Cementos

Cementos.
Montoya-Meseguer-Morán (2000) Hormigón armado. Gustavo Gili. Barcelona
Cementos
1. Definiciones, clasificación y prescripciones.
En general, se llaman conglomerantes hidráulicos aquellos productos que,
amasados con el agua, fraguan y endurecen tanto expuestos al aire como sumergidos en
agua, por ser estables en tales condiciones los compuestos resultantes de su hidratación.
Los conglomerantes hidráulicos más importantes son los cementos.
Los cementos en España están regulados por la Instrucción para la Recepción de
Cementos, RC-97 y las Normas UNE, concordantes con la Norma europea EN 197.
1.1. Componentes de los cementos.
A continuación se indican los componentes (constituyentes) de los cementos
que, dosificados en distintas proporciones y molturados conjuntamente, dan origen a los
distintos tipos de cementos (Norma UNE 80.301:96).
a) Clínkeres portland
Son los productos que se obtienen al calcinar hasta fusión parcial mezclas muy
íntimas, preparadas artificialmente, de calizas y arcillas, hasta conseguir la combinación
prácticamente total de sus componentes.
b) Clínkeres aluminosos
Son productos que se obtienen por fusión de una mezcla de calizas y bauxitas de
composición y granulometría adecuadas para conseguir un contenido mínimo de
alúmina del 36 por 100.
c) Escorias siderúrgicas (S)
Son granulados de horno alto, que se obtienen por templado o por enfriado
brusco, con agua o con aire, de la ganga fundida procedente de procesos siderúrgicos.
Deben poseer carácter básico e hidraulicidad latente o potencial, así como un contenido
mínimo de fase vítrea.
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d) Puzolanas naturales (P)
Son principalmente rocas tobáceas, volcánicas vítreas, de naturaleza traquítica
alcalina o pumítica. Finamente divididas no poseen ninguna propiedad hidráulica, pero
contienen constituyentes (sílice y alúmina) capaces de fijar cal a la temperatura
ambiente en presencia de agua, formando compuestos de propiedades hidráulicas.
En sentido amplio, el término puzolana se aplica también a otros productos
artificiales, o naturales de origen no volcánico, que tienen análogas propiedades, como
la tierra de diatomeas y las arcillas activas.
e) Cenizas volantes (V)
Son los residuos sólidos que se recogen por precipitación electrostática o por
captación mecánica, de los polvos que acompañan a los gases de la combustión de los
quemadores de centrales termoeléctricas alimentadas por carbones pulverizados.
f) Humo de sílice (D)
Es un subproducto de la obtención del silicio y del ferrosilicio. Se reduce en
horno eléctrico cuarzo muy puro y carbón, recogiéndose del humo generado, mediante
filtro electrostático, partículas de muy pequeño diámetro formadas, principalmente, por
sílice muy reactiva.
g) Fílleres calizos (L)
Son compuestos principalmente de carbonato cálcico en forma de calcita
(superior al 85 %), que molidos conjuntamente con el clinker portland, en proporciones
determinadas, afectan favorablemente a las propiedades y comportamiento de los
morteros y hormigones, tanto frescos como endurecidos. Su acción principal es de
carácter físico: dispersión, hidratación, trabajabilidad, retención de agua, capilaridad,
permeabilidad, retracción, fisuración.
h) Reguladores de fraguado
Son materiales naturales o productos artificiales que añadidos a los clínkeres
portland y a otros constituyentes del cemento, en pequeñas proporciones, y molidos
conjuntamente, proporcionan cementos con un fraguado adecuado. El regulador de
fraguado más usual es el sulfato cálcico en alguna de sus variedades, o en mezclas de
ellas.
i) Aditivos de los cementos
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Son productos que pueden emplearse en la fabricación del cemento, para
facilitar el proceso de molienda o bien para aportar al cemento o a sus derivados algún
comportamiento específico (inclusores de aire). La dosificación de los aditivos debe ser
inferior al 1 por 100 en masa. No debe confundirse con los aditivos del hormigón.
1.2. Clasificación de los cementos.
Los cementos que contempla la Instrucción española RC-97 son los siguientes:
• Cementos comunes (Norma UNE 80.301:96)
• Cementos resistentes a los sulfatos y/o agua de mar (Norma UNE 80.303:96)
• Cementos blancos (UNE 80.305:96)
• Cementos de bajo calor de hidratación (UNE 80.306:96)
• Cementos para usos especiales (UNE 80.307:96)
• Cemento de aluminato de calcio (UNE 80.310:96)
Los cementos se clasifican en tipos, según sus componentes, y en clases según
su resistencia. El número que identifica a la clase corresponde a la resistencia mínima a
compresión, a veintiocho días, expresada en newtons por milímetro cuadrado (N/mm2).
Se exceptúan los cementos para usos especiales en que dicha resistencia se refiere a los
noventa días.
En las tablas 1 y 2 se da la clasificación de los cementos comunes, según tipos y
clases, de acuerdo con la Instrucción RC-97.
Los porcentajes en masa de los distintos tipos de cemento excluyen el regulador
de fraguado y los eventuales aditivos. Por otra parte, conviene no confundir los aditivos
al cemento con las adiciones; éstas se refieren siempre a uno o varios de los siguientes
constituyentes: escoria siderúrgica (S), humo de sílice (D), puzolanas naturales (P),
cenizas volantes (V) y fílleres calizos (L).
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A título de ejemplo: la designación para un cemento portland con adición de
puzolana y de resistencia 42,5 N/mm2 es CEM II/A-P/42,5 UNE 80.301, o bien CEM
II/B-P/42,5 UNE 80.301, según sea el contenido de puzolana.
TABLA 1
Tipos de cemento y composiciones: proporción en masa (1)
Escoria de
Componentes
Clínker
Humo de Puzolanas
Cenizas
Horno alto
Caliza L Minoritarios
K
Sílice D Naturales P Volantes V
S
Adiciones (2)
Tipo de
cemento
Denominación
Designación
CEM I
Cemento
Portland
CEM I
95-100
——
——
——
——
——
0-5
CEM II/A-S
CEM II/B-S
80-94
65-79
6-20
21-35
——
——
——
——
——
——
——
——
0-5
0-5
CEM II/A-D
90-94
——
6-10
——
——
——
0-5
CEM II/A-P
CEM II/B-P
80-94
65-79
——
——
——
——
6-20
21-35
——
——
——
——
0-5
0-5
CEM II
Cemento
Portland con
escoria
Cemento
Portland con
humo de sílice
Cemento
Portland con
puzolana
Cemento
Portland con
ceniza volante
Cemento
Portland con
caliza
Cemento
Portland Mixto
(3).
CEM II/A-V
CEM II/B-V
80-94
65-79
——
——
——
——
——
——
6-20
21-35
——
——
0-5
0-5
CEM II/A-L
80-94
——
——
——
——
6-20
0-5
CEM II/A-M
CEM II/B-M
80-94
65-79
6-20
21-35
(4) (5)
(4) (5) (6)
——
——
——
——
——
——
0-5
0-5
——
——
0-5
0-5
——
0-5
CEM III
Cemento de
horno Alto
CEM III/A
CEM III/B
35-64
20-34
36-65
66-80
CEM IV
Cemento
Puzolánico
CEM IV/A
CEM IV/B
65-89
45-64
——
——
CEM V
Cemento
Compuesto
CEM V/A
40-64
18-30
——
——
11-35 (4)
36-55 (4)
——
18-
30
(1)
Los valores de la tabla se refieren al núcleo de cemento, entendiéndose por tal el “clínker” y las
adiciones con exclusión del sulfato de calcio (regulador de fraguado) y de los aditivos.
(2)
Los componentes minoritarios adicionales pueden ser “filler”, o uno o más de los componentes
principales, a menos que están incluidos ya como tales en el cemento.
(3)
Cuando algún cemento portland, mixto, en razón de su composición, se pueda incluir en alguno de los
tipos II anteriores, deberá llevar la denominación y designación correspondientes a dicho tipo.
(4)
La proporción de humo de sílice se limita al 10 por 100.
(5)
La proporción de “filler” se limita al 5 por 100.
(6)
La proporción de caliza se limita al 20 por 100.
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TABLA 2
Prescripciones mecánicas y físicas de los cementos comunes
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Resistencia a compresión N/mm
Clase resistente
Resistencia inicial
Tiempo de fraguado
Resistencia normal
Dos días
Siete Días
Veintiocho días
32,5
—
≥16,0
≥32,5
≤52,5
32,5 R (1)
≥13,5
—
42,5
≥13,5
—
≥42,5
≤62,5
42,5 R (1)
≥20,0
—
52,5
≥20,0
—
≥52,5
—
52,5 R (1)
≥30,0
—
(1)
Principio
Final
Expansión
Minutos
Horas
mm
≥60
≤12
≤10
≥45
R = Alta resistencia inicial.
1.3. Prescripciones químicas de los cementos comunes.
En la tabla 3 se incluyen las especificaciones que deben cumplir los cementos
comunes, relativas a las características químicas, según la Instrucción RC-97. Los
ensayos correspondientes deben efectuarse de acuerdo con la Norma EN 196-2:1996 y
normas UNE concordantes.
TABLA 3
Prescripciones químicas de los cementos comunes
Características
Pérdida por calcinación
Residuo insoluble
Contenido de sulfatos
(expresado en SO3).
Tipo de Cemento
CEM I
CEM III
CEM I
CEM III
CEM I
CEM II (1)
CEM IV
CEM V
Contenido de cloruros (CI)
Puzolanicidad
CEM III
Todos (3)
CEM IV
Clase resistente
Porcentaje en masa
Todas
≤5,00
Todas
≤5,00
32,5
32,5 R (2)
42,5
≤3,50
42,5 R (2)
52,5
52,5 R (2)
Todas
Todas
Todas
≤4,00
≤0,10
Satisfacer el ensayo
(1)
Esta indicación afecta o todos los cementos CEM II/A y CEM II/B, incluidos los cementos Portland
compuestos que contienen un solo componente principal, por ejemplo, II/A-S o ll/B-V.
(2)
R = Alta resistencia inicial.
(3)
El cemento tipo III puede contener más de 0,10 por 100 de cloruros. Pero, en tal caso, se debe
consignar en los envases y albaranes de entrega el contenido real de cloruros.
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1.4. Prescripciones físicas y mecánicas de los cementos.
Las características físicas y mecánicas más importantes son: fraguado,
expansión, finura de molido y resistencia a compresión.
a) Fraguado
La velocidad de fraguado de un cemento viene limitada por las normas
estableciendo un período de tiempo, a partir del amasado, dentro del cual deben
producirse el principio y el fin del fraguado. Ambos conceptos se definen de un modo
convencional, mediante la aguja de Vicat, ya que el fraguado es un proceso continuo
que se inicia al amasar el cemento y se prolonga por el endurecimiento sin solución de
continuidad.
Las penetraciones de la aguja de Vicat sobre una probeta de pasta normal de
cemento, en función del tiempo, dan una idea del proceso de fraguado. Como resultado
del ensayo puede dibujarse un diagrama como el indicado en la figura 1.1.(Norma
europea EN 196-3).
Según la Intrucción española RC-97 el fraguado del cemento debe cumplir las
siguientes prescripciones:
Resistencia del cemento
Principio del fraguado (min)
Final del fraguado (horas)
Muy alta
Alta, media, baja
> 45
> 60
< 12
< 12
El límite inferior que marcan las normas para el comienzo del fraguado es
pequeño y puede resultar insuficiente para muchas obras de hormigón, en las que las
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distancias de transporte sea grande. Debe comprobarse, en tales casos, que el principio
de fraguado del cemento se aleja del mínimo admitido, especialmente si la temperatura
ambiente supera a la normalizada del ensayo, que es de 18º C a 22º C para el agua de
amasado.
Para obras de pavimentos de hormigón ejecutadas en verano conviene utilizar
cementos cuyo principio de fraguado, en ensayo efectuado a 30º C, tenga lugar no antes
de una hora.
El fraguado es tanto más corto y rápido en su comienzo cuanto más elevada es la
finura del cemento. La meteorización de éste (almacenamiento prolongado) aumenta la
duración del fraguado. La presencia de materia orgánica (que puede provenir del agua o
de la arena) retrasa el fraguado y puede llegar a inhibirlo. A menor cantidad de agua de
amasado, así como a mayor sequedad del aire ambiente, corresponde un fraguado más
corto.
b) Expansión
Los ensayos de estabilidad de volumen tiene por objeto manifestar, a corto
plazo, el riesgo de expansión tardía que puede tener un cemento fraguado debida a la
hidratación del óxido de calcio y/o del óxido de magnesio libres.
El método de ensayo que se utiliza, tanto en España como en el resto de Europa,
es el de las agujas de Le Chatelier (Norma europea EN 196-3). Consiste en un pequeño
molde cilíndrico abierto por una generatriz y terminado por dos agujas para amplificar
la expansión. Una vez relleno con la pasta de cemento, se mantiene 24 horas en la
cámara húmeda. El aumento de la distancia de las dos puntas de las agujas después de
sumergido el molde en agua en ebullición, durante tres horas, mide la expansión.
Según la Instrucción RC-97, la expansión de cualquier tipo de cemento no debe
ser superior a 10 milímetros.
c) Finura de molido
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Es una característica íntimamente ligada al valor hidráulico del cemento, ya que
influye decisivamente en la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar
durante su fraguado y primer endurecimiento.
Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento se hidratan sólo en una
profundidad de 0,01 mm, por lo que, si dichos granos fuesen muy gruesos, su
rendimiento sería muy pequeño al quedar en su interior un núcleo prácticamente inerte.
Si el cemento posee una finura excesiva, su retracción y calor de fraguado son
muy altos (lo que, en general, resulta perjudicial), el conglomerante resulta ser más
susceptible a la meteorización (envejecimiento) tras un almacenamiento prolongado, y
disminuye su resistencia a la aguas agresivas. Pero siendo así que las resistencias
mecánicas aumentan con la finura, se llega a una situación de compromiso: el cemento
portland debe estar finamente molido, pero no en exceso.
Lo deseable es que un cemento alcance sus debidas resistencias, a las distintas
edades, por razón de calidad del clínker más bien que por razón de finura de molido. La
nueva normativa, tanto europea como española, no incluye en sus Pliegos
prescripciones para la finura de molido.
Para la determinación de la finura de molido existen varios métodos de ensayo
siendo el más conocido el de la superficie específica Blaine (Norma UNE 80.122).
Consiste en determinar la superficie de un gramo de cemento cuyas partículas
estuviesen totalmente sueltas, expresándose en centímetros cuadrados. La superficie
específica Blaine de los distintos cementos está comprendida, generalmente, entre 2500
y 4000 cm2/g.
Otros métodos para determinar la superficie específica de molido son por
tamizado en seco (Norma UNE 80.107) y por tamizado húmedo (Norma UNE 80.108).
d) Resistencias mecánicas
Como resistencia de un cemento se entiende la de un mortero normalizado,
amasado con arena de características y granulometría determinadas, con relación
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agua/cemento igual a 0,5, en las condiciones que especifica la Norma UNE 80.101, que
es análoga a la europea EN 196-1.
Las probetas son prismáticas de 4 x 4 x 16 cm3. Se rompen primero a
flexotracción con carga centrada y luego, cada uno de los trozos resultantes, se rompe a
compresión sobre superficie de 4 x 4 cm2. Las roturas se efectúan normalmente a 2, 7 y
28 días.
La resistencia mecánica de un hormigón será tanto mayor cuanto mayor sea la
del cemento empleado. Pero esta característica no es la única que debe buscarse, ya que
por sí sola no garantiza otras igualmente necesarias, o incluso más, como por ejemplo la
durabilidad.
En la tabla 2 se dan las prescripciones mecánicas de los cementos, según la
Instrucción española RC-97. Recuérdese que el número que identifica la clase de un
cemento corresponde a la resistencia mínima a compresión, a 28 días, expresada en
N/mm2 (excepto en cementos para usos especiales, en que dicha resistencia se refiere a
90 días). Ni la Instrucción española ni la Norma europea especifican valores para la
resistencia a flexotracción.
2. Cementos portland (tipo I)
Los cementos portland se obtienen por molturación conjunta de clínker portland,
una cantidad adecuada de regulador de fraguado y, eventualmente, hasta un 5 por 100
de adiciones. Estas adiciones pueden ser una o varias entre escoria siderúrgica, puzolana
natural, cenizas volantes, filler calizo y humo de sílice.
A continuación se indican las clases de los cementos tipo I, según la Instrucción
española RC-97 (véase tabla 2):
I/32,5
I/32,5R
I/42,5
I/42,5R
I/52,5
I/52,5R
en donde la letra R indica alta resistencia inicial.
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Los cementos portland normalmente empleados en las obras corrientes de
hormigón armado son de las clases 32,5 y 42,5 N/mm2, si bien esta última es más
adecuada para cuando se requiere un endurecimiento más rápido de lo normal.
3. Cementos portland con adiciones (tipo II)
Los cementos portland con adiciones se vienen empleando en Europa, con gran
éxito, por razones económicas. Por una parte, por el ahorro de energía que ello supone
y, por otra, por el aprovechamiento de ciertos productos naturales y subproductos
industriales.
Los cementos portland con adiciones tienen un comportamiento intermedio entre
los portland tipo I, por un lado, y los cementos de horno alto o puzolánicos, por otro. Se
pasa, pues, sin solución de continuidad del cemento portland tipo I a los siderúrgicos o
puzolánicos, a través de los portland tipo II.
Estos cementos tienen las mismas clases resistentes que los cementos tipo I.
4. Otros tipos de cementos comunes
4.1. Cementos de horno alto (tipo III)
Estos conglomerantes constituyen la familia de los cementos fríos. La
Instrucción española considera dos tipo de cementos de horno alto:
•
Tipo III/A: Sus componentes son clínker de portland (35 a 64 %), escoria
siderúrgica (36 a 65 %) y otros constituyentes (0 a 5 %). Los porcentajes
son en masa y no incluyen ni el regulador de fraguado ni los aditivos.
•
Tipo III/B: Sus componentes son clínker de portland (20 a 34 %), escoria
siderúrgica (66 a 80 %) y otros constituyentes (0 a 5 %).
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Las clases resistentes son las mismas que los cementos portland.
La escoria granulada es una especie de arena (el aspecto y color son parecidos)
que se obtiene por enfriamiento brusco en agua de la ganga fundida procedente de
procesos siderúrgicos. Sus partículas son más o menos porosas y “rechinan” al
aplastarlas con la mano. Al ser enfriada bruscamente en agua (temple) la escoria se
vitrifica y se vuelve activa. Dado su contenido en cal combinada, la escoria no es una
simple puzolana, sino que tiene de por sí propiedades hidráulicas, es decir, que es un
verdadero cemento. Lo que sucede es que, por sí sola, la escoria fragua y endurece muy
lentamente, por lo que debe ser acelerada por la presencia de algo que libere cal, como
el clínker de portland. Bastan muy pequeñas cantidades de este último componente para
asegurar el fraguado y endurecimiento de la escoria molida.
Estos cementos presentan poca retracción y un débil calor de hidratación, por lo
que pueden ser utilizados sin riesgo en grandes macizos. A cambio y por la misma
razón, son muy sensibles a las bajas temperaturas, que retardan apreciablemente su
endurecimiento, por lo que no debe utilizarse por debajo de los +5º C.
Los cementos siderúrgicos son más susceptibles de experimentar cambios de
tonalidad más o menos irregulares después de endurecidos. El hormigón de cemento de
escorias presenta una rotura de color verdoso característico.
Quizá la idea más importante que debe retenerse en relación con estos cementos
es que necesitan efectuar su endurecimiento en medio constantemente húmedo durante
dos semanas al menos, dada su lentitud. Sus grandes enemigos son la sequedad y el
calor.
No deben emplearse los de fabricación muy reciente, que presentan riesgos de
retracciones elevadas. Por igual motivo y para evitar desecaciones prematuras y rápidas,
hay que emplear bajas relaciones agua/cemento y vigilar el amasado, porque estos
cementos dan morteros y hormigones un poco agrios que incitan a quien los amasa a
echar más agua a la hormigonera. Un vibrado enérgico vence esta rigidez durante la
puesta en obra.
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Conviene utilizar dosificaciones amplias, bien amasadas, para evitar falta de
homogeneidad y el riesgo de tener endurecimientos irregulares. En general es preferible
una buena dosificación en cemento de una categoría inferior a otra pobre de categoría
superior.
En resumen, puede decirse que los cementos siderúrgicos son delicados y exigen
más precauciones en su empleo que los portland. Son más resistentes que éstos a las
aguas sulfatadas, las de mar y las muy puras; pero no deben utilizarse si la agresividad
es grande.
4.2. Cementos puzolánicos (tipo IV)
La Instrucción española considera dos tipos de cementos puzolánicos: el CEM
IV/A que contiene de 65 a 89 por 100 de clínker de portland y de 11 a 35 por 100 de
material puzolánico (puzolana natural, cenizas volantes o humo de sílice), aparte de
otras adiciones en proporción no superior al 5 por 100; y el CEM IV/B cuyas
propiedades de clínker y material puzolánico son, respectivamente, de 45 a 64 por 100 y
de 36 a 55 por 100 (véase tabla 1).
Las clases resistentes de los cementos puzolánicos son las mismas que las
correspondientes a los cementos portland (ver tabla 2).
Se entiende por puzolana, en sentido estricto, el producto natural de origen
volcánico que, finamente dividido, no posee ninguna propiedad hidráulica, pero
contiene constituyentes (sílice y alúmina) capaces de fijar cal a temperatura ambiente en
presencia de agua, formando compuestos de propiedades hidráulicas. En sentido amplio,
el término puzolana se aplica también a otros productos artificiales, o naturales de
origen no volcánico, que tienen análogas propiedades, tales como las cenizas volantes,
el humo de sílice, la tierra de diatomeas y las arcillas activadas.
Los cementos puzolánicos endurecen más lentamente, en especial en ambiente
frío, y requieren en general más agua de amasado que el portland normal; pero a largo
plazo llegan a superar las resistencias de éste.
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La ventaja de los cementos puzolánicos es que la puzolana fija la cal liberada en
la hidratación del clínker, eliminando así un peligro en ambientes agresivos. Como el
proceso liberación-fijación de cal se prolonga mucho en el tiempo, el cemento va
ganando resistencias con la edad en mayor proporción que el portland, al formarse
nuevos compuestos resistentes de naturaleza muy estable.
Por las mismas razones, el cemento puzolánico confiere al hormigón una
elevada densidad, disminuyendo su porosidad y haciéndolo más compacto, lo que
aumenta su resistencia química. Todo ello lo hace recomendable para gran número de
obras (canales, pavimentos, obras en aguas muy puras o ambientes medianamente
agresivos, hormigonados bajo agua, obras marítimas, etc.).
Los cementos puzolánicos son algo más untuosos y manejables que el portland,
por lo que mejoran la plasticidad del hormigón, resultando aptos para su empleo en
hormigones bombeados.
El color negruzo de las puzolanas oscurece de forma típica a estos cementos.
4.3. Cementos compuestos (tipo V)
Están constituidos por clínker de portland (40 a 64 %), escoria siderúrgica (18 a
30 %), puzolana y cenizas volantes (en total, 18 a 30 %) y hasta un 5 por 100 de otras
adiciones (D o L). Sus características y aplicaciones son intermedias entre las
correspondientes a los cementos tipo III y IV.
5. Cementos con propiedades adicionales
Existen cementos con características especiales que, además de cumplir las
prescripciones relativas a las características químicas, físicas y mecánicas
correspondientes a su tipo y clase, presentan propiedades adicionales.
Se estudian a continuación los cementos de bajo calor de hidratación (UNE
80.306:96), los cementos blancos (UNE 80.305:96), cementos resistentes al agua de mar
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(UNE 80.303:96) y cementos resistentes a los sulfatos y al agua de mar (UNE
80.303:96).
1º. Cementos de bajo calor de hidratación (BC)
Se consideran cementos de bajo calor de hidratación todos aquellos que, a la
edad de cinco días, desarrollan un calor de hidratación igual o inferior a 65 cal/g, según
Norma UNE 80.118.
En los cementos portland tipo I de bajo calor de hidratación, aparece en gran
proporción el silicato bicálcico, SC2, a costa del silicato tricálcico SC3.
2º. Cementos blancos (BL)
Se consideran como cementos blancos los pertenecientes a los tipos I y II,
cuando las adiciones de estos últimos no superan el 25 % en masa, y cuyo índice de
blancura sea igual o superior al 70 por 100. El índice de blancura se determina por la
medida de su reflectancia luminosa direccional, en relación con un patrón de óxido
magnésico en polvo (Norma UNE 80.11/):
Las clases resistentes de los cementos blancos son las mismas que las de sus
tipos correspondientes.
Con el cemento blanco es fundamental emplear áridos muy limpios y evitar el
uso de herramientas de hierro, que mancharían el hormigón. El aspecto final de éste
depende, en gran medida, del color de los áridos. El uso de ciertos productos de curado
puede alterar el tono de las superficies.
3º. Cementos resistentes al agua de mar (MR)
Los cementos resistentes al agua de mar (sulfatos y cloruros alcalinos y
alcalinotérreos) tienen limitado superiormente el contenido de aluminato tricálcico de su
clínker a los siguientes valores: 5 % para el cemento tipo I; 8 % para los tipos II, y 10 %
para los III/A y IV. Además, el contenido en C3A+C4AF del clínker está limitado
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superiormente al 22 % para los cementos tipo I, y al 25 % para los restantes. Los
cementos de horno alto tipo III/B son siempre resistentes al agua de mar.
La determinación del aluminato tricálcico, C3A, y del aluminoferrito
tetracálcico, C4AF, se efectúa por cálculo según la Norma UNE 80.304.
4º. Cementos resistentes a los sulfatos (SR) y al agua de mar (MR)
Son cementos muy útiles para obras en contacto con terrenos yesíferos o aguas
selenitosas y deben tener bajo contenido en aluminatos. Según la Instrucción española
se consideran como cementos resistentes a los sulfatos (cálcico y/o magnésico) aquellos
que, por su composición y por la constitución de su clínker, tienen un contenido en
aluminato tricálcico no superior al 5 % para los cementos tipo I; al 6 % para los tipos II,
y al 8 % para los III/A y IV. Además, el contenido en C3A + C4AF no debe ser superior
al 22 % para los cementos tipos I y II, ni al 25 % para los III/A y IV. Los cementos de
horno alto tipo III/B son siempre resistentes a los sulfatos.
Como en el caso anterior, la determinación del aluminato tricálcico y del
aluminoferrito tetracálcico se efectúa por cálculo según la Norma UNE 80.304.
Al tener un contenido bajo en C3A, los cementos resistentes a los sulfatos son de
bajo calor de hidratación, experimentan menos retracción y desarrollan sus resistencias
más lentamente que sus correspondientes tipos ordinarios. A cambio, disminuye la
trabajabilidad de las mezclas.
Las clases resistentes de los cementos resistentes a los sulfatos son las mismas
que las de sus tipos correspondientes.
Deben emplearse cementos resistentes a los sulfatos en obras de hormigón en
masa o armado, cuando el contenido de sulfatos del agua en contacto con la obra sea
igual o mayor que 400 mg/kg, o en suelos cuyo contenido sea igual o mayor que 3000
mg/kg. Además, la dosificación de cemento no será inferior a 250 kg/m3 para el
hormigón en masa, ni a 325 kg/m3 para el hormigón armado.
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Cementos.
Montoya-Meseguer-Morán (2000) Hormigón armado. Gustavo Gili. Barcelona
6. Cemento de aluminato de calcio, CAC/R (cemento aluminoso)
El constituyente principal del cemento aluminoso es el aluminato monocálcico
AC, cuyos cristales hexagonales crecen muy rápidamente, lo que explica los elevados
valores iniciales de su resistencia mecánica (la Instrucción española le exige 40 N/mm2
de resistencia a compresión a un día). La ausencia de cal libre confiere a este cemento
su peculiar resistencia a los agentes agresivos, ya que sin dicha cal no puede formarse el
gran enemigo del portland, el sulfoaluminato cálcico (sal de Candlot).
Los hormigones con cemento aluminoso son muy poco porosos y casi
insensibles a los agentes químicos de carácter ácido, pero en cambio no resisten las
aguas alcalinas y su carácter ácido favorece la corrosión de las armaduras. En ciertas
condiciones de humedad y temperatura pueden presentar a largo plazo una apreciable
regresión de sus resistencias mecánicas (así ha sucedido en España en buen número de
forjados de edificación fabricados con viguetas de cemento aluminoso). Por ello, el
cemento aluminoso no debe emplearse en hormigón armado y, menos aún, en hormigón
pretensado, ni mezclarse con ningún otro tipo de cemento. Se emplea con ventaja en
hormigones refractarios y, por su gran velocidad de endurecimiento, en reparaciones de
vías de agua.
7. Tablas de utilización práctica
En las tablas 4 a 6 se han recogido las ideas prácticas más importantes, desde el
punto de vista del empleo de los cemnetos. En la confección de dichas tablas se ha
perseguido fundamentalmente la claridad y la brevedad, aunque a veces haya sido a
costa de la precisión.
Las tablas citadas proporcionan unas recomendaciones, de carácter general, para
la utilización de los distintos tipos de cemento, con indicación de sus características
principales y sus limitaciones, que se consideran de gran utilidad para los técnicos de
proyecto y de obra. Cuando se trate de problemas específicos deberá consultarse con
especialistas.
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Cementos.
Montoya-Meseguer-Morán (2000) Hormigón armado. Gustavo Gili. Barcelona
8. Suministro, recepción y almacenamiento.
El suministro de cemento se realiza en sacos (en España de 25 ó 50 kg) o a
granel. En ambos casos, todo suministro debe ir acompañado deun albarán y de una hoja
de características, en los que deben figurar entre otros datos la naturaleza y proporción
nominal de todos los componentes, así como las restricciones de empleo, en su caso.
Si se trata de sacos, éstos deben llevar impreso en una de sus caras el tipo y
clases de cemento, así como la marca comercial y, eventualmente, las restricciones de
empleo.
La toma de muestras y los ensayos de recepción deben llevarse a cabo según
indica la Instrucción española RC-97. Si el cemento posee un sello o marca de
conformidad oficialmente homologado, la Dirección Facultativa puede eximirlo de los
ensayos de recepción.
El almacenamiento de sacos debe efectuarse en un local cerrado y no al exterior,
disponiéndolos en hiladas de tres o cuatro de altura, interrumpidas por tablones o calzos
que aseguren el paso del aire. Conviene llevar registro de los datos de identificación de
cada partida y marcar claramente los lotes ensayados y los no ensayados para evitar
confusiones. Mientras dure la obra, conviene conservar muestras del cemento (con 5 kg
es suficiente, en bolsa o bote de plástico), que son imprescindibles para poder
dictaminar después, caso que se presente cualquier anomalía en el hormigón. De otro
modo, los laboratorios especializados pueden prestar una ayuda muy aleatoria.
Si el suministro se realiza a granel, la conservación del cemento se efectúa fácil
y correctamente en los silos metálicos que habitualmente se emplean. Las características
físicas del cemento ensilado dependen de su grado de asiento, su naturaleza y su finura,
pudiendo darse como valores medios los siguientes:
Masa del litro de cemento suelto..................de 0,9 a 1,1 kg
Masa del litro de cemento compactado ........de 1,1 a 1,4 kg
Angulo de rozamiento interno......................entre 20º y 30º
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Cementos.
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Cuando el cemento experimenta un almacenamiento prolongado, puede sufrir
alteraciones consistentes en la hidratación de sus partículas más pequeñas
(meteorización), que pierden así su valor hidráulico. Esto se traduce en un retraso en los
tiempos de fraguado y en una disminución de las resistencias mecánicas, especialmente
las de compresión a cortas edades.
La meteorización del cemento se traduce también en un aumento de la pérdida al
fuego, correspondiente a las partículas finas meteorizadas. Este ensayo es el que detecta
la meteorización de forma más directa y cuantitativamente expresiva.
A veces puede utilizarse un cemento ligeramente meteorizado, pero teniendo en
cuenta sus nuevas características: su distinta granulometría, su retraso en el fraguado y
su eventual pérdida de resistencias mecánicas. Al desaparecer los finos, disminuyen el
calor de hidratación y la retracción en las primeras edades, requiriendo tanta más agua
de amasado cuanto mayor haya sido el proceso de meteorización.
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Cementos.
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TABLA 4
CARACTERISTICAS Y CRITERIOS DE EMPLEO DE LOS CEMENTOS PORTLAND
Cementos portland tipo I
Clases 32,5 y 32,5R
Características
Clases 42,5 y 42,5R
− Bajo calor de hidratación.
− Resistencia mecánica alta.
− Baja retracción.
− Endurecimiento rápido.
Clases 52,5 y 52,5R
− Resistencia mecánica muy alta,
a todas edades.
− Endurecimiento muy rápido.
− Fuerte calor de hidratación
Limitaciones
− Resistencia mecánica media.
− Poca resistencia química.
− Poca resistencia química.
− Tendencia a fisuras de
afogarado y retracción .
− Poca resistencia química.
− Hormigón armado.
Indicado para
− Hormigón armado.
− Hormigón en masa de
pequeño o mediano volumen. − Hormigón pretensado.
− Pavimentos y firmes de
− Prefabricado, incluso con
carreteras.
tratamiento higrotérmico.
− Estabilización de suelos.
− Obras de hormigón armado
que requieren endurecimiento
rápido y altas resistencias.
− Hormigón pretensado.
− Prefabricación.
− Hormigonado en tiempo muy
frío.
− Desencofrado muy rápido.
− Obras en aguas, terrenos o
ambientes agresivos.
No indicado para
− Macizos de gran volumen,
sobre todo en dosificaciones
altas.
− Obras en aguas, terrenos o
ambientes agresivos.
− Obras en aguas, terrenos o
ambientes agresivos.
− Piezas de hormigón armado − Obras de hormigón armado de
mediano volumen o espesor.
de gran espesor.
− Elementos o piezas
fisurables por retracción.
− Elementos o piezas fisurables
por retracción.
− Cuidar el almacenamiento. − Cuidar el almacenamiento. No
No debe prolongarse más de debe prolongarse más de un
mes.
dos meses.
Precauciones
− Cuidar el almacenamiento. No
− Cuidar el amasado y, sobre
debe prolongarse más de tres
todo, el curado.
meses.
− Precauciones para evitar
fisuración por retracción
durante las primeras horas.
− Cuidar dosificación, amasado
y, sobre todo, el curado.
− Precauciones para evitar
fisuración por retracción
durante las primeras horas.
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Cementos.
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TABLA 5
CARACTERISTICAS Y CRITERIOS DE EMPLEO DE LOS CEMENTOS PORTLAND CON ADICIONES
Tipo II-S
Clases 32,5 y 32,5R
Clases 42,5 y 42,5R
Tipo II-P y II-V
Clases 32,5 y 32,5R
Clases 42,5 y 42,5R
− Resistencia mecánica alta.
− Resistencia mecánica alta − Bajo calor de hidratación. − Baja retracción.
− Bajo calor de hidratación. − Baja retracción.
− Baja retracción.
− Moderado calor de
Características
− Baja retracción.
− Moderado calor de
− Endurecimiento algo más hidratación.
hidratación.
lento que el portland I.
− Hormigones más
impermeables.
Limitaciones
− Resistencia mecánica
media.
− Sensibles a las bajas
temperaturas.
− Sensibles a las bajas
temperaturas durante la
ejecución.
− Resistencia mecánica
media.
− Endurecimiento sensible
a los climas secos y fríos,
o secos y cálidos.
− Hormigón armado.
− Hormigón armado.
− Hormigón armado.
− Hormigón en masa,
incluso de gran volumen.
− Hormigón en masa,
incluso de gran volumen. − Pavimentos y
cimentaciones.
− Pavimentos y
cimentaciones.
− Estabilización de suelos.
Indicado para
− Estabilización de suelos. − Obras de hormigón en
masa en ambientes
− Obras de hormigón en
débilmente agresivos por
masa en ambientes
salinidad o por sulfatos.
débilmente agresivos por
salinidad o por sulfatos.. − Prefabricación con
tratamiento higrotérmico.
− Hormigonado en tiempo
de heladas.
No indicado − Hormigón pretensado.
para
− Obras en aguas, terrenos
o ambientes agresivos,
salvo los indicados.
Precauciones
− Curado prolongado en
ambiente húmedo, sobre
todo en climas fríos o
temperaturas bajas,
evitando la desecación.
− Hormigonado en tiempo
de heladas.
− Hormigón armado.
− Hormigón en masa.
− Pavimentos y
cimentaciones.
− Curado prolongado en
ambiente húmedo, sobre
todo en climas fríos o
temperaturas bajas,
evitando la desecación.
− Hormigón en masa que
tolere un moderado calor
de hidratación.
− Hormigón armado o en
masa en ambientes
ligeramente agresivos por
aguas puras, carbónicas o
con débil acidez mineral.
− Prefabricados con
tratamiento higrotérmico. − Obras de gran
impermeabilidad.
− Prefabricación y
pretensado.
− Hormigonado en tiempo
de heladas.
− Obras en aguas, terrenos o
ambientes agresivos, salvo
los indicados.
− Obras en aguas, terrenos
o ambientes agresivos.
− Macizos de gran volumen
y piezas de gran espesor.
− Curado prolongado, en
especial en climas secos
y fríos.
− Curado prolongado, en
especial en climas secos y
fríos.
− Hormigón pretensado con
armaduras adherentes.
− Hormigón pretensado.
− Obras en aguas, terrenos
o ambientes agresivos,
salvo los indicados.
− Endurecimiento sensible a
los climas secos y fríos, o
secos y cálidos.
− Evitar desecación durante − Evitar desecación durante
el primer periodo de
el primer periodo de
endurecimiento en climas endurecimiento en climas
cálidos y secos.
cálidos y secos.
− El almacenamiento no
− El almacenamiento no
debe prolongarse más de
debe prolongarse más de − El almacenamiento no
− El almacenamiento no
tres meses.
dos meses.
debe prolongarse más de
debe prolongarse más de
dos meses.
tres meses.
El CEMENTO PORTLAND MIXTO (CEM II/A-M y B-M) tiene unas características y aplicaciones que pueden
considerarse como suma de las correspondientes a los cementos tipos II-S, II-P y II-V.
El CEMENTO PORTLAND CON CALIZA (CEM II/A-L) tiene unas aplicaciones análogas a las de los cementos
portland de su misma clase, pero los hormigones con él fabricados presentan unas propiedades adicionales
mejorando la hidratación, trabajabilidad, retracción, fisuración, etc.
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Cementos.
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TABLA 6
CARACTERISTICAS Y CRITERIOS DE EMPLEO DE LOS CEMENTOS DE HORNO ALTO Y PUZOLANICOS
Cementos de horno alto tipo III
III/A-32,5 y III/A-42,5
Limitaciones
Clases 32,5 y 42,5
− Hormigones más trabajables,
más compactos, más
− Baja retracción.
− Baja retracción.
impermeables y de mayor
− Mayor resistencia química que el − Resistentes al agua de mar y a los resistencia química que con el
portland.
sulfatos.
cemento portland..
− Moderado calor de hidratación.
Características
III/B-32,5 y III/B-42,5
Cemento puzolánico tipo IV
− Menor trabajabilidad que el
portland.
− Bajo calor de hidratación.
− Menor trabajabilidad que el
portland.
− Muy sensibles a las bajas
temperaturas.
− Evolución de resistencias más
lenta que el portland.
− Endurecimiento lento.
− Obras de hormigón en masa,
incluso de gran volumen.
Indicado para
− Obras de hormigón en masa o
armado en ambientes húmedos y − Obras de hormigón en masa o
armado en ambientes húmedos o
ligeramente agresivos por
agresivos por salinidad o por
salinidad o por sulfatos.
sulfatos.
− Cimentaciones, pavimenta-ciones
− Cimentaciones, pavimenta-ciones
y obras subterráneas.
y obras subterráneas.
− Obras marítimas.
− Obras marítimas.
− Ciertos prefabricados.
− Hormigonado a bajas
temperaturas.
− Obras en ambientes muy secos.
− Hormigones vistos.
No indicado para
− Obras de gran superficie y poco
espesor.
− Obras en ambiente muy
agresivos.
− Obras que requieren altas
resistencias iniciales.
Precauciones
− Obras de hormigón en masa,
incluso de gran volumen.
− Obras de hormigón en masa de
grandes volúmenes (grandes
cimentaciones, muros de
contención, presas, etc.).
− Oobras marítimas, vertederos
industriales o sanitarios.
− Obras en medios agresivos por
aguas puras, carbónicas o con
débil acidez.
− Hormigones muy impermeables.
− Prefabricados con tratamiento
higrotérmico.
− Hormigonado a bajas
temperaturas.
− Obras en ambientes muy secos.
− Hormigones vistos.
− Obras de gran superficie y poco
espesor.
− Obras que requieren altas
resistencias iniciales.
− Hormigonado en climas secos o
fríos.
− Obras en ambientes muy
agresivos.
− Obras que requieren altas
resistencias iniciales.
− Hormigón pretensado.
− Prolongar el amasado evitando
exceso de agua.
− Prolongar el amasado evitando
exceso de agua.
− Prolongar el curado, sobre todo
en climas fríos o a temperaturas
bajas, evitando al máximo la
desecación prematura.
− Prolongar el curado, sobre todo
en climas fríos o a temperaturas
bajas, evitando al máximo la
desecación prematura.
− Prolongar el tiempo de
desencofrado.
− Prolongar el tiempo de
desencofrado.
− Curar prolongadamente, sobre
todo en climas secos y fríos.
− Evitar desecación durante el
primer periodo de
endurecimiento en climas
cálidos y secos.
− Preferir dosis ricas de clase 32,5 − Preferir dosis ricas de clase 32,5
a dosis pobres de clase 42,5..
a dosis pobres de clase 42,5.
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