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Tipos y componentes del cemento

Componentes de los cementos-Aditivos - Clasificación de los cementos especiales- Propiedades físicas y mecánicas de los cementos- Cementos Portland


Conglomerantes hidráulicos son productos que amasados con agua fraguan y endurecen, tanto expuestos al aire como sumergidos en agua. Los más importantes son los cementos.

La normativa española de cementos se incluye en el “Pliego de recepción de cementos RC 97” y en las Normas UNE relativas a cementos (de hecho el RC 97 es un resumen de dichas Normas UNE).

Conglomerantes hidráulicos. Componentes
de los cementos

Clínker portland: resultado de la calcinación hasta fusión parcial de mezclas muy íntimas de calizas y arcillas.

Clínker aluminoso: igual que el clínker portland pero sustituyendo parcialmente las arcillas por bauxita que da lugar a un porcentaje mayor del 30% de alúmina.

Escorias siderúrgicas (S): material procedente del enfriado brusco de la ganga procedente de altos hornos.

Puzolanas naturales (P): rocas tobáceas o volcánicas finamente divididas.

Cenizas volantes (V): residuos sólidos obtenidos por precipitación electrostática de las cenizas de centrales de carbón.

Humo de sílice (D):resultado de la reducción de sílice de alta pureza con carbón en hornos de arco eléctrico.

Filleres calizos (L): carbonato cálcico y calizas en porcentajes superiores al 85%.

Reguladores de fraguado como el sulfato cálcico

Aditivos de cementos

 
componetes del cemento

 

Conglomerantes hidráulicos. Clasificación y denominación de los cementos

Clasificación de los cementos en cementos Portland y cementos especiales.

Clasificación de los cementos Portland por TIPO según el RC 97: se refiere esencialmente a la composición o mejor al porcentaje relativo de los distintos elementos que lo componen.

Clasificación de los cementos especiales.
Clasificación de cementos por CLASE incluyendo los especiales: se refiere a la
clasificación según su resistencia mecánica.
Denominación de los cementos: TIPO CLASE NORMA
Ejemplos: CEM I 42.5R UNE 80301:96, CEM II/A 32.5 UNE 80301:96, BL V 22.5 UNE 80305:96

Conglomerantes hidráulicos. Prescripciones físicas y químicas de los cementos

Prescripciones químicas: Son las limitaciones impuestas por la normativa referentes a las limitaciones en porcentaje de los distintos componentes y sobre todo de algunos elementos agresivos.

Prescripciones físicas y mecánicas de los cementos

Fraguado.

Se mide con la Aguja de Vicat. Una descripción del ensayo más detallada se encuentra en Montoya.
Las curvas de fraguado indican la evolución del fraguado. Una curva típica de fraguado.
El RC-97 indica que los cementos de resistencia muy alta suelen tener un tiempo de fraguado del orden de 45’ < tF < 12 h., mientras que los de resistencia media y baja cumplen aproximadamente 1 h. < tF < 12 h.
Cuidado con que no comience el fraguado antes de llegar a obra (inclusión de retardadores).
Agentes que modifican el fraguado: finura de molido que lo incrementa, la materia orgánica que lo disminuye, la cantidad de agua y la humedad que lo disminuyen.

Expansión

Se mide con las agujas de le Chatelier. Una descripción del ensayo más detallada se encuentra en el texto de Montoya de la Bibliografía.
Debe ser menor de 10 mm.

Finura de molido.

El cemento debe estar finamente molido pero no en exceso.
Se mide por la superficie específica de Bline, debiendo estar entre 2500 y 4000 cm2/gr.

Resistencia mecánica.

Se mide en mortero normalizado con una arena de granulometría normalizada y une relación A/C=0.5. La probeta es prismática de 4x4x16 y se ensaya a flexotracción a 2.7 días y compresión posterior de los trozos resultantes a 28 días.
Recordar la clasificación según clase de cualquier forma, la mejor medida de la calidad y características de un cemento es la resistencia característica del hormigón resultante.

Cementos Pórtland

Clinker portland más regulador de fraguado más adiciones en porcentaje inferior al
5%.
Son habituales los cementos CEM I/32.5 y CEM I/42.5R. Este último para fraguado
rápido.
Ejemplo de composición química habitual: CaO (62.5), SiO2 (21), Al2O3 (6.5), Fe2O3 (2.5), SO3 (2), MgO (2), estando los cuatro primeros combinados.
La cal libre producida en la hidratación es la responsable del alto pH que se obtiene durante el fraguado (pH ? 12) que protege las armaduras de la corrosión, pero cuidado con el CaOH si existe SO4 pues puede producir sales (la sal de Candlot) que pueden arruinar el hormigón.
Los componentes potenciales o hidráulicos del cemento son el silicato tricálcico (SC3), el silicato bicálcico (SC2), el aluminato tricálcico (AC3), el aluminoferrito tetracálcico (AFC4), el yeso, la cal libre, la magnesia, álcalis, etc. Un ejemplo de composición tipo podría ser SC3 (40-50%), SC2 (20-30%), AC3 (10-15%), AFC4 (5-
10%).
El SC3 es el responsable del endurecimiento rápido. Da lugar a altas resistencias iniciales y a un alto calor de fraguado, siendo necesario disminuir su porcentaje para grandes masas de hormigón.
El SC2 es el que otorga la resistencia a largo plazo. Tiene un bajo calor de hidratación y alta estabilidad, complementando, de alguna forma al anterior.
El AC3 tiene una velocidad altísima de fraguado, un muy alto calor de hidratación y da lugar a valores importantes de retracción.
Los cementos tipo II son los intermedios entre los I y los siderúrgicos o puzolánicos, permitiendo una gradación continua entre unos y otros.
Los cementos CEM III corresponden a cementos con un alto porcentaje de escoria siderúrgica que actúa, junto con el clinker de conglomerante hidráulico. Es barata pero fragua y endurece lentamente. Da lugar a bajas retracciones y bajos calores de
hidratación, siendo un buen cemento para grandes macizos pero está contraindicado
para ambientes con temperatura baja que retardan aún más el fraguado, no debiendo emplearse para T < 5 ?C. Da lugar a un color verdoso por lo que hay que tenerlo en cuenta para el hormigón visto. Necesitan humedad durante unas dos semanas siendo el calor y la sequedad sus grandes enemigos. Son pues bastante delicados en su tratamiento. Presentan una mayor resistencia a la difusión de cloruros que los CEM y CEM IV endurecen más lentamente que los I pero pueden alcanzar resistencias mayores a largo plazo. Son muy estables en ambientes agresivos y muy compactos por lo que se utilizan en pavimentos, canales, etc. Son oscuros por lo que, de nuevo, debe tenerse en cuenta en hormigones vistos. Presentan una mayor resistencia a la difusión de cloruros que los CEM I.
CEM V. Son hormigones lentos, de poca retracción y baja resistencia, no siendo aptos para el hormigón armado.

Cementos especiales

Cementos blancos (BL). Está normalizada la blancura del cemento para poder ser catalogado como tal.
Cementos de bajo calor de hidratación (BC). Suelen incorporar un alto porcentaje de SC2 y el calor de hidratación debe ser inferior a 64 calorías/gr. para poder ser denominados como tales.
Cementos resistentes al agua de mar (MR)
Cementos resistentes a los sulfatos (SR)
Cementos con aluminato de calcio.
Incorporan aluminato monocálcico en lugar del aluminato tricálcico del portland estándar. Los porcentaje de Al2O3 se encuentran entren los límites del 36 y 55% si bien lo habitual es entre el 40 y 42%. El tiempo de fraguado es similar al del portland pero el endurecimiento es mucho más rápido. Las resistencias a corto plazo son mayores si bien las de largo plazo son inferiores como consecuencia del efecto de conversión (formación de aluminato de calcio hidratado que da lugar a una mayor porosidad). Es más estable ante aguas agresivas y de mar que el portland. Es necesario tener mucho más cuidado en la elección de los áridos y los aditivos que en el portland normal. Los recubrimientos pueden ser inferiores debido a la mayor protección contra la corrosión que proporciona la liberación de álcalis de este cemento. El contenido de cemento mínimo en este caso es de 400 Kg/m3 y A/C debe ser menor de 0.4.


Criterios de utilización de los cementos

Algunos criterios de utilización de los distintos tipos de cemento. Factores que intervienen en la configuración de los cuadro de utilización del Anejo 3 de la EHE.
?La utilización del cemento con aluminato de calcio se encuentra definida en el Anejo 4 de la EHE ap. 8 estando prohibido para hormigón pretensado y no siendo indicado para hormigón estructural, en masa de grandes tamaños siendo conveniente en cambio para hormigón refractario, reparaciones de urgencia y temporales.
?Ejemplo de utilización de algunos tipos de cemento según el Anejo 3 de la EHE.

Suministro:

Sacos de 25 y 50 Kg. o a granel. Debe incorporar en el saco el sello de homologación y la identificación completa.

Almacenamiento.

Es importante cuidar el ambiente sobre todo la humedad. El máximo periodo de almacenamiento es del orden de 3, 2 y 1 mes para cementos 32.5, 42.5 y 52.5 respectivamente. En caso contrario deben comprobarse las características del cemento frente al fraguado, si bien la característica fundamental es siempre la resistencia mecánica del hormigón resultante a los 28 días.
Si las características del cemento se deterioran, pueden compensarse aumentando la relación C/A, si bien manteniendo la dosificación máxima del cemento en 400 Kg/m3 de hormigón o, en casos excepcionales y justificados, pudiendo llegarse a 500 kg/m3.

Manipulación

Debe intentar evitarse la manipulación para T > 70 ºC para manipulación mecánica y 40 ºC.
Cuidado con el falso fraguado que se produce para temperaturas altas durante la molienda del cemento (T > 100 ºC) que no debe confundirse con la aceleración natural del fraguado a altas temperaturas (T ?70 ºC).