO: 1) Materias primas: Las materias primas fundamentales son las rocas calcáreas y las arcillas. Estas que se extraen de yacimientos a cielo abierto. La otra materia prima que se utiliza es el yeso, que se incorpora en el proceso de la molienda, para regular el tiempo de fraguado.

2) Proceso de elaboración: El proceso consiste en tomar las rocas calcáreas y las arcillas en proporciones adecuadas y molerlas intensivamente, de manera que el compuesto de la caliza (CaO) se vincule íntima y homogéneamente con los compuestos de la arcilla (SiO2, AL203 y Fe2O3). El producto resultante denominado polvo crudo ingresa al horno y egresa como clinker. El proceso se completa con la molienda conjunta del clinker y yeso, obteniendo el cemento portland. Trituración primaria: Los bloques de rocas calcáreas y las arcillas provenientes de las canteras, ingresan a la trituradora primaria quedando reducidas a tamaños inferiores a los 10 cm. Trituración secundaria: Ingresa el material proveniente de la trituradora primaria y sale con tamaños máximos inferiores a 2,5 cm 7

Molienda: El material resultante de la trituradora secundaria ingresa a un molino, resultando un producto impalpable, denominado polvo crudo. Homogeneización: Con el fin de alcanzar la unión íntima de los compuestos, se somete al polvo crudo a un mezclado intensivo, por medio de ciclones de aire. Calcinación: El polvo crudo ingresa al horno, elevándose la temperatura hasta alcanzar los 1450 ºC, en donde se produce una fusión incipiente del producto resultante, denominado clinker. Molienda: Finalmente, el clinker conjuntamente con el yeso se muele hasta obtener el Cemento Portland Se utilizan dos métodos de manufactura: los procesos mojado y seco. En ambos procesos se prefiere el circuito cerrado pulverizado en preparación de los materiales crudos que el circuito abierto de pulverizado, porque en el primero las partículas pequeñas o finos son colados y los gruesos del material son regresados; mientras que en el segundo, el material crudo es molido continuamente lo que significa que en lo más fino se consigue el valor deseado. El proceso mojado fue desplazado por un tiempo por el proceso en seco, pero actualmente empieza a ser adaptado por nuevas plantas debido al control más exacto y el mezclado de los materiales crudos con sus proporciones. El material sólido después de un secado abrumador, es reducido a un estado fino de división en un tubo mojado o molino de pelota y pasa por un slurry o lechada a través de un clasificador de balón o colador. El slurry es bombeado a tanques correctivos donde unas aspas hacen una mezclan homogénea y permite los ajustes finales en la composición.

FIG 1 Proceso Mojado con molinos en circuito cerrado.

Este slurry es filtrado en un filtro rotatorio continuo y alimentado al horno. El proceso en seco se aplica especialmente a los cementos de roca natural y para la mezcla de roca con cal y esquisto o pizarra. En este proceso los materiales son bruscamente molidos en molinos con mandíbulas, seguido de molinos rotatorios; después son secados, reducidos de tamaño y aún más molidos en un molino de tubo. Este material secado, es decir, en polvo, se alimenta directamente a los hornos rotatorios donde 8

toman lugar las reacciones químicas. El calor es provisto por aceite quemado, gas natural, carbón pulverizado usando aire precalentado del enfriamiento del clinker.

Los hornos del proceso en seco pueden ser de 150 ft y en el proceso mojado los hornos son de 300 a 500 ft, con esto vemos que no son hornos muy comunes. El diámetro interno usualmente es de 8 a 15 ft y tienen una rotación de ½ a 2 rpm dependiendo del tamaño; están un poco inclinados para que los materiales alimentados en la parte superior viajen lentamente a la parte baja tomando de 2 a 3 horas.

Operaciones unitarias, procesos unitarios: Esencialmente las operaciones unitarias preparan los materiales crudos en las proporciones necesarias y el estado físico propio de la finura y contacto íntimo tal que 9

las reacciones químicas (procesos unitarios) pueden tomar parte en la temperatura de calcinación en el horno para formar, por doble descomposición o neutralización, los siguientes componentes: Fórmula

Nombre

Abreviatura.

2CaO.SiO2

Silicato

dicálcico

C2S

3CaO.SiO2

Silicato

tricálcico

C3S

3CaO.Al2O2

Aluminato

4CaO.Al2O3.Fe2O3 MgO

tricálcico

Aluminoferrito En

tetracálcico estado

C3A C4AF libre.

K2O y Na2O formando pequeños montículos de varios componentes con CaO, Al2O3, SiO2 y SO3 También toman lugar otras reacciones, tal como deshidratación y descarbonización o calcinación de la piedra de cal, ambos siendo endotérmicos con valores de 380 y 665 BTU/lb respectivamente. La formación del clinker es exotérmica con un valor probable de 200 BTU/lb de clinker. Sin embargo, la consumación del carbón indica 3000 o 4000BTU/lb de clinker. Este calor es despedido del horno en las reacciones siguientes: Temperatura de Reacción Intercambio de calor.100ºC Evaporación de agua libre Endotérmica: 500ºC Evaporación de agua combinada Endotérmica con la arcilla: 900ºC Evaporación del dióxido de carbono Endotérmica del carbonato de calcio: 900ºC – 1200ºC Reacción principal entre la Exotérmica cal y la arcilla: 1250ºC – 1280ºC Principio de formación del Endotérmica líquido: 1280ºC y más Formación de más líquidos Probablemente y componentes endotérmica. Se debe notar que más de las reacciones en el horno proceden en las fases sólidas y en el final ocurre la fusión incipiente. Todas estas reacciones con aprovechadas en la "quema de cemento". Para obtener una gran economía de calor, las operaciones unitarias se usan para remover parte del agua del slurry. Algunos procesos usan filtros de slurry y espesadores Dorr. Algunos otros adjuntos comunes para los hornos rotatorios son los separadores ciclónicos de polvos y precipitadores Cottrel. Los calentadores de calor 10

de desecho algunas veces se utilizan para conservar el calor y son, particularmente, salvadores o guardadores en el proceso en seco, donde los gases de desecho del horno son más calientes que los que provienen del horno en el proceso mojado que puede ser de 800oC. Debido a que el revestimiento del horno tenía que resistir abrasiones severas y ataque químico a altas temperaturas en la zona del clinker y que el cambio del revestimiento refractario es difícil; comúnmente se usa ladrillo de superalúmina y ladrillo de supermagnesio; sin embargo si solo se utiliza cemento Portland, es satisfactorio.

CEMENTANTES EN GENERAL Los cementantes que se utilizan para la fabricación del concreto son hidráulicos, es decir, fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua, aún estando inmersos en ella, característica que los distingue de los cementantes aéreos que solamente fraguan y endurecen en contacto con el aire. Los principales cementantes hidráulicos son las cales y cementos hidráulicos, algunas escorias y ciertos materiales con propiedades puzolánicas. De acuerdo con el grado de poder cementante y los requerimientos específicos de las aplicaciones, estos cementantes pueden utilizarse en forma individual o combinados entre sí. Al referirse específicamente al concreto convencional, como se emplea en la construcción, resultan excluidas las cales hidráulicas, por lo cual solo procede considerar los cementos, las escorias, los materiales puzolánicos y sus respectivas combinaciones. Por otra parte, bajo la denominación genérica de cementos hidráulicos existen diversas clases de cemento con diferente composición y propiedades, en cuya elaboración intervienen normalmente las materias primas. El cemento no es lo mismo que el concreto, es uno de los ingredientes que se usan en él. Sus primeros usos datan de los inicios de 1800 y, desde entonces, el cemento portland se ha convertido en el cemento más usado en el mundo. Su inventor le dio ese nombre porque el concreto ya curado es del mismo color que una piedra caliza que se obtiene cerca de Portland, Inglaterra. Este tipo de cemento es una mezcla de caliza quemada, hierro, sílice y alúmina, y las fuentes más comunes donde se pueden obtener estos materiales son el barro, la piedra caliza, esquisto y mineral de hierro. 11

Esta mezcla se mete a un horno de secar y se pulveriza hasta convertirlo en un fino polvo, se empaca y se pone a la venta. Existen cinco tipos de cemento portland, cada uno con características físicas y químicas diferentes.

CEMENTOS CON CLINKER PORTLAND Todos los cementos para concreto hidráulico que se producen en Perú son elaborados a base de clinker portland, por cuyo motivo se justifica centrar el interés en éste y en los cementos a que da lugar.

Cementos portland simples, mezclados y expansivos Para la elaboración del clinker portland se emplean materias primas capaces de aportar principalmente cal y sílice, y accesoriamente óxido de fierro y alúmina, para lo cual se seleccionan materiales calizos y arcillosos de composición adecuada. Estos materiales se trituran, dosifican, muelen y mezclan íntimamente hasta su completa homogeneización, ya sea en seco o en húmedo. La materia prima así procesada, ya sea en forma de polvo o de lodo, se introduce en hornos rotatorios donde se calcina a temperaturas del orden de 1400 C, hasta que alcanza un estado de fusión incipiente. En este estado se producen las reacciones químicas requeridas y el material se subdivide y aglutina en fragmentos no mayores a 6 cm, cuya forma se regulariza por efecto de la rotación del horno. A este material fragmentado, resultante de la calcinación, se le denomina clinker portland. Una vez frío, el clinker se muele conjuntamente con una reducida proporción de yeso, que tiene la función de regular el tiempo de fraguado, y con ello se obtiene el polvo fino de color gris que se conoce como cemento portland simple. Además durante, la molienda, el clinker puede combinarse con una escoria o un material puzolánico para producir un cemento mezclado portland-escoria o portland-puzolana, o bien puede molerse con determinados materiales de carácter sulfo-calcio-aluminoso para obtener los llamados cementos expansivos. También es factible incorporar aditivos durante la molienda del clinker, siendo de uso frecuente los auxiliares de molienda y los inclusores de aire. Estos últimos dan por resultado los cementos inclusores de aire para concreto, cuyo empleo es bastante común en EUA pero no se acostumbra en Perú. 12

De conformidad con lo anterior, a partir del clinker portland es posible fabricar tres principales grupos o clases de cementos hidráulicos para la elaboración de concreto: 1) Los cementos portland propiamente dichos, o portland simples, moliendo solamente el clinker y el yeso sin componentes cementantes adicionales. 2) Los cementos portland mezclados, combinando el clinker y el yeso con otro cementante, ya sea este una escoria o una puzolana. 3) Los cementos expansivos que se obtienen añadiendo al clinker otros componentes especiales de carácter sulfatado, cálcico y aluminoso. El primer grupo constituye los cementos que se han utilizado tradicionalmente para la fabricación del concreto hidráulico en el país. Los del segundo grupo son cementos destinados al mismo uso anterior, y cuya producción se ha incrementado en los últimos 20 años, al grado que actualmente representan más de la mitad de la producción nacional. Finalmente, los cementos del tercer grupo son más recientes y aún no se producen regularmente en Perú, si bien su utilización tiende a aumentar en EUA para las llamadas estructuras de concreto de contracción compensada. Así, mediante ajustes en la composición química del clinker, o por medio de la combinación con otros cementantes, o por la adición al clinker de ciertos materiales especiales, es factible obtener cementos con características y propiedades adecuadas para cada uso específico del concreto hidráulico.

OTROS CEMENTOS CON CLINKER PORTLAND En el país se producen otros cementos a base de clinker portland para usos diferentes a la fabricación de concreto hidráulico convencional, siendo principalmente los que a continuación se mencionan.

A) Cemento blanco El clinker portland para este cemento se produce seleccionando materias primas con muy bajas proporciones, e incluso nulas, de hierro y manganeso, y de acuerdo con su composición química puede ser clasificado como portland tipo lo tipo III. Se le destina principalmente a trabajos arquitectónicos y decorativos, en donde no se requieren grandes consumos de cemento, ya que su precio es relativamente alto.

B) Cemento para pozo petrolero 13

Para las lechadas, morteros y concretos que se emplean en los trabajos de perforación y mantenimiento de pozos petroleros y geotérmicos, deben utilizarse cementantes cuyos tiempos de fraguado sean adecuados a las condiciones de colocación ya las elevadas temperaturas y presiones que en el sitio existan. Con esta finalidad, en las Especificaciones API se reglamentan seis diferentes clases de cemento, aplicables de acuerdo con la profundidad de colocación en el pozo. En el país se produce en forma limitada un cemento para esta aplicación. A falta de este cemento, en condiciones poco severas puede suplirse con un cemento portland tipo II de producción normal, junto con aditivos reguladores del fraguado añadidos en obra. Por el contrario, en condiciones muy rigurosas de presión y temperatura, puede ser necesario emplear cementos distintos al portland como los que eventualmente se elaboran en EUA mediante una mezcla de silicato dicálcico y sílice finamente molida.

C) Cemento de mampostería El cemento de mampostería se emplea en la elaboración de morteros para aplanados, junto de bloques y otros trabajos similares, por cuyo motivo también se le denomina cemento de albañilería. Dos características importantes de este cemento son su plasticidad y su capacidad para retener el agua de mezclado. Tomando en cuenta que sus requisitos de resistencia son comparativamente menores que los del portland, esas características suelen fomentarse con el uso de materiales inertes tales como caliza y arcilla, que pueden molerse conjuntamente con el clinker o molerse por separado y mezclarse con el cemento portland ya elaborado. La Especificación ASTM considera tres tipos de cemento de mampostería (N, S y M) con tres diferentes niveles de resistencia. En Perú se produce normalmente un solo tipo de este cemento, cuyos requisitos son equiparables a los del cemento de nivel inferior de resistencia (tipo N) reglamentado por la ASTM.

AGREGADOS: Llamados también áridos, son un conjunto de partículas de origen natural o artificial; que pueden ser tratados o elaborados y cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados por la Norma Técnica Peruana 400.011. Los agregados pueden constituir hasta las tres cuartas partes en volumen, de una mezcla típica de concreto; razón por la cual haremos un análisis minucioso y detenido de los agregados utilizados en la zona.

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Los

agregados finos

y

gruesos

deberán ser

manejados

como

materiales

independientes. Los agregados seleccionados deberán ser procesados, transportados manipulados, almacenados y dosificados.

AGREGADO GRUESO La grava o agregado grueso es uno de los principales componentes del concreto, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos resultados en la preparación de estructuras de concreto. El agregado grueso estará formado por roca o grava triturada obtenida de las fuentes previamente seleccionadas y analizadas en laboratorio, para certificar su calidad. El tamaño mínimo será de 4.8mm. El agregado grueso debe ser duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraños o de polvo, los cuales, en caso de presentarse, deberán ser eliminados mediante un procedimiento adecuado, como por ejemplo el lavado. La forma de las partículas más pequeñas del agregado grueso de roca o grava triturada deberá ser generalmente cúbica y deberá estar razonablemente libre de partículas delgadas, planas o alargadas en todos los tamaños.

AGREGADO FINO Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51 mm. (3/8") y queda retenido en el tamiz 74 um. (Nº200). El agregado fino deberá cumplir con los siguientes requerimientos: - El agregado fino puede consistir de arena natural o manufacturada, o una combinación de ambas. Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular, duro, compactas y resistentes. - El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales, u otras sustancias dañinas.

PROPIEDADES: 15

TRABAJABILIDAD: La facilidad de colocar, consolidar y acabar al concreto recién mezclado se denomina trabajabilidad. El concreto debe ser trabajable pero no se debe segregar excesivamente. El sangrado es la migración del agua hacia la superficie superior del concreto recién mezclado provocada por el asentamiento de los materiales como arena y piedra dentro de la masa. El asentamiento es consecuencia del efecto combinado del la vibración y de la gravedad.

RESISTENCIA: La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm2) a una edad de 28 días se le designe con el símbolo f"c. La resistencia del concreto a la compresión es una propiedad física fundamental, y es frecuentemente empleada en los cálculos para diseño de puentes, de edificios y otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene una resistencia a la compresión entre 210 y 350 kg/cm2. La resistencia a la flexión del concreto se utiliza generalmente al diseñar pavimentos y otras losas sobre el terreno. La resistencia a la compresión se puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una vez que entre ellas se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del elemento en cuestión. La resistencia a la flexión, es también llamada modulo de ruptura. El valor de la resistencia a la tensión del concreto es aproximadamente de 8% a 12% de su resistencia a compresión y a menudo se estima como 1.33 a 1.99 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión. La resistencia a la torsión para el concreto está relacionada con el modulo de ruptura y con las dimensiones del elemento de concreto. La resistencia al cortante del concreto puede variar desde el 35% al 80% de la resistencia a compresión. La correlación existe entre la resistencia a la compresión y resistencia a flexión, tensión, torsión, y cortante, de acuerdo a los componentes del concreto y al medio ambiente en que se encuentre. 16

El modulo de elasticidad, denotando por medio del símbolo E, se puedes definir como la relación del esfuerzo normal la deformación correspondiente para esfuerzos de tensión o de compresión por debajo del límite de proporcionalidad de un material. Para concretos de peso normal, E fluctúa entre 140,600 y 422,000 kg/cm cuadrado. Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación Agua-Cemento y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratación. Estos factores también afectan a la resistencia a flexión y a tensión, así como a la adherencia del concreto con el acero.

CONSISTENCIA: Está definida por el grado de humedecimiento de la mezcla, depende principalmente de la cantidad de agua usada.

SEGREGACIÓN (Cangrejera): Es una propiedad del concreto fresco, que implica la descomposición de este en sus partes constituyentes o lo que es lo mismo, la separación del Agregado Grueso del Mortero. Es un fenómeno perjudicial para el concreto, produciendo en el elemento llenado, bolsones de piedra, capas arenosas, cangrejeras, etc. La segregación es una función de la consistencia de la mezcla, siendo el riesgo mayor cuanto más húmeda es esta y menor cuando más seca lo es. En el proceso de diseño de mezclas, es necesario tener siempre presente el riesgo de segregación, pudiéndose disminuir este, mediante el aumento de finos (cemento o Agregado fino) de la consistencia de la mezcla. Generalmente procesos inadecuados de manipulación y colocación son las causas del fenómeno de segregación en las mezclas. La segregación ocurre cuando parte del concreto se mueve más rápido que el concreto adyacente, por ejemplo, el traqueteo de las carretillas con ruedas metálicas tiende a producir que el agregado grueso se precipite al fondo mientras que la lechada asciende a la superficie. Cuando se suelta el concreto de alturas mayores de 1/2 metro el efecto es similar. También se produce segregación cuando se permite que el concreto corra por canaletas, sobre todo si estas presentan cambios de dirección. 17

El excesivo vibrado (meter y sacar) de la mezcla produce segregación.

EXUDACIÓN (Estado Plástico): Se define como el ascenso de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie como consecuencia de la sedimentación de los sólidos. Este fenómeno se presenta momentos después de que el concreto ha sido colocado en el encofrado. La exudación puede ser producto de una mala dosificación de la mezcla, de un exceso de agua en la misma, de la utilización de aditivos, y de la temperatura, en la medida en que a mayor temperatura mayor es la velocidad de exudación. La exudación es perjudicial para el concreto, pues como consecuencia de este fenómeno la superficie de contacto durante la colocación de una capa sobre otra puede disminuir su resistencia debido al incremento de la relación agua cemento en esta zona.

DURABILIDAD: El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgaste, a los cuales estará sometido en el servicio. Gran parte de los daños por intemperie sufrido por el concreto pueden atribuirse a los ciclos de congelación y descongelación.

SELECCION DEL CEMENTO APROPIADO Disponibilidad en el mercado nacional En el proceso para definir y especificar el concreto potencialmente idóneo para cada aplicación en particular, es de trascendental importancia la definición del cemento apropiado, ya que de éste dependerán significativamente las características y propiedades de la matriz cementante y por consiguiente del concreto. Para poder proceder de manera realista en este aspecto, es necesario primero hacer un recuento de las clases y tipos de cementos para concreto hidráulico que efectivamente se producen, o pueden producirse, en las fábricas de cemento del país, incluyendo sus respectivas características, usos indicados y normas aplicables. Además de los cementos ahí mencionados, también está normalizado el cemento de escoria destinado principalmente a morteros de albañilería, cuya producción está discontinuada. 18

CARACTERÌSTICAS ESENCIALES DEL CEMENTO La influencia que el cemento portland ejerce en el comportamiento y propiedades de la pasta cementante y del concreto, derivan fundamentalmente de la composición química del clinker y de su finura de molienda. En el caso de los cementos portlandpuzolana, habría que añadir a esos dos factores los referentes a las características físicas y químicas de la puzolana y el contenido de ésta en el cemento.

COMPOSICIÒN QUÌMICA Una vez que el agua y el cemento se mezclan para formar la pasta cementante, se inicia una serie de reacciones químicas que en forma global se designan como hidratación del cemento. Estas reacciones se manifiestan inicialmente por la rigidización gradual de la mezcla, que culmina con su fraguado, y continúan para dar lugar al endurecimiento y adquisición de resistencia mecánica en el producto. Aun cuando la hidratación del cemento es un fenómeno sumamente complejo, existen simplificaciones que permiten interpretar sus efectos en el concreto. Con esto admitido, puede decirse que la composición química de un clinker portland se define convenientemente mediante la identificación de cuatro compuestos principales, cuyas variaciones relativas determinan los diferentes tipos de cemento portland: Silicato tricálcico 3CaO SiO2 C3S Silicato dicálcico 2CaO SiO2 C2S Aluminato tricálcico 3CaO A1203 C3A Aluminoferrito tetracálcico 4CaO A1203 Fe203 C4AF En términos prácticos se concede que los silicatos de calcio (C3S y C2S) son los compuestos más deseables, porque al hidratarse forman los silicatoB hidratados de calcio (S-H-C) que son responsables de la resistencia mecánica y otras propiedades del concreto. Normalmente, el C3S aporta resistencia a corto y mediano plazo, y el C2S a mediano y largo plazo, es decir, se complementan bien para que la adquisición de resistencia se realice en forma sostenida. El aluminato tricálcico (C3A) es tal vez el compuesto que se hidrata con mayor rapidez, y por ello propicia mayor velocidad en el fraguado y en el desarrollo de calor de hidratación en el concreto. Asimismo, su presencia en el cemento hace al concreto 19

más susceptible de sufrir daño por efecto del ataque de sulfatos. Por todo ello, se tiende a limitarlo en la medida que es compatible con el uso del cemento. Finalmente, el Aluminoferrito tetracálcico es un compuesto relativamente inactivo pues contribuye poco a la resistencia del concreto, y su presencia más bien es útil como fundente durante la calcinación del clinker y porque favorece la hidratación de los otros compuestos. Conforme a esas tendencias de carácter general, durante la elaboración del clinker portland en sus cinco tipos normalizados, se realizan ajustes para regular la presencia de dichos compuestos de la siguiente manera: I Sin características especiales Sin ajustes específicos en este aspecto II Moderados calor de hidratación y resistencia a los sulfatos Moderado C3A III Alta resistencia rápida Alto C3S IV Bajo calor de hidratación Alto C2S, moderado C3A V Alta resistencia a los sulfatos Bajo C3A Otro aspecto importante relativo a la composición química del clinker (y del cemento portland) se refiere a los álcalis, óxidos de sodio (Na2O) y de potasio (K2O), cuyo contenido suele limitarse para evitar reacciones dañinas del cemento con ciertos agregados en el concreto. Esto ha dado motivo para el establecimiento de un requisito químico opcional, aplicable a todos los tipos de cemento portland, que consiste en ajustar el contenido de álcalis totales, expresados como Na2o, a un máximo de 0.60 por ciento cuando se requiere emplear el cemento junto con agregados reactivos.

FINURA DE MOLIENDA En la determinación del proceso industrial adecuado para la molienda del cemento, intervienen factores técnicos y económicos que deben conciliarse. En el aspecto técnico interesa principalmente definir el grado de finura que debe darse al cemento para que cumpla especificaciones de acuerdo con su tipo, pero sin dejar de considerar también los efectos secundarios que la finura del cemento puede inducir en el comportamiento del concreto, tanto en estado fresco como ya endurecido. El grado de finura del cemento tiene efectos ambivalentes en el concreto. Al aumentar la finura el cemento se hidrata y adquiere resistencia con más rapidez, y también se manifiesta mayor disposición en sus partículas para mantenerse en suspensión en la pasta recién mezclada, lo cual es ventajoso para la cohesión, manejabilidad y 20

capacidad de retención de agua en las mezclas de concreto. Como contrapartida, una finura más alta representa mayor velocidad en la generación de calor y mayor demanda de agua de mezclado en el concreto, cuyas consecuencias son indeseables porque se traducen en mayores cambios volumétricos de los concretos y posibles agrietamientos en las estructuras. En el caso de los cementos portland, debe dárseles una finura de molienda adecuada para cumplir con los valores especificados en cuanto a superficie especifica y resistencia a compresión, salvo el tipo III en que no se reglamenta la superficie especifica porque se sobreentiende que requiere mayor finura que los otros tipos para cumplir con la función de obtener alta resistencia a edad temprana. En cuanto a la finura de molienda de los cementos portland-puzolana, se especifican requisitos relativos al residuo en la criba F 0.045 y a la superficie especifica; sin embargo, la norma ASTM, no especifica requisitos en estos aspectos y solamente requiere que se realicen e informen resultados de ambas determinaciones con cierta frecuencia. Es decir, el criterio de la norma ASTM propende a conceder a estos resultados más bien valor informativo de uniformidad que de aceptación o rechazo, lo cual puede interpretarse como que no los considera índices decisivos para juzgar la calidad del cemento portland-puzolana. Cuando se fabrica cemento portland simple, prácticamente se muele un solo material (clinker) que es relativamente homogéneo y de dureza uniforme, de manera que al molerlo se produce una fragmentación y pulverización gradual que se manifiesta en el cemento por curvas de granulometria continua, no bastante que la molienda se prolongue para incrementar la finura como sucede en la fabricación del tipo III. En tales condiciones, Id superficie especifica es un buen índice de la finura del cemento y de sus efectos correspondientes en el concreto. Una consecuencia práctica de ello es que si se comparan dos cementos portland del mismo tipo y con igual superficie especifica, suele manifestarse poca diferencia en sus requerimientos de agua al elaborar el mismo concreto, aún siendo los que no se reglamenta la superficie especifica porque se sobreentiende que requiere mayor finura que los otros tipos para cumplir con la función de obtener alta resistencia a edad temprana. En cuanto a la finura de molienda de los cementos portland-puzolana, se especifican requisitos relativos al residuo en la criba F 0.045 (No 325, ASTM) ya la superficie especifica; sin embargo, la norma ASTM no especifica requisitos en estos aspectos y solamente requiere que se realicen e informen resultados de ambas determinaciones con cierta frecuencia. Es decir, el criterio de la norma ASTM propende a conceder a estos 21

resultados más bien valor informativo de uniformidad que de aceptación o rechazo, lo cual puede interpretarse como que no los considera índices decisivos para juzgar la calidad del cemento portland-puzolana. Cuando se fabrica cemento portland simple, prácticamente se muele un solo material (clinker) que es relativamente homogéneo y de dureza uniforme, de manera que al molerlo se produce una fragmentación y pulverización gradual que se manifiesta en el cemento por curvas de granulometria continua, no obstante que la molienda se prolongue para incrementar la finura como sucede en la fabricación del tipo III. En tales condiciones, la superficie específica es un buen índice de la finura del cemento y de sus efectos correspondientes en el concreto. Una consecuencia práctica de ello es que si se comparan dos cementos portland del mismo tipo y con igual superficie especifica, suele manifestarse poca diferencia en sus requerimientos de agua al elaborar el mismo concreto. No ocurre lo mismo cuando se fabrican cementos portland-puzolana, debido a que se muelen conjuntamente dos materiales de diferente naturaleza (clinker y puzolana) con distinto grado de uniformidad y dureza, a lo cual debe añadirse la diversidad de materiales puzolánicos y de proporciones que se emplean para fabricar esta clase de cemento. La principal fuente de puzolanas naturales en el país son las rocas de origen volcánico, muchas de las cuales son tobas que presentan menor grado de dureza que el clinker portland. Debido a ello, cuando se les muele conjuntamente, su fragmentación y pulverización evoluciona con distinta rapidez e intensidad, dando por consecuencia la mezcla de dos materiales con diferente finura que en la determinación de la superficie específica produce resultados dudosos. Por otra parte, ya que el clinker debe molerse hasta llegar a un punto que le permita cumplir al cemento especificaciones de resistencia, resulta que en este punto la fracción puzolánicas puede alcanzar una finura muy elevada. La manifestación más evidente de ello es que los cementos elaborados con puzolanas que se comportan así en la molienda, tienden a requerir altos consumos de agua de mezclado en el concreto, con marcadas diferencias en este aspecto cuando se comparan cementos de distinta procedencia.

CEMENTOS RECOMENDABLES POR SUS EFECTOS EN EL CONCRETO

22

Las condiciones que deben tomarse en cuenta para especificar el concreto idóneo y seleccionar el cemento adecuado para una obra, pueden determinarse por la indagación oportuna de dos aspectos principales: 1) las características propias de la estructura y de los equipos y procedimientos previstos para construirla. 2) las condiciones de exposición y servicio del concreto, dadas por las características del medio ambiente y del medio de contacto y por los efectos previsibles resultantes del uso destinado a la estructura. Existen diversos aspectos del comportamiento del concreto en estado fresco o endurecido, que pueden ser modificados mediante el empleo de un cemento apropiado, para adecuar los a los requerimientos específicos dados por las condiciones de la obra. Las principales características y propiedades del concreto que pueden ser influidas y modificadas por los diferentes tipos y clases de cemento, son las siguientes: 

Cohesión y manejabilidad



Concreto Pérdida de revenimiento fresco



Asentamiento y sangrado



Tiempo de fraguado



Adquisición de resistencia mecánica



Concreto Generación de calor endurecido



Resistencia al ataque de los sulfatos



Estabilidad dimensional (cambios volumétricos)



Estabilidad química (reacciones cemento-agregados)

En algunos aspectos la influencia del cemento es fundamental, en tanto que en otros resulta de poca importancia porque existen otros factores que también influyen y cuyos efectos son más notables. No obstante, es conveniente conocer y tomar en cuenta todos los efectos previsibles en el concreto, cuando se trata de seleccionar el cemento apropiado para una obra determinada.

A) EFECTOS EN EL CONCRETO FRESCO: Cohesión y manejabilidad La cohesión y manejabilidad de las mezclas de concreto son características que contribuyen a evitar la segregación y facilitar el manejo previo y durante su colocación en las cimbras. Consecuentemente, son aspectos del comportamiento del concreto 23

fresco

que

adquieren

relevancia

en

obras

donde

se

requiere

manipular

extraordinariamente el concreto, o donde las condiciones de colocación son difíciles y hacen necesario el uso de bomba o el vaciado por gravedad. Prácticamente, la finura es la única característica del cemento que puede aportar beneficio a la cohesión y la manejabilidad de las mezclas de concreto, por tanto, los cementos de mayor finura como el portland tipo III o los portland-puzolana serían recomendables en este aspecto. Sin embargo, existen otros factores con efectos más decisivos para evitar que las mezclas de concreto segreguen durante su manejo y colocación. Entre tales factores puede mencionarse la composición granulométrica y el tamaño máximo del agregado, el consumo unitario de cementante, los aditivos inclusores de aire y el diseño de la mezcla de concreto.

Pérdida de revenimiento Este es un término que se acostumbra usar para describir la disminución de consistencia, o aumento de rigidez, que una mezcla de concreto experimenta desde que sale de la mezcladora hasta que termina colocada y compactada en la estructura. Lo ideal en este aspecto sería que la mezcla de concreto conservara su consistencia (o revenimiento) original durante todo este proceso, pero usualmente no es así y ocurre una pérdida gradual cuya evolución puede ser alterada por varios factores extrínsecos, entre los que destacan la temperatura ambiente, la presencia de sol y viento, y la manera de transportar el concreto desde la mezcladora hasta el lugar de colado, todos los cuales son aspectos que configuran las condiciones de trabajo en obra. Para unas condiciones de trabajo dadas, la evolución de la pérdida de revenimiento también puede resultar influida por factores intrínsecos de la mezcla de concreto, tales como la consistencia o fluidez inicial de ésta, la humedad de los agregados, el uso de ciertos aditivos y las características y contenido unitario del cemento. La eventual contribución de estos factores intrínsecos, en el sentido de incrementar la pérdida normal de revenimiento del concreto en el lapso inmediato posterior al mezclado, es como se indica: 1) Las mezclas de consistencia más fluida tienden a perder revenimiento con mayor rapidez, debido a la evaporación del exceso de agua que contienen.

24

2) El empleo de agregados porosos en condición seca tiende a reducir pronto la consistencia inicial, por efecto de su alta capacidad para absorber agua de la mezcla. 3) El uso de algunos aditivos reductores de agua y superfluidificantes acelera la pérdida de revenimiento, como consecuencia de reacciones indeseables con algunos cementos. 4) El empleo de cementos portland-puzolana cuyo componente puzolánico es de naturaleza porosa y se muele muy finamente, puede acelerar notablemente la pérdida de revenimiento del concreto recién mezclado al producirse un resecamiento prematuro provocado por la avidez de agua de la puzolana. En relación con esos dos últimos factores, lo conveniente es verificar oportunamente que exista compatibilidad entre el aditivo y el cemento de uso previsto y, en el caso del cemento portland-puzolana, realizar pruebas comparativas de pérdida de revenimiento con un cemento portland simple de uso alternativo. Es importante no confundir la pérdida normal de revenimiento que toda mezcla de concreto exhibe en la primera media hora subsecuente al mezclado, con la rápida rigidizaci6n que se produce en pocos minutos como consecuencia del fenómeno de falso fraguado en el cemento. Para evitar esto último, es recomendable seleccionar un cemento que en pruebas de laboratorio demuestre la inexistencia de falso fraguado, o bien especificar al fabricante el requisito opcional de que el cemento no presente falso fraguado.

Asentamiento y sangrado En cuanto el concreto queda en reposo, después de colocarlo y compactarlo dentro del espacio cimbrado, se inicia un proceso natural mediante el cual los componentes más pesados (cemento y agregados) tienden a descender en tanto que el agua, componente menos denso, tiende a subir. A estos fenómenos simultáneos se les llama respectivamente asentamiento y sangrado, y cuando se producen en exceso se les considera indeseables porque provocan cierta estratificación en la masa de concreto, según la cual se forma en la superficie superior una capa menos resistente y durable por su mayor concentración de agua. Esta circunstancia resulta particularmente inconveniente en el caso de pavimentos de concreto y de algunas estructuras hidráulicas cuya capa superior debe ser apta para resistir los efectos de la abrasión mecánica e hidráulica.

25

Los principales factores que influyen en el asentamiento y el sangrado del concreto son de orden intrínseco, y se relacionan con exceso de fluidez en las mezclas, características deficientes de forma, textura superficial y granulometría en los agregados (particularmente falta de finos en la arena) y reducido consumo unitario y/o baja finura en el cementante. Consecuentemente, las medidas aplicables para moderar el asentamiento y el sangrado consisten en inhibir la presencia de dichos factores, para lo cual es pertinente: 1) Emplear mezclas de concreto con la consistencia menos fluida que pueda colocarse satisfactoriamente en la estructura, y que posea el menor contenido unitario de agua que sea posible, inclusive utilizando aditivos reductores de agua si es necesario. 2) Utilizar agregados con buena forma y textura superficial y con adecuada composición granulométrica; en especial, con un contenido de finos en la arena que cumpla especificaciones en la materia. 3) Ensayar el uso de un aditivo inclusor de aire, particularmente cuando no sea factible cumplir con la medida anterior. 4) Incrementar el consumo unitario de cemento y/o utilizar un cemento de mayor finura, como el portland tipo III o los portland-puzolana. En relación con esta última medida, es un hecho bien conocido la manera como se reduce la velocidad de sangrado de la pasta al aumentar la superficie específica del cemento. Sin embargo, existe el efecto opuesto ya mencionado en el sentido de que un aumento de finura en el cemento tiende a incrementar el requerimiento de agua de mezclado en el concreto. Por tal motivo, es preferible aplicar esta medida limitadamente seleccionando el cemento apropiado por otras razones más imperiosas y, si se presenta problema de sangrado en el concreto, tratar de corregirlo por los otros medios señalados, dejando el cambio de cemento por otro más fino como última posibilidad. Para fines constructivos se considera que el tiempo medido desde que se mezcla el concreto hasta que adquiere el fraguado inicial, es el lapso disponible para realizar todas las operaciones inherentes al colado hasta dejar el concreto colocado y compactado dentro del espacio cimbrado. De esta manera, este lapso previo al fraguado inicial adquiere importancia práctica pues debe ser suficientemente amplio para permitir la ejecución de esas operaciones en las condiciones del trabajo en obra, pero no tan amplio como para que el concreto ya colocado permanezca demasiado tiempo sin fraguar, ya que esto acarrearía dificultades de orden técnico y económico. 26

La duración del tiempo de fraguado del concreto depende de diversos factores extrínsecos dados por las condiciones de trabajo en obra, entre los que destaca por sus efectos la temperatura. En condiciones fijas de temperatura, el tiempo de fraguado puede experimentar variaciones de menor cuantía derivadas del contenido unitario, la clase y la finura del cemento. Así, por ejemplo, tienden a fraguar un poco más rápido: a) las mezclas de concreto de alto consumo de cemento que las de bajo consumo. b) las mezclas de concreto de cemento portland simple que las de cemento portlandpuzolana las mezclas de concreto de cemento portland tipo III que las de portland tipo II. Sin embargo, normalmente estas variaciones en el tiempo de fraguado son de poca significación práctica y no justifican hacer un cambio de cemento por este solo concepto. Influencia del cambio de cemento en el proceso de fraguado de la seguido por medio de su resistencia eléctrica. Otro aspecto relacionado con la influencia del cemento sobre el tiempo de fraguado del concreto, se refiere al uso que frecuentemente se hace de aditivos con el fin de alargar ese tiempo en situaciones que lo requieren, como es el caso de los colados de grandes volúmenes de concreto, particularmente cuando se realizan en condiciones de alta temperatura ambiental. Hay antecedentes en el sentido de que algunos aditivos retardadores del fraguado pueden reaccionar adversamente con ciertos compuestos del cemento, ocasionando una rigidez prematura en la mezcla que dificulta su manejo. Para prevenir este inconveniente, es recomendable

verificar

mediante

pruebas

efectuadas

anticipadamente,

el

comportamiento del concreto elaborado con el cemento y el aditivo propuestos.

B) EFECTOS EN EL CONCRETO ENDURECIDO: Adquisición de resistencia mecánica Conforme se expuso previamente, la velocidad de hidratación y adquisición de resistencia de los diversos tipos de cemento portland depende básicamente de la composición química del clinker y de la finura de molienda. De esta manera, un cemento con alto contenido de silicato tricálcico (C3S) y elevada finura puede producir mayor resistencia a corto plazo, y tal es el caso del cemento tipo III de alta resistencia rápida. En el extremo opuesto, un cemento con alto contenido de silicato dicálcico (C2S) y finura moderada debe hacer más lenta la adquisición inicial de resistencia y consecuente generación de calor en el concreto, siendo este el caso del cemento tipo 27

IV. Dentro de estos límites de comportamiento, en cuanto a la forma de adquirir resistencia, se ubican los otros tipos de cemento portland. En cuanto a los cementos portland-puzolana, su adquisición inicial de resistencia suele ser un tanto lenta debido a que las puzolanas no aportan prácticamente resistencia a edad temprana. Por otra parte, resulta difícil predecir la evolución de resistencia de estos cementos porque hay varios factores que influyen y no siempre se conocen, como son el tipo de clinker con que se elaboran y la naturaleza, calidad y proporción de su componente puzolánico. De acuerdo con las tendencias mostradas puede considerarse que, para obtener el beneficio adecuado de resistencia de cada tipo y clase de cemento en función de sus características, lo conveniente es especificar la resistencia de proyecto del concreto a edades que sean congruentes con dichas características. Consecuentemente, estas edades pueden ser como sigue: Tipo de cemento que se Edad recomendable para especificar emplea en el concreto la resistencia de proyecto Portland III 14 ó 28 días Portland I, II y V 28 ó 90 días Portland-puzolana 90 días, o más En ausencia de cemento tipo III, cuya disponibilidad en el mercado local es limitada, puede emplearse cemento tipo I junto con un aditivo acelerante, previa verificación de su compatibilidad y efectos en el concreto, tanto en lo que se refiere a su adquisición de resistencia como a la durabilidad potencial de la estructura. También es posible adelantar la obtención de la resistencia deseada en el concreto, proporcionando la mezcla para una resistencia potencial más alta, ya sea aumentando el consumo unitario de cemento, o empleando un aditivo reductor de agua para disminuir la relación agua/cemento.

Generación de calor En el curso de la reacción del cemento con el agua, o hidratación del cemento, se produce desprendimiento de calor porque se trata de una reacción de carácter exotérmico. Si el calor que se genera en el seno de la masa de concreto no se disipa con la misma rapidez con que se produce, queda un remanente que al acumularse incrementa la temperatura de la masa. 28

El calentamiento del concreto lo expande, de manera que posteriormente al enfriarse sufre una contracción, normalmente restringida, que genera esfuerzos de tensión capaces de agrietarlo. La posibilidad de que esto ocurra tiende a ser mayor a medida que aumenta la cantidad y velocidad de generación de calor y que disminuyen las facilidades para su pronta disipación. Es decir, el riesgo de agrietamiento de origen térmico se incrementa cuando se emplea un cemento de alta y rápida hidratación, como el tipo III, y las estructuras tienen gran espesor. Obviamente, la simultaneidad de ambos factores representa las condiciones pésimas en este aspecto. Consecuentemente con lo anterior, una de las medidas recomendables cuando se trata de construir estructuras voluminosas de concreto consiste en utilizar cementos que comparativamente generen menos calor de hidratación. En la Tabla 1.6 se reproducen datos del Informe ACI 225 R(16) relativos al calor de hidratación calculado para diversos tipos de cementos portland actuales. En lo referente a los cementos portland-puzolana, su calor de hidratación depende del tipo de clinker que contiene y de la actividad y proporción de su componente puzolánico. De manera general se dice que una puzolana aporta aproximadamente la mitad del calor que genera una cantidad equivalente de cemento. Por consiguiente, cuando se comparan en este aspecto dos cementos, uno portland y otro portlandpuzolana elaborados con el mismo clinker, puede esperarse en el segundo una disminución del calor de hidratación por una cantidad del orden de la mitad del que produciría el clinker sustituido por la puzolana, si bien es recomendable verificarlo mediante prueba directa porque hay casos en que tal disminución es menor de lo previsto. Para establecer un criterio de clasificación de los cementos portland en cuanto a generación de calor, es pertinente definir ciertos límites. Así, haciendo referencia al calor de hidratación a 7 días de edad, en el portland tipo IV que por definición es de bajo calor puede suponer se alrededor de 60 cal/g; en el extremo opuesto se ubica el portland tipo III con un calor del orden de 100 cal/g, ya medio intervalo se sitúa el portland tipo II sin requisitos especiales con un calor cercano a 80 cal/g, y al cual se le considera de moderado calor de hidratación. En las condiciones actuales de la producción local, solamente es factible disponer de los cementos portland tipo II y portland-puzolana, para las estructuras de concreto en que se requiere moderar el calor producido por la hidratación del cemento. Sobre esta base, y considerando dos grados de moderación. 29

Resistencia al ataque de los sulfatos El concreto de cemento portland es susceptible de sufrir daños en distinto grado al prestar servicio en contacto con diversas substancias químicas de carácter ácido o alcalino. Ácidos inorgánicos: Clorhídrico, fluorhídrico, nítrico, sulfúrico Rápido Fosfórico Moderado Carbónico Lento Ácidos orgánicos: Acético, fórmico, lácteo Rápido Tánico Moderado Oxálico, tartárico Despreciable Soluciones alcalinas:* Hidróxido de sodio > 20\ Moderado Hidróxido de sodio 10-20\, hipoclorito de sodio Lento Hidróxido de sodio < 10\, hidróxido de amonio Despreciable Soluciones salinas: Cloruro de aluminio Rápido Nitrato de amonio, sulfato de amonio, sulfato de sodio, sulfato de magnesio, sulfato de calcio Moderado Cloruro de amonio, cloruro de magnesio, cianuro de sodio Lento Cloruro de calcio, cloruro de sodio, nitrato de zinc, cromato de sodio Despreciable Diversas: Bromo (gas), solución de sulfito Moderado Cloro (gas), agua de mar, agua blanda - Lento Amonio (liquido) Despreciable *Las soluciones alcalinas pueden ocasionar reacciones del tipo álcaliagregado, en concretos con agregados reactivos con los álcalis. 30

En cuanto a la selección del cemento apropiado, se sabe que el aluminato tricálcio (C3A) es el compuesto del cemento portland que puede reaccionar con los sulfatos externos para dar Sulfoaluminato de calcio hidratado cuya formación gradual se acompaña de expansiones que des integran paulatinamente el concreto. En consecuencia, una manera de inhibir esa reacción consiste en emplear cementos portland con moderado o bajo contenido de C3A, como los tipos II y V, seleccionados de acuerdo con el grado de concentración de los sulfatos en el medio de contacto. Otra posibilidad consiste en utilizar cementos portland-puzolana de calidad específicamente adecuada para este fin, ya que existe evidencia que algunas puzolanas como las cenizas volante. Clase F son capaces de mejorar la resistencia a los sulfatos del concreto. Hay desde luego abundante información acerca del buen comportamiento que en este aspecto manifiestan los cementos de escoria de alto horno y los aluminosos, pero que no se producen en el país.

Estabilidad volumétrica Una característica indeseable del concreto hidráulico es su predisposición a manifestar cambios

volumétricos,

particularmente

contracciones,

que

suelen

causar

agrietamientos en las estructuras. Para corregir este inconveniente, en casos que lo ameritan, se han desarrollado los cementos expansivos que se utilizan en los concretos de contracción compensada, pero que todavía no se producen localmente.

Estabilidad química De tiempo atrás se reconoce que ningún arqueado es completamente inerte al permanecer en contacto con la pasta de cemento, debido a los diversos procesos y reacciones químicas que en distinto grado suelen producirse entre ambos(16). Algunas de estas reacciones son benéficas porque, contribuyen a la adhesión del agregado con la pasta, mejorando las j propiedades mecánicas del concreto, pero otras son detrimentales porque generan expansiones internas que causan daño y pueden terminar por destruir al concreto. Las principales reacciones químicas que ocurren en el concreto tienen un participante común representado por los álcalis, óxidos de sodio y de potasio, que normalmente proceden del cemento pero eventualmente pueden provenir también de algunos agregados. Por tal motivo, estas reacciones se designan genéricamente como álcaliagregado, y a la fecha se le conocen tres modalidades que se distinguen por la naturaleza de las rocas y minerales que comparten el fenómeno: Reacciones deletérea 31

Álcali-sílice Álcali-agregado Álcali-silicato Álcali-carbonato

AGUA PARA CONCRETO

USOS DEL AGUA En relación con su empleo en el concreto, el agua tiene dos diferentes aplicaciones: como ingrediente en la elaboración de las mezclas y como medio de curado de las estructuras recién construidas. En el primer caso es de lS0 interno como agua de mezclado, y en el segundo se emplea exteriormente cuando el concreto se cura con agua. Aunque en estas aplicaciones las características del agua tienen efectos de diferente importancia sobre el concreto, es usual que se recomiende emplear igual de una sola calidad en ambos casos. Así, normalmente, en las especificaciones para concreto se hace referencia en primer término a los requisitos que debe cumplir el agua para elaborar el concreto, porque sus efectos son más importantes, y después se indica que el agua que se utilice para curarlo debe ser del mismo origen, o similar, para evitar que se subestime esta segunda aplicación y se emplee agua de curado con características inadecuadas. En determinados casos se requiere, con objeto de disminuir la temperatura del concreto al ser elaborado, que una parte del agua de mezclado se administre en forma de hielo molido o en escamas. En tales casos, el agua que se utilice para fabricar el hielo debe satisfacer las mismas especificaciones de calidad del agua de mezclado. Como

componente

del

concreto

convencional,

el

agua

suele

representar

aproximadamente entre 10 y 25 por ciento del volumen del concreto recién mezclado, dependiendo del tamaño máximo de agregado que se utilice y del revenimiento que se requiera. Esto le concede una influencia importante a la calidad del agua de mezclado en el comportamiento y las propiedades del concreto, pues cualquier substancia dañina que contenga, aún en proporciones reducidas, puede tener efectos adversos significativos en el concreto. Una práctica bastante común consiste en utilizar el agua potable para fabricar concreto sin ninguna verificación previa, suponiendo que toda agua que es potable también es 32

apropiada para elaborar concreto; sin embargo, hay ocasiones en que esta presunción no se cumple, porque hay aguas potables aderezadas con citratos o con pequeñas cantidades de azúcares, que no afectan su potabilidad pero pueden hacerlas inadecuadas para la fabricación de concreto. En todo caso, la consideración contraria pudiera ser más conveniente, es decir, que el agua para la elaboración del concreto no necesariamente requiere ser potable, aunque sí debe satisfacer determinados requisitos mínimos de calidad.

REQUISITOS DE CALIDAD Los requisitos de calidad del agua de mezclado para concreto no tienen ninguna relación obligada con el aspecto bacteriológico (como es el caso de las aguas potables), sino que básicamente se refieren a sus características físico-químicas ya sus efectos sobre el comportamiento y las propiedades del concreto.

Características físico-químicas Refiriéndose a las características físico-químicas del agua para concreto, no parece haber consenso general en cuanto a las limitaciones que deben imponerse a las substancias e impurezas cuya presencia es relativamente frecuente, como puede ser el caso de algunas sales inorgánicas (cloruros, sulfatos), sólidos en suspensión, materia orgánica, di óxido de carbono disuelto, etc. Sin embargo, en lo que sí parece haber acuerdo es que no debe tolerarse la presencia de substancias que son francamente dañinas, como grasas, aceites, azúcares y ácidos, por ejemplo. La presencia de alguna de estas substancias, que por lo demás no es común, debe tomarse como un síntoma de contaminación que requiere eliminarse antes de considerar la posibilidad de emplear el agua. Cuando el agua de uso previsto es potable, cabe suponer en principio que sus características físico-químicas son adecuadas para hacer concreto, excepto por la posibilidad de que contenga alguna substancia saborizante, lo cual puede detectarse fácilmente al probarla. Se considera que si el agua es clara, y no tiene sabor dulce, amargo o salobre, puede ser usada como agua de mezclado o de curado para concreto, sin necesidad de mayores pruebas. Si el agua no procede de una fuente de suministro de agua potable, se puede juzgar su aptitud como agua para concreto mediante los requisitos físico-químicos, recomendados especialmente para aguas que no son potables. Para el caso especifico de la fabricación de elementos de concreto preesforzado, hay algunos 33

requisitos que son más estrictos en cuanto al límite tolerable de ciertas sales que pueden afectar al concreto y al acero de preesfuerzo.

Efectos en el concreto En diversas especificaciones y prácticas recomendadas, al establecer la calidad necesaria en el agua de mezclado, se pone más énfasis en la valuación de los efectos que produce en el concreto, que en la cuantificación de las substancias indeseables e impurezas

que

reglamentaciones

contiene. están

Esto

aparentemente

se

dirigidas

principalmente

a

justifica

porque

construcciones

tales

urbanas,

industriales o similares, cuyo concreto se produce en localidades donde normalmente se dispone de suministro de agua para uso industrial o doméstico. No siempre ocurre así durante la construcción de las centrales eléctricas, particularmente de las hidroeléctricas, en donde es necesario acudir a fuentes de suministro de agua cuya calidad es desconocida y con frecuencia muestra señales de contaminación. En tal caso, es prudente determinar en primer término las características físico-químicas del agua y, si estas son adecuadas, proceder a verificar sus efectos en el concreto. Los efectos indeseables que el agua de mezclado de calidad inadecuada puede producir en el concreto, son a corto, mediano y largo plazo. Los efectos a corto plazo normalmente se relacionan con el tiempo de fraguado y las resistencias iníciales, los de mediano plazo con las resistencias posteriores (a 28 días o más) y los de largo plazo pueden consistir en el ataque de sulfatos, la reacción álcali-agregado y la corrosión del acero de refuerzo. La prevención de los efectos a largo plazo se consigue por medio del análisis químico del agua antes de emplearla, verificando que no contenga cantidades excedidas de sulfatos, álcalis, cloruros y di óxido de carbono disuelto, principalmente. Para prevenir los efectos a corto y mediano plazo, se acostumbra precalificar el agua mediante pruebas comparativas de tiempo de fraguado y de resistencia a compresión a 7 y 28 días. En estas pruebas se comparan especímenes elaborados con mezclas idénticas, en las que sólo cambia la procedencia del agua de mezclado: agua destilada en la mezcla-testigo y el agua en estudio en la mezcla de prueba.

VERIFICACION DE CALIDAD La verificación de la calidad del agua de uso previsto para elaborar el concreto, debe ser una práctica obligatoria antes de iniciar la construcción de obras importantes, como 34

es el caso de las centrales para generar energía eléctrica. Sin embargo, puede permitirse que esta verificación se omita en las siguientes condiciones: 1) El agua procede de la red local de suministro para uso doméstico y no se le aprecia olor, color ni sabor; no obstante que no posea antecedentes de uso en la fabricación de concreto. 2) El agua procede de cualquier otra fuente de suministro que cuenta con antecedentes de uso en la fabricación de concreto con buenos resultados, y no se le aprecia olor, color ni sabor. Por el contrario, la verificación de calidad del agua, previa a su empleo en la fabricación de concreto, debe ser un requisito ineludible en los siguientes casos: 3) El agua procede de la red local de suministro para uso doméstico y, aunque posee antecedentes de U80 en la fabricación de concreto, se le aprecia cierto olor, color o sabor. 4) El agua procede de cualquier fuente de suministro sin antecedentes de uso en la fabricación de concreto, aunque no manifieste olor, color ni sabor. Cuando la obra se localiza en las inmediaciones de un centro de población, es muy probable que exista abastecimiento de agua en la localidad, del cual pueda disponerse para fabricar el concreto. Al referirse a esta red de suministro público, es pertinente distinguir entre el agua para uso doméstico y para uso industrial. La primera por lo general reúne condiciones físico-químicas de potabilidad, salvo eventuales fallas en el aspecto bacteriológico que pueden hacerla impropia para el consumo humano, pero no afectan al concreto. El agua para uso industrial por lo común no es potable, no sólo en el aspecto bacteriológico sino también en el aspecto físico-químico, pues frecuentemente proviene del tratamiento de aguas negras o es agua reciclada de procesos industriales, por lo cual puede contener sustancias dañinas al concreto. Por tal motivo, siempre es necesario verificar la calidad del agua de uso industrial, a menos que tenga antecedentes de uso con buen éxito en la fabricación de concreto. Hay otras fuentes de suministro de agua para elaborar el concreto en sitios alejados de los centros de población, como son los pozos, manantiales corrientes superficiales (arroyos y ríos), almacenamientos naturales (lagos lagunas) y almacenamientos creados artificialmente (vasos de presas). Salvo que existan antecedentes de uso del agua en la fabricación de concreto con buenos resultados, debe verificarse invariablemente su calidad antes de emplearla. 35

En la construcción de centrales eléctricas, y en especial hidroeléctricas, es bastante común disponer del agua procedente de corrientes fluviales que pueden contener substancias contaminantes de diversa índole. La manera recomendable de proceder en estos casos, consiste en obtener muestras del agua con suficiente anticipación al inicio de las obras, con objeto de verificar sus características fisico-quimicas y sus efectos en el concreto. Estas muestras deben colectarse en diversas épocas del año, para abarcar todas las posibles condiciones de suministro, y del resultado de su verificación debe poder concluirse si el agua es aceptable en su estado original, o si requiere ser sometida a algún tratamiento previo de sedimentación, filtración, etc. Posteriormente, en el curso del suministro, debe implantarse un plan de verificación rutinaria, mediante muestreo y ensaye periódico, de acuerdo con los programas de construcción.

Procedimiento prueba de vicat 1. Debido a que no se contaba con una mezcladora de dos velocidades que operara adecuadamente, se mezclaron 500 gr. de cemento blanco con agua a mano, esto, con ayuda de una pala de hule para batido y dentro del tambo que la norma específica. 2. Se vació el agua dentro del tambo y subsecuentemente el cemento blanco marca Apasco, se esperó 30 segundos para su absorción y finalmente se mezcló a mano hasta lograr una perfecta integración de la pasta. 3. Una vez elaborada la pasta, se tomó con las manos (utilizando guantes) una / porción de esta cuyo volumen fuera aproximado al del molde de prueba. Esta muestra se arrojó seis veces de una a otra mano (estando estas aproximadamente a 15 cm una de la otra) para así lograr una forma redondeada del espécimen. 4. Se introdujo la muestra dentro del molde cónico rígido (sin comprimir) y se afinó la superficie, se colocó la base de acrílico sobre el cono y se volteó en conjunto. Finalmente se colocó el espécimen de prueba en el aparato Vicat. 5. Una vez colocado el espécimen de prueba de manera centrada en el aparato Vicat, se llevó el borde de la varilla móvil del aparato hasta el ligero contacto con la parte superior de la muestra, se fijó en ese punto, se calibró la marca de graduación y se soltó la varilla. Se esperó durante 30 segundos y se midió la penetración de la varilla en la muestra, en milímetros; debiéndose obtener una penetración de 10 mm. La prueba se repetirá 36

hasta que la penetración de la varilla se encuentre dentro de los límites establecidos por la norma, preparando una nueva muestra de pasta por cada prueba realizada.

EVOLUCIÓN DEL CONCRETO La historia del cemento es la historia misma del hombre en la búsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad, seguridad y protección posible. Desde que el ser humano supero la época de las cavernas, a aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después levantando construcciones con requerimientos específicos. Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que constituye las bases para el progreso de la humanidad. El pueblo egipcio ya utilizaba un mortero - mezcla de arena con materia cementosa para unir bloques y lozas de piedra al elegir sus asombrosas construcciones. Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos depósitos volcánicos, mezclados con caliza y arena producían un mortero de gran fuerza, capaz de resistir la acción del agua, dulce o salada. Un material volcánico muy apropiado para estar aplicaciones lo encontraron los romanos en un lugar llamado Pozzuoli con el que aun actualmente lo conocemos como pozuolona. Investigaciones y descubrimientos a lo largo de miles de años, nos conducen a principios del año pasado, cuando en Inglaterra fue patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregársele agua, producía una pasta que de nuevo se calcinaba se molía y batía hasta producir un polvo fino que es el antecedente directo de nuestro tiempo. El nombre del cemento Portland le fue dado por la similitud que esta tenía con la piedra de la isla de Portland del canal ingles. La aparición de este cemento y de su producto resultante el concreto ha sido un factor determinante para que el mundo adquiera una fisonomía diferente. Edificios, calles, avenidas, carreteras, presas y canales, fabricas, talleres y casas, dentro del más alto rango de tamaño y variedades nos dan un mundo nuevo de comodidad, de protección y belleza donde realizar nuestros más ansiados anhelos, un mundo nuevo para trabajar, para crecer, para progresar, para vivir. 37

1824: - James Parker, Joseph Aspdin patentan al Cemento Portland, materia que obtuvieron de la calcinación de alta temperatura de una Caliza Arcillosa. 1845: - Isaac Johnson obtiene el prototipo del cemento moderno quemado, alta temperatura, una mezcla de caliza y arcilla hasta la formación del "clinker". 1868: - Se realiza el primer embarque de cemento Portland de Inglaterra a los Estados Unidos. 1871: - La compañía Coplay Cement produce el primer cemento Portland en los Estados Unidos. 1904: -La American Standard For Testing Materials (ASTM), publica por primera vez sus estándares de calidad para el cemento Portland. 1906: - En C.D. Hidalgo Nuevo León se instala la primera fabrica para la producción de cemento en México, con una capacidad de 20,000 toneladas por año. 1992: - CEMEX se considera como el cuarto productor de cemento a nivel MUNDIAL con una producción de 30.3 millones de toneladas por año.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad el concreto usado en la industria de la construcción, está integrado de manera general, por al menos cemento, agua y agregados (finos o gruesos). Como es del todo conocido, el concreto tradicional, es de color gris, cuya gran densidad impide que la luz pase a través de él, razón por la cual, tampoco es posible distinguir cuerpos, colores y formas a través de él. Como es de imaginarse, un concreto con la característica de ser translucido permitirá una mejor interacción entre la construcción y de su entorno, creando así ambientes mejor iluminados de manera natural, al tiempo de reducir significativamente los gastos de colocación y mantenimiento del concreto. Con Ia finalidad de suprimir éstos y otros inconvenientes, se pensó en el desarrollo de un concreto translúcido, que se pretende proteger por medio de Ia presente solicitud, pues se trata de una formulación de concreto que al tiempo de permitir el paso de Ia luz a través de él, trabaja mecánicamente de manera más eficientemente que un concreto tradicional. 38

ANEXOS: CONCRETO TRANSLÚCIDO El concreto translucido es la combinación de materiales convencionales, como es el cemento, agrados y agua, mas las fibras de vidrio. Fue creado con el propósito de brindar mejor apariencia frente a la luz, sin descuidar propiedades fundamentales como la resistencia a la compresión.

TRANSLÚCIDO VS TRADICIONAL Si bien, la diferencia de precio entre el hormigón translúcido en comparación con el convencional, es contrastante, el primero tiene enormes ventajas como su alta resistencia y sus facultades estéticas. Estas virtudes han hecho que tenga gran aceptación tanto en arquitectura como en construcción. Otra de las ventajas que ofrece el uso de este concreto, además de lo estético, es que permite un ahorro notable de luz eléctrica al facilitar el paso de 70% de la luz natural. El concreto translúcido se venderá en todo el mundo en los próximos dos años. También señaló que minimiza los costos de mantenimiento ya que tiene una vida útil, en condiciones normales de 50 años aproximadamente. Una de las desventajas es que por su alto grado de transparencia, las estructuras internas de la construcción quedan a la vista, lo que al cabo de un tiempo podría resultar antiestético. Pero se busca la forma de que con un buen acabado, los hierros de las columnas y otros materiales, puedan ser agradables para la vista. Hemos hecho varias pruebas y es posible; incluso se ve natural, muy orgánico. Desde el momento de su creación y comercialización, el cemento translúcido ha estado en un constante proceso de mejoramiento tanto en su acabado, precio, estabilidad y translucidez. Los concretos tradicionales tienen una resistencia que va de los 250 a los 900 kg/cm2; en cambio el concreto traslucido, por ejemplo, puede alcanzar una resistencia de hasta 4500 kg/cm2 y el gris de 2500 kg/cm2.

DEFINICIÓN DE CONCRETO TRANSLÚCIDO CONCRETO TRANSLÚCIDO MANUAL

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Este revolucionario concreto tiene la capacidad de ser colado bajo el agua y ser 30 por ciento más liviano que el concreto hasta ahora conocido. Es un concreto más estético que el convencional, permite el ahorro de materiales de acabado, como yeso, pintura y posee la misma utilidad. Además, en este nuevo concreto pueden introducirse objetos, luminarias e imágenes, ya que tiene la virtud de ser translúcido hasta los dos metros de grosor, sin distorsión evidente. Este producto representa un avance en la construcción de plataformas marinas, presas, escolleras y taludes en zonas costeras, ya que sus componentes no se deterioran bajo el agua.

DESCUBRIDORES Los estudiantes de ingeniería civil Joel Sosa Gutiérrez de 26 años y Sergio Omar Galván Cáceres de 25 años, de procedencia mexicana, crearon en el 2005 el concreto translúcido.

PROCESO DE FABRICACIÓN Según el folleto comercial del producto, su fabricación es igual a la del concreto común. Para ello se emplea cemento blanco, agregados finos, agregados gruesos, fibras de vidrio, agua y algunos aditivos extras.

QUE ES ADITIVO ILLUN El aditivo "ilum" es único en el mundo, ya que le confiere al concreto 15 veces más resistencia 4,500Kg. /cm2 con nula absorción de agua, permite el paso de la luz es traslúcido, tiene un peso volumétrico 30 por ciento inferior al comercial y puede ser colado bajo el agua.

LITRACON Litracon es un concreto tradicional con un arreglo tridimensional de fibras ópticas y/o fibras de vidrio, para formarlo se utilizan miles de fibras ópticas con diámetros que van de dos micrones a dos milímetros, las cuales se ordenan en capas o celdas; en cambio el concreto translúcido desarrollado por los mexicanos es, desde su origen, una pasta translúcida

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Además el Litracon tiene una desventaja, la pieza más grande lograda mide 30 por 60 centímetros, mientras el concreto translúcido de Sosa y Galván puede aplicarse en grandes volúmenes.

DESCUBRIDORES El arquitecto Aron Losonczi ha desarrollado un nuevo tipo de material traslúcido que crea bellos juegos de luces y formas.

PROCESO DE FABRICACIÓN Litracon es una combinación de fibras ópticas que puede ser producido en bloques y paneles prefabricados. La mezcla de fibras crea una especie de cristal fino dentro de los bloques que permite transferir la luz a través del muro, creando los efectos muy interesantes con la luz. Además el Litracon tiene una desventaja, la pieza más grande lograda mide 30 por 60 centímetros. Una pared realizada con Litracon tiene la solidez y resistencia del hormigón tradicional y además, gracias a las fibras de cristal que se le han incorporado, tiene la posibilidad de permitir visualizar las siluetas del espacio exterior. Miles de fibras ópticas forman una matriz, y corren entre sí en forma paralela, entre las dos superficies principales de cada bloque. Las fibras se integran en el hormigón como añadido y la superficie obtenida sigue recordando al concreto homogéneo. El material es translúcido porque las fibras de vidrio llevan la luz en forma de pequeños puntos a partir de una cara iluminado a la cara del bloque opuesto. Debido a los millares de fibras ópticas paralelas, la imagen del lado más claro de la pared aparece en el lado más oscuro sin ningún cambio. En teoría, una pared construida con esta nueva tecnología podría tener hasta 20 metros de espesor sin reducir la capacidad característica de las fibras ópticas de trasmitir la luz.

COMPOSICIÓN QUÍMICA La presente invención se refiere al campo de los aditivos para concreto, los cuales permiten lograr un concreto con uso estructural y arquitectónico con sorprendentes propiedades ópticas. El aditivo objeto de Ia presente invención comprende Ia incorporación de concreto como aglutinante, una matriz o aglutinante polimérico, preferentemente dos matrices poliméricas, una resina epódica y Ia otra poli carbonatada, acompañadas cada una de su respectivo catalizador. 41

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención objeto de Ia presente, se refiere a Ia formulación de un novedoso tipo de concreto translúcido, que al tiempo de permitir el paso de Ia luz a través de él, mecánicamente trabajará de manera más eficiente que los concretos tradicionales. Los detalles característicos de este novedoso concreto se muestran claramente en Ia siguiente descripción y siguiendo los mismos signos de referencia para indicarlo. La matriz utilizada en Ia formulación de este concreto fue del tipo aglutinante, para darle Ia rigidez necesaria y puede ser cualquier matriz o aglutinante polimérico, preferentemente dos matrices pueden ser utilizadas; una epóxica y Ia otra poli carbonatada, acompañadas cada una de su respectivo catalizador, para que al reaccionar químicamente, se forme el concreto al endurecerse. En Ia formulación también se utiliza cemento tipo Portland, preferentemente blanco, para Ia formulación del concreto de Ia invención. Los agregados utilizados en Ia fabricación y formulación fueron fibras de vidrio, sílice, sílice sol coloidal y fibras ópticas. Opcionalmente pueden utilizarse elementos pétreos como agregados, por ejemplo gravas, arenas, etc. La matriz o aglutinante epoxídico utilizado para Ia formulación de este concreto, es el éter diglicidílico del bisfenol A (DGEBA), que es deshidratado a vacío a 80° C durante 8 horas antes de su empleo. El equivalente epoxídico de Ia resina fue determinado por método potenciométrico. El endurecedor utilizado es Ia dietilentriamina (DETA), que debe ser deshidratada sobre tamices moleculares antes de su empleo. Se escogió un policarbonato totalmente distinto del policarbonato de bisfenol A, que se logra producir a partir de un monómero que gracias a que tiene dos grupos arílicos en los extremos y que éstos a su vez contienen enlaces dobles carbono - carbono pueden polimerizar por una polimerización vinílica por radicales libres. De esta forma, todas las cadenas se unirán unas con otras para formar un material entrecruzado. Se utilizaron fibras de vidrio sin ningún tipo de ensimaje, materiales. de hilos cortados, fibras molidas desprovistas de ensimaje de longitudes mayores a los 0.02 mm., con Ia función de mejorar las resistencias a Ia compresión, flexión, tensión y torsión del concreto. 42

Las fibras ópticas utilizadas en Ia formulación de este concreto, básicamente son un fino hilo de vidrio ó plástico que guía Ia luz. El sistema de comunicación nace de Ia unión entre una fuente de luz Io suficientemente pura para no alterarse. Los tipos de fibras utilizadas son fibras monomodo y vírgenes, es decir, en su estado puro y sin recubrimientos cuya finalidad es Ia de hacer que transcurra más fácilmente Ia luz a través del concreto y a su vez utilizados como conductores eléctricos. Como aditivos se usan pigmentos; agentes antiestáticos para eliminar Ia electricidad estática; agentes de puente para favorecer Ia unión a Ia matriz, dar resistencia y protección contra el envejecimiento; agentes lubricantes para dar protección superficial y agentes fumógenos colantes para dar integridad, rigidez, protección e impregnación, sales metálicas, agentes tixotrópicos (hojuelas de materiales inorgánicos, microesferas de vidrio, carbonates de calcio, dióxido de silicio, etc.), agentes retardadores de llama (elementos que contienen cloro, bromo, fosforo, etc. ), y agentes de protección UV (estabilizadores). Sílica sol, también conocido como hidrosol de sílice, es una solución coloidal de alta hidratación molecular de partículas de sílice dispersas en agua. Es inodoro, insípido y no tóxico. Su fórmula química molecular es mSiO2 nH2 O. Su función es servir como desecante, agente de vínculo, adhesivo y dispersante. La sílice entre un 0.5 y un 10 % del peso de Ia resina, deberá de utilizarse para que una vez fraguado, Ia sílice utilizada proporcione una mayor resistencia y dureza al concreto. El procesado será bajo flujo en una sola dirección, esto, para hacer que las esferas se transformen en bastones, para que así trabajen como fibras en un material compuesto reforzado, haciéndolo así más fuerte en Ia dirección de los bastones. Las características mecánicas como Ia resistencia a Ia compresión de un concreto translúcido con matriz epoxi (bisfenol - A) es de hasta 220 MPa. Además de que deja pasar Ia luz sin distorsión alguna. Las características mecánicas como Ia resistencia a Ia compresión de un concreto translúcido con matriz poli carbonatada es de hasta 202 MPa, además de que deja pasar Ia luz sin distorsión alguna. Es de apreciarse Ia buena dispersión de los agregados, aditivos y sobre todo, de Ia matriz. La dirección de las capas es paralela a Ia dirección del vaciado. Tiene un secado laminar en el mismo sentido en que es 43

colado. Presenta una buena cristalización en las partes más altas, y decrece un poco al acercarse al extremo inferior.

CEMENTO BLANCO El cemento blanco es una variedad de cemento que se fabrica a partir de materias primas cuidadosamente seleccionadas de modo que prácticamente no contengan hierro u otros materiales que le den color. Sus ingredientes básicos son: el yeso, la piedra caliza, base de todos los cementos y el caolín (una arcilla blanca que contiene mucha alúmina)

El cemento Portland blanco se usa en obras de arquitectura que requieren mucha brillantez, o para realizar acabados artísticos de gran lucimiento; también sirven para vaciar esculturas que requieren de una buena dosis de blancura. Aunque algunos piensan que los cementos blancos son más frágiles que los grises, en realidad tienen las mismas capacidades mecánicas y una elevada resistencia a la compresión. Nuestro cemento blanco ofrece gran rendimiento en la producción de mosaicos, terrazas, balaustrados, lavaderos, tiroles, pegazulejos, y junteadores. En fachadas y recubrimiento de muros, ahorras gastos de repintado. Este producto puede pigmentarse con facilidad; para obtener el color deseado se puede mezclar con los materiales de construcción convencionales, siempre y cuando estén libres de impurezas.

Tiempo Mínimo 3 días

Máximo

204 kg/cm2 --

28 días 306 kg/cm2 510kg/cm2

DESCRIPCIÓN: Elaborado con materia prima Peruana de excelente calidad (arcilla, caliza, yeso, clinker), Posee una resistencia a la 44

Compresión superior a las requeridas por la Norma Técnica, además de cumplir con las norma IRAM 1618 (Índice de Blancura superior al 75%).

APLICACIÓN: - Por sus características, y color, es usado en estructuras ornamentales y arquitectónicas. - Fácil de pigmentar - Resistencia mayor a la de los cementos grises. - Excelente acabo. - Usado para estucados, esculturas, elementos pre - fabricados, escarchados, granitos, mármol, terrazos, asentado de Blocks de vidrio, enchapes, morteros, concretos, adhesivos, y en otras aplicaciones. - Compatible con aditivos para concretos (CHEMA) - Usado en todo tipo de obras tanto interiores como exteriores, por su alta resistencia mecánica a la compresión tiene los Mismos usos estructurales que el cemento gris.

VENTAJAS: - Mayor resistencia que los cementos grises - Mejor acabado

ESPECIFICACIONES TÈCNICAS: - Fraguado inicial: 70 min. - Fraguado final: 3 horas. - Resistencia 7 días: 250 a 320 kg/cm2 ASTM C-150-99 y NTP 339009 - Resistencia final: 450 a 500 kg/cm2 (28 días) ASTM C-150-99 y NTP 339009 - Porcentaje de Blancura: Superior al 90 %

RENDIMIENTO: 45

Considerando una junta de 0.8 a 1.0 cm. el siguiente: ro - 1 Kg. de cemento blanco por cada tres blocks de vidrio de 19x19cms. - 1 kg. De cemento por cada dos blocks de vidrio de 24x24cms.

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CONCLUSIONES Se ha logrado realizar una recopilación de datos desde la creación del concreto sus usos y su evolución constante para la industria de la construcción. El concreto es la mezcla con la que se construyen las estructuras de casi todos los edificios del mundo. En este trabajo podemos observar el proceso de manufactura del cemento Portland, así como los principales componentes y las propiedades químicas y físicas de este cemento. Por lo que cabe en los campos de aplicación, determinamos que el cemento Portland es el de más uso en común, además de su calidad podemos observar un costo accesible, por lo que lo hace el apropiado para construcciones en general. Podemos concluir que la hidrólisis y la hidratación son los factores importantes en el endurecimiento del cemento, ya que los productos que resultan de la hidratación tienen muy baja solubilidad en el agua. Si esto no fuera cierto, el concreto sería atacado rápidamente al contacto con el agua. Con esta investigación realizada espero también haber contribuido al conocimiento acerca del concreto translúcido, ya que este es un producto nuevo. Este concreto translúcido promete ser una revolución gracias a sus propiedades físicas y químicas, este concreto es un 30% más ligero que el tradicional, permite el paso de hasta el 70% de la luz y permite las grandes condiciones de dureza, fraguado y resistencia a sismos. Para su elaboración el concreto translucido requiere el mismo proceso que el concreto tradicional. Gracias a este concreto translucido tendremos muros y techos que permitan el paso de la luz, de esta manera entraremos a un nuevo modo de construcción y arquitectura.

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GALERÍA DE IMÁGENES DEL CONCRETO TRANSLÙCIDO

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BIBLIOGRAFÌA

a) The Chemical Process Industries.

R. Noris Shreve

b) La química de los cementos H. W. Taylor

Editorial: McGraw-Hill

Editorial. URMO

c) Concretos de cemento Portland Thomas D. Larson. d) Enciclopedia de Tecnología Química

Kirk- Othmer

e) Página en internet www.Monografias.com

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Editorial. UTEHA