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COMPONENTES DEL CONCRETO HIDRAÚLICO CEMENTO Manufactura.El cemento es el resultado de la mezcla de un material calcáreo (piedra caliza, conchas, greda o marga) y un material arcilloso (arcilla, pizarra, escoria de altos hornos), en el cual la sílice es el constituyente importante. Estos materiales en ocasiones se encuentran mezclados naturalmente. Los materiales antes mencionados se mezclan en hornos (generalmente rotatorios) con temperaturas de aproximadamente 1500 ºC hasta alcanzar un punto cercano a la fusión. Este material obtenido se le denomina “clínker”. El clínker enfriado y molido a polvo muy fino y mezclado con una pequeña cantidad de yeso (3 o 4 por cierto) es lo que constituye el cemento Pórtland comercial

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Relación de componentes básicos de cementos característicos (mas usuales).Los compuestos químicos que generalmente contienen los cementos son: Silicato tricálcico 3CaO SiO2 = C3 S Silicato dicálcico 2CaO SiO2 = C2 S Aluminato tricálcico 3CaO Al2O3 = C3 A Aluminoferrito tetracálcico 4CaO Al2O3 Fe2O3 = C4AF El silicato tricálcico, C3S, se hidrata y endurece rápidamente y es responsable en gran medida del fraguado inicial y de la resistencia a edad temprana. El silicato dicálcico, C2S, se hidrata y endurece lentamente y contribuye en gran parte al incremento de resistencia a edades mayores de una semana. El aluminato tricálcico, C3A, libera una gran cantidad de calor durante los primeros días de hidratación y endurecimiento. El yeso que se agrega al cemento durante la molienda final, retrasa la velocidad de hidratación del C3A. Sin el yeso, un cemento que contuviera C3A fraguaría rápidamente. Los cementos con bajos porcentajes de C 3A son particularmente resistentes a los suelos y aguas que contienen sulfatos. El aluminoferrito tetracálcico, C4AF, reduce la temperatura de formación del clínker, ayudando por tanto a la manufactura del cemento. Se hidrata con cierta rapidez pero contribuye mínimamente a la resistencia. La mayoría de efectos de color se debe al C4AF y a sus hidratos.

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Con la presencia de agua (H20), los cuatro compuestos se hidratan para formar nuevos compuestos. Los silicatos de calcio, C3S y C2S que constituyen el 75 % del peso del cemento, se hidratan para formar los compuestos de hidróxido de calcio e hidrato de silicato de calcio (gel de toberomita) El aluminato tricálcico reacciona con el agua y con el hidróxido de calcio para formar el hidrato de aluminato tetracálcico. El aluminoferrito tetracálcico reacciona con el agua para formar hidrato de aluminoferrito de calcio. El aluminato tricálcico, el yeso y el agua se pueden combinar para formar el hidrato sulfoaluminato de calcio. Estas transformaciones básicas de compuestos se muestran en la siguiente tabla: 2(3CaO · SiO2) 2(2CaO · SiO2) 3CaO · Al2O3 4CaO·Al2O3·Fe2O3 3CaO·Al2O3

+ 6H2O + 4H2O + 12H2O + 10H2O + 10H2O

= 3CaO · 2SiO2 · 3H2O = 3CaO · 2SiO2 · 3H2O + Ca(OH)2 + 2Ca(OH)2 + CaSO4·2H2O

+ 3Ca(OH)2 + Ca(OH)2 = 3CaO·Al2O3·Ca(OH)2·12H2O = 6CaO·Al2O3·Fe2O3·12H2O = 3CaO·Al2O3·Ca2SO4·12H2O

Nota: esta tabla ilustra únicamente las principales transformaciones y no las diversas transformaciones secundarias

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Especificaciones ASTM.Las normas ASTM C-150 y C-595 limitan las propiedades de acuerdo al tipo de cemento ASTM C-150.- Especificaciones para Cemento Pórtland Normal ASTM C-595.Mezclados

Especificaciones

para

Cementos

Hidráulicos

El Método de muestreo del Cemento debe realizarse de acuerdo a ASTM C-183 Finura ASTM C 115 (TURBIDÍMETRO WAGNER) ASTM C 204 (ENSAYE BLAINE) ASTM C 430 (MALLA 0.045 mm) Sanidad ASTM C 151 (EXPANSIÓN EN AUTOCLAVE) Consistencia ASTM C 230 (FLUIDEZ) Tiempo de ASTM C 191 (APARATO DE VICAT), fraguado (APARATO DE GILLMORE) Fraguado falso ASTM C 451 (PASTA) ASTM C 359 (MORTERO) Resistencia a la ASTM C 109 (CUBOS DE 50 X 50 mm) compresión Calor de ASTM C 186 hidratación Perdida por ASTM C 114 ignición Peso específico ASTM C 188 AGREGADOS Hoja 4 de 11

Clasificación.Los agregados generalmente se clasifican en gruesos y finos, siendo los gruesos denominados gravas y los finos denominados arenas. Por su procedencia pueden dividirse en Naturales y Artificiales Por sus componentes, los agregados naturales pueden clasificarse en: Minerales Rocas Ígneas Rocas Sedimentarias Rocas Metamórficas Materiales deletéreos.Mientras que los agregados sanos y duros son beneficiosos (generalmente) en la fabricación del concreto, los materiales (suaves y deleznables) pueden perjudicar las características del producto final. Las pruebas para determinar la calidad los agregados se encuentran referidas en las normas ASTM C 33 y ASTM C 330

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Agregados gruesos .Se consideran agregados gruesos los agregados con partículas de tamaño entre 4.75 mm y 75.0 mm inclusive. Para uso en la fabricación de concreto generalmente se separan en diferentes subtamaños. Los agregados gruesos son generalmente los que se emplean en mayor cantidad en el concreto

Agregados finos.Se consideran agregados finos los agregados con partículas de tamaño entre 4.75 mm y 0.15 mm inclusive Para uso en el concreto se busca que los agregados finos tengan un módulo de finura entre 2.3 y 3.2 Los agregados gruesos y finos no deben contener materiales orgánicos o nocivos para el concreto, tales como arcillas, partículas suaves, de baja densidad y/o agregados reactivos con los álcalis y carbonatos. Los agregados deben cumplir con lo indicado en ACI 221 y ACI 201.

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Especificaciones ASTM Los agregados de masa normal deben cumplir con lo indicado en ASTM C-33 Los agregados ligeros deben cumplir con lo indicado en ASTM C 330 Las pruebas para determinar sus características son: Granulometría ASTM C 136 Masa volumétrica ASTM C 29 Masa específica y ASTM C 127 (GRAVAS) Absorción ASTM C 128 (ARENAS) Impurezas orgánicas ASTM C 40 Sanidad de Agregados ASTM C 88 Materiales mas finos ASTM C 117 que la criba 0.075 mm Resistencia a la ASTM C 131 abrasión (los Ángeles) ASTM C 535 Terrones de arcilla y ASTM C 142 partículas deleznables Condiciones de humedad.Los agregados deben mantenerse en condiciones de humedad semejantes al estado saturado superficialmente seco hasta el momento de su empleo. En los casos que no sea posible, se deberán hacer determinaciones en el momento de emplearse para hacer correcciones en las proporciones de las mezclas AGUA Hoja 7 de 11

Influencia del agua en la calidad del concreto Se debe de cuidar que el agua para usarse en las mezclas de concreto no contenga sustancias nocivas para el concreto tales como materias orgánicas, cloruros de calcio, sulfatos, etc. que puedan reducir la resistencia del concreto Calificación del agua para uso en la producción de concreto En la norma ASTM C 94 y en la AASTHO T 26 se establecen criterios de aceptación para el agua que será empleada en el concreto El comité ACI 222 aconseja que el máximo contenido de cloruro soluble en ácido, según la norma ASTM C 114, sea de 0.08% y de 0.20% para concreto presforzado y concreto reforzado, respectivamente. Los comités ACI 318 y 222 no consignan límites para la cantidad de cloruro en concreto sin refuerzo. El reglamento ACI 318 limita el contenido de ión cloruro soluble al agua en el concreto, a los siguientes porcentajes en peso del cemento Concreto presforzado 0.06% Concreto reforzado expuesto a cloruros durante su 0.15% servicio Concreto reforzado que vaya a estar seco o protegido 1.00% contra la humedad durante su servicio Otras construcciones de concreto reforzado 0.30% ADITIVOS Hoja 8 de 11

Inclusores de aire.- la mayoría de los aditivos inclusores de aire consisten generalmente en uno o más de los materiales siguientes: Resina de Madera Hidrocarburos sulfonatados Ácidos grasos y resinosos Materiales sintéticos Los contenidos recomendables de aire en el concreto obtenidos por un inclusor de aire varían de 7.5 a 1.5 % dependiendo de las condiciones de exposición a ciclos de congelación y deshielo. Químicos.- Son productos que sirven para modificar la alguna características del concreto. Entre ellos se encuentran los siguientes: ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA ADITIVOS RETARDANTES ADITIVOS ACELERANTES ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES

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CENIZAS VOLANTES Y PUZOLANAS Además de los aditivos químicos, existen aditivos minerales finamente divididos que al agregarse el concreto antes del mezclado o durante éste pueden mejorar o transformar algunas de las propiedades del concreto de cemento Pórtland en estado plástico o endurecido. Cenizas volantes.- Es un residuo finamente dividido que resulta de la combustión del carbón mineral pulverizado en las plantas generadoras de electricidad. La ceniza volante consiste principalmente de silicatos vítreos que contienen sílice, alúmina, hierro y calcio. Otros componentes menores son el magnesio, el azufre, el sodio, el potasio y el carbono. Puzolanas.- Una puzolana es un material silíceo o aluminosilíceo que por sí mismo posee poco o ningún valor cementante pero que, en forma finamente molida y en presencia de agua, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio liberado por la hidratación del cemento Pórtland para formar compuestos que poseen propiedades cementantes. Como puzolanas naturales se emplean las tierras diatomáceas, los horstenos opalinos, las arcillas, las pizarras, las tobas volcánicas y la piedra pómez. La mayoría de las puzolanas naturales se deben moler antes de ser usadas y muchas se tienen que calcinar a temperaturas de 650 ºC a 980 ºC, para activar sus componentes arcillosos

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ESPECIFICACIONES ASTM PARA ADITIVOS ASTM C 233, ASTM C 260 ASTM C 494

ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE

ASTM C 618

ESPECIFICACIONES PARA PUZOLANAS

ADITIVOS REDUCTORES DE RETARDANTES Y ACELERANTES

AGUA,

ESPECIFICACIONES ACI PARA ADITIVOS ACI 212 GUIA PARA EL USO DE ADITIVOS EN EL CONCRETO

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