Tipos de cemento

LECCION 4.- CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS. TIPOS.
1.- Introducción. Normas UNE.
La clasificación de los cementos se puede hacer según diferentes criterios. Las principales características
distintivas en las que pueden basarse dichos criterios pueden ser:
(I).-Las clases o categorías resistentes (Resistencias mecánicas mínimas o medias, usualmente la resistencia a
la compresión a los 28 días).
(II).-Los tipos de cemento (Cementos portland, cementos siderúrgicos, cementos puzolánicos, etc.).
(III).-Las propiedades características especiales más importantes (Bajo calor de hidratación, resistencia frente
medios agresivos por ejemplo, sulfatos, rápido desarrollo de resistencias, etc.).
El criterio diferencial principal de la “Categoría resistente” para la clasificación de los cementos es el
adoptado por la NORMA DIN 1164 de la antigua República Federal Alemana , el de los “ Tipos de cemento”
es el adoptado por la NORMA TGL 28101/102 de la antigua República Democrática Alemana. y el de las
“Propiedades características más importantes” sirve como base a la NORMA ASTM C 150-76a de los
Estados Unidos y al CEMBUREAU de Paris. En cada uno de estos criterios principales de clasificación se
pueden utilizar los demás a efectos de posteriores subdivisiones. AENOR ha publicado una serie de
NORMAS UNE para Cementos, elaboradas por subcomité SC3 del Comité Técnico de Normalización CTN80 “Cementos y Cales” de dicha Asociación Española de Normalización (AENOR/CTN80/SC3 ) Dichas
normas con los títulos de sus contenidos son las siguientes
1.- Norma UNE-EN 197-1: 2000 - Cementos Comunes: Definiciones, Denominaciones, Designaciones,
Composición, Clasificación y Especificaciones de los mismos.
2.- Norma UNE 80303-1:2001- Cementos resistentes a los sulfatos
3.- Norma UNE 80303-2:2001- Cementos resistentes al agua de mar.
4.- Norma UNE 80303-3:2001- Cementos de bajo calor de hidratación.
5.- Norma UNE 80304:2001 - Cálculo de la Composición Potencial del Clinker Portland.
6.- Norma UNE 80305: 2001- Cementos blancos. Esta norma está complementada con la Norma UNE
80117:2001 de Métodos de Ensayos (Físicos) de Cementos, para la Determinación del Color de los
Cementos Blancos, la cual sustituye a la precedente norma experimental UNE 80117:87 EX.
7.- Norma UNE 80307:2001- Cementos para usos especiales.
8.- Norma UNE 80309:94 - Cementos naturales. Definiciones, clasificación y especificaciones.
9.- Norma UNE 80310:96 - Cementos de aluminato de calcio.
10.- Norma UNE-ENV 413-1:95 - Cementos de albañilería: Especificaciones.
Con carácter general, en todas ellas figuran los distintos tipos, subtipos y clases o categorías de resistencia de
los cementos, a los que en cada caso afectan, incluyendo la definición –denominación y designación de los
mismos–, su composición, especificaciones mecánicas, físicas, químicas y de durabilidad, así como los
correspondientes criterios de conformidad y, en su caso, las características especiales o adicionales y los
anexos a la norma, si los hubiere.
Entonces la norma española para cementos comunes (Usos corrientes) vigente en la actualidad es con
carácter general la NORMA EN -197 - 1:2000, y se refiere a Definiciones, Clasificación y Especificaciones.
En ella están incluidos 5 tipos de cementos, algunos de los cuales se subdividen en subtipos, según la
naturaleza de la adición o adiciones que contengan. A su vez cada uno de los subtipos puede comprender dos
variantes A y B, en función de la proporción de dichas adiciones, correspondiendo al subtipo B la mayor
proporción de adición.
Esta parte de la Norma Europea EN 197 define y presenta las especificaciones de 27 tipos distintos de
cementos comunes y de sus componentes. La definición de cada cemento incluye las proporciones
en las que deben ser combinados sus componentes para producir los diferentes tipos en un rango de seis
clases de resistencia diferentes. La definición incluye también las exigencias que deben cumplir los
1
componentes y las exigencias mecánicas, físicas y químicas de los 27 tipos y clases de resistencia. Así
mismo, esta parte de la norma europea establece los criterios de conformidad y las reglas aplicables. Por
otro lado, se incluyen también las exigencias necesarias sobre durabilidad.
Esta norma supone una actualización de su precedente la Norma UNE 80301:1996. En esta actualización se
trata de aproximar lo más posible el contenido de esta norma al correspondiente de la Norma Europea
Experimental ENV 197-1:1992, teniendo en cuenta alguno de los retoques posteriores de ésta, de igual
manera que, en su momento, la Norma UNE 80 301:1985 se aproximó en muy gran medida a los últimos
borradores del proyecto de Norma Europea Experimental entonces existentes.
Esta actitud supone un paso más en los sucesivamente dados para la armonización entre las normalizaciones
europea y española para cementos comunes “tradicionales’ y “bien experimentados’, en la misma dirección
seguida por gran parte de los países de la U.E., los cuales han modificado recientemente sus normas
nacionales aproximándolas a la europea, bien con criterios de adopción total de la misma, o de adaptación
parcial a ella.
2.- Cementos comunes (Norma UNE-EN 197-1:2000).
Los cementos comunes conformes con esta norma se subdividen en los cinco tipos principales siguientes (
Tabla 2.1):
Como se puede observar la clasificación anterior se basa en el criterio de los “Tipos de cemento”. La
composición y la designación de los tipos de cemento anteriores pueden verse en la tabla 2.1.
Son cementos unitarios (CEM I), binarios (CEM II y CEM III), ternarios, cuaternarios, quinarios e incluso
senarios, en función del número de componentes de que pueden constar. Los componentes adicionales, que
acompañan al CLINKER, son los 9 siguientes:
2
Algunos de los tipos se subdividen en subtipos, según el contenido de la adición o mezcla de adiciones
presentes en el cemento. Estos subtipos, según dicho contenido creciente, pueden ser A, B o C.
Aparte de los constituyentes principales o mayoritarios, prácticamente todos los cementos pueden contener
hasta un 5 % de componentes minoritarios o adicionales definidos en la tabla 2.1.
A los tipos y clases de cemento de la tabla 2.2 se les puede hacer corresponder las clases resistentes de la
tabla 2.2 (Criterio de subclasificación basado en las “Categorías resistentes”). Se basa en la resistencia normal
del cemento, que es la resistencia mecánica a compresión, determinada ce acuerdo con la Norma Europea EN
196.1, a los 28 días.
Se contemplan tres clases de resistencia normal: clase 32.5 (Media), clase 42.5(Alta) y clase 52.5 (Muy alta)
La clasificación de un cemento de acuerdo con la resistencia normal se indica por los valores 32.5, 42.5 ó
52.5, siguiendo la designación normalizada del tipo de cemento de acuerdo con la tabla 2.1.
La resistencia inicial de un cemento es la resistencia mecánica a la compresión a los 2 días o a los 7 días. Para
cada clase de resistencia normal, se definen dos clases de resistencias iniciales: una clase con resistencia
inicial ordinaria, indicada por N, y una clase con resistencia inicial elevada indicada por R (Tabla 2.2).
Para todos los tipos de cemento, la resistencia a la compresión, cumplirá con los requisitos de la tabla 2.2.
Tenemos pues, que la designación completa de un cemento de esta norma según los cuadros anteriores se hace
con la del tipo de la tabla 2.1 y la de la clase resistente de la tabla 2.2, más la referencia a la norma UNE. Así
un cemento cuya denominación sea:
CEM I/42.5R UNE 80.310:96
es un cemento portland de resistencia normal alta y elevada resistencia inicial (Resistencia a la compresión de
N
N
a los 2 días y de 42.5 y 62.5
de resistencia mínima y máxima a los 28 días respectivamente).
20
2
mm
mm 2
Así mismo, un cemento Pórtland con escoria de horno alto de dosificación menor en escoria conforme a esta
norma, de clase resistente 32.5 y con una resistencia inicial ordinaria, se identifica como :
CEM II/A-S 32.5
UNE 80.310:96
Las exigencias físicas para todos los tipos de cemento reseñados anteriormente pueden verse también en la
tabla 2.2, donde se observa que el tiempo de inicio de fraguado ha de ser mayor o igual a 75 minutos para las
clases resistentes 32.5N y 32.5R, mayor igual a 60 minutos para las clases resistentes 42.5N y 42.5R y
mayor o igual a 45 minutos en la clases resistentes 52.5N y 52.5R. Por su parte, la expansión en volumen ha
de ser menor de 10 mm para todos los tipos de cemento.
3
Tabla 2.1.- Familia de los cementos comunes.
4
Tabla 2.2.-Exigencias mecánicas y físicas.
Por su parte, las exigencias químicas se dan en la tabla 2.3. La pérdida por calcinación y el residuo insoluble
ha de ser menor igual al 5 % para los tipos de cementos CEM I y CEM III en todas sus clases resistentes.
El contenido de SO3 (Sulfato) para los tipos de cementos CEM I, CEM II, CEM IV Y CEM V ha de ser
menor igual al 3.5 % para las clases resistentes 32.5N, 32.5 R y 42.5N y menor igual al 4.0 % para las clases
resistentes 42.5R, 52.5N y 52.5R. Para el tipo de cemento CEM III el contenido de SO3 (Sulfato) ha de ser
menor igual al 4.0 % para todas las clases resistentes.
El contenido de cloruros ha de ser menor igual al 0.10 % para todos los tipos de cementos en todas las clases
resistentes. El cemento tipo III puede contener más del 0.10 % de cloruros pero en tal casos, se debe consignar
en los envases y albaranes de entrega el contenido real de cloruros.
Finalmente los cementos tipo IV han de satisfacer el ensayo de puzolanicidad en todas sus clases resistentes.
La puzolanicidad se determina mediante el ensayo correspondiente, a 8 o 15 días, según el método establecido
en la norma UNE 80.118. Los cementos con la característica especial de puzolanicidad llevan la designación
adicional PUZ.
En el caso de que el cemento tenga alguna de las características especiales, que se señalarán más adelante, su
designación se completará de acuerdo con lo indicado para dichas características en las normas
correspondientes, incluyendo asimismo referencia a ellas.
Exigencias de durabilidad.
Para muchas aplicaciones, particularmente en condiciones ambientales severas, la elección del cemento
influye en la durabilidad de los hormigones, morteros y pastas, por ejemplo en la resistencia al hielodeshielo, en la resistencia a sustancias químicas y en la protección de la armadura.
La elección del cemento, desde el punto de vista de esta parte de la norma europea, en particular en lo que
concierne al tipo y clase de resistencia para diferentes aplicaciones y clases de exposición, será tal que
se cumplan las normas o regulaciones apropiadas para el hormigón y mortero que sean validas en el lugar
de uso.
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Tabla 2.3.-Exigencias químicas.
Designación normalizada de los cementos.
Los cementos CEM se identificaran al menos por el tipo, como se especifica en la tabla 2.1 y por las cifras
32.5, 42.5 ó 52.5 que indican la clase de resistencia. Para indicar la clase de resistencia inicial se añadirán
las letras N o R, según corresponda. Tenemos pues, que la designación completa de un cemento de esta norma
según los cuadros anteriores se hace con la del tipo de la tabla 2.1 y la de la clase resistente de la tabla 2.1,
más la referencia a la norma EN 197 - 1.
EJEMPLO 1.
Un cemento Portland conforme con esta norma, con clase de resistencia 42.5 y elevada resistencia inicial, se
identifica como:
Cemento Portland EN 197-1 – CEMI/42.5 R
EJEMPLO 2
Un cemento Portland con un contenido entre el 6% y el 20% en masa de una caliza con un contenido de
TOC que no exceda del 0.5% en masa (L), con clase de resistencia 32.5 y con una resistencia inicial
ordinaria, se identifica como:
Cemento Portland con caliza EN 197-1 - CEM II/A-L 32.5 N
EJEMPLO 3
Un cemento Portland mixto conteniendo en total una cantidad de escoria granulada de horno alto (S),
ceniza volante silicea (V) y caliza (L) entre el 6% y el 20% en masa, con clase de resistencia 32.5 y con
alta resistencia inicial, se identifica como:
Cemento Portland mixto EN 197-1 - CEM II/A-M (S-V-L) 32.5 R
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EJEMPLO 4.
Un cemento Compuesto que contiene entre el 18% y el 30% en masa de escoria de horno alto (S) y
entre el 18% y el 30% en masa de ceniza volante silicea (V), con clase de resistencia 32.5 y una resistencia
inicial ordinaria, se identifica como:
Cemento Compuesto EN 197-1 - CEM V/A (S-V) 32.5 N
3.- Especificaciones para los componentes de los cementos.
3.1.- Clinker de cemento Portland (K).
2
de su
3
masa de silicatos de calcio [(CaO) 3.SiO2] y [(CaO)2.SiO2], conteniendo el resto combinaciones de óxido de
CaO
no será menor de 2.0. El
aluminio (A12O3), óxido de hierro (Fe2O3) y otros óxidos. La relación en masa
SiO2
contenido de óxido de magnesio (MgO) no excederá del 5% en masa.
El clinker de cemento Portland es un material hidráulico que debe estar constituido por al menos
El clinker de cemento Portland se obtiene por cocción, hasta la fusión parcial, de una mezcla fijada con
precisión de materias primas (Crudo, pasta o suspensión) conteniendo CaO, SiO2, A12O3, Fe2O3 y pequeñas
cantidades de otras materias. El crudo, pasta o suspensión, finamente dividido e íntimamente mezclado, habrá
de ser homogéneo.
3.2.- Escoria granulada de horno alto (S).
La escoria granulada de horno alto es un material hidráulico latente, es decir, que posee propiedades
hidráulicas cuando se activa de manera adecuada. La escoria granulada de horno alto debe estar constituida
2
en masa de la suma de CaO, MgO y SiO2. El resto contiene Al2O3 junto con pequeñas
por al menos
3
cantidades de otros óxidos. La relación en masa:
CaO + MgO
SiO2
de la escoria granulada de horno alto será superior a 1.
La escoria granulada de horno alto se obtiene por enfriamiento rápido de una escoria en estado de fusión de
composición adecuada, procedente de la fusión del mineral de hierro en un horno alto y constituida al menos
en dos tercios de su masa por escoria vítrea.
3.3.- Materiales puzolánicos (P, Q).
Los materiales puzolánicos son sustancias naturales o industriales de composición silícea o silicoaluminosa, o
una combinación de ambas. Aunque las cenizas volantes y el humo de sílice tienen propiedades puzolánicas,
estos materiales están contemplados en otros apartados.
Los materiales puzolánicos no endurecen por si mismos cuando se amasan con agua, pero finamente molidos
y en presencia de agua reaccionan, a la temperatura ambiente, con el hidróxido de calcio disuelto [Ca(OH)2]
y forman compuestos de silicato de calcio y aluminato de calcio capaces de desarrollar resistencia. Estos
compuestos son similares a los que se forman durante el endurecimiento de los materiales hidráulicos.
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Las puzolanas constarán esencialmente de sílice reactiva SiO2 y óxido de aluminio A12O3. El resto contiene
Fe2O3 y otros óxidos. La proporción de oxido de calcio reactivo (CaO) es de poca importancia para el
endurecimiento. El contenido de dióxido de silicio reactivo (SiO2) no será menor del 25.0% en masa.
Los materiales puzolánicos se deben preparar correctamente, es decir, deben ser seleccionados,
homogeneizados, secados o tratados térmicamente y pulverizados, dependiendo de su estado de producción o
de suministro.
Puzolana natural (P). Las puzolanas naturales son normalmente materiales de origen volcánico o rocas
sedimentarias con composición química y mineralógica adecuadas, conformes con la definición
anteriormente. La proporción de CaO reactivo de la puzolana natural es insignificante.
Puzolana natural calcinada (Q). Las puzolanas naturales calcinadas son materiales de origen volcánico,
arcillas, esquistos o rocas sedimentarias activadas por tratamiento térmico, y conformes con la definición
dada anteriormente.
El óxido de calcio reactivo (CaO) es aquel que en condiciones normales de endurecimiento, puede formar
silicatos de calcio hidratados o aluminatos de calcio hidratados. Para evaluar esta proporción, se le restará al
contenido total de CaO la parte calculada como carbonato de calcio (CaCO3) sobre la base del contenido en
dióxido de carbono (CO2), y la parte calculada como sulfato de calcio (CaSO4,) sobre la base del contenido en
trióxido de azufre (SO3), sin tener en cuenta el SO3 combinado con los álcalis, formando sulfatos alcalinos.
El dióxido de silicio (SiO2) reactivo se define como la proporción de SiO2, que después de la disolución ácida
con ácido clorhídrico (HCl) se disuelve cuando se lleva a ebullición en una disolución de hidróxido de potasio
(KOH). La cantidad de SiO2 reactivo se determina restando del SiO2, total el SiO2 contenido en el residuo
insoluble, después de los ataques anteriores, estando ambos referidos a muestra seca.
Otras puzolanas artificiales son las escorias de la metalurgia del cobre, cinc y plomo y de las ferroaleaciones
y deben cumplir las siguientes especificaciones:
a).-Su contenido en sílice reactiva no debe ser inferior al 25 %
b).-No contener sustancias nocivas en proporciones tales que puedan afectar desfavorablemente a las
propiedades y comportamientos de los conglomerados de cemento frescos y endurecidos, por acciones de tipo
físico y químico (Hidraulicidad, trabajabilidad, retención de agua, capilaridad, permeabilidad, retracción,
fisuración, corrosión de armaduras, demanda de agua, etc.).
3.4.- Cenizas volantes (V, W).
3.4.1.- Generalidades.
Las cenizas volantes se obtienen por precipitación electrostática o mecánica de partículas pulverulentas
arrastradas por los flujos gaseosos de calderas alimentadas con carbón pulverizado. Las cenizas obtenidas por
otros métodos no deben emplearse en los cementos conformes con esta norma.
Las cenizas volantes pueden ser de naturaleza silicea o calcárea. Las primeras tienen propiedades puzolánicas
y las segundas pueden tener, además, propiedades hidráulicas. La perdida por calcinación de las cenizas
volantes determinada conforme a la Norma Europea EN 196-2, pero empleando un tiempo de calcinación
de 1 h, no excederá del 5.0 % en masa.
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Las cenizas volantes con perdida por calcinación del 5.0 % al 7.0 % en masa también se pueden aceptar con
la condición de que se cumplan las exigencias particulares de durabilidad, principalmente en lo que
concierne a la resistencia al hielo, y la compatibilidad con los aditivos, conforme a las normas o
reglamentos en vigor para hormigones o morteros en los lugares de utilización. En el caso de cenizas
volantes con perdida por calcinación entre el 5.0 % y el 7.0 % en masa, el limite máximo del 7.0 % se
deberá indicar sobre el envase y/o en los albaranes.
3.4.2.- Cenizas volantes siliceas (V).
La ceniza volante es un polvo fino constituido esencialmente de partículas esféricas vitrificadas (Figura
3.4.2.1) que presenta propiedades puzolánicas. Consta esencialmente de SiO2 reactivo y Al2O3. El resto contiene Fe2O3 y otros óxidos. La proporción de CaO reactivo será menor del 10,0% en masa. El contenido de
2
fase vítrea ha de ser al menos
de su masa. El contenido de dióxido de silicio (SiO2) reactivo no será
3
inferior al 25% en masa.
La proporción de oxido de calcio reactivo será menor del 10.0 % en masa y el contenido de oxido de
calcio libre, determinado por el método descrito en la Norma Europea EN 451-1, no excederá del 1.0 % en
masa. Las cenizas volantes que tienen un contenido de oxido de calcio libre superior al 1.0 % en masa, pero
inferior al 2.5 % en masa son también aceptables con la condición de que el requisito de la expansión
(estabilidad) no sobrepase los 10 mm cuando se ensaye según la Norma Europea EN 196-3, usando una
mezcla de un 30 % en masa de ceniza volante silicea y un 70 % en masa de un cemento tipo CEM I conforme
a dicha norma.
3.4.3.- Cenizas volantes calcáreas (W).
La ceniza volante calcárea es un polvo fino que tiene propiedades hidráulicas y/o puzolánicas. Consta
esencialmente de oxido de calcio reactivo (CaO), dióxido de silicio reactivo (SiO2) y oxido de aluminio
(A12O3). El resto contiene oxido de hierro (Fe2O3) y otros compuestos. La proporción de oxido de calcio
reactivo no será menor del 10.0 % en masa. Las cenizas volantes calcáreas conteniendo entre el 10.0 % y
el 15.0 % en masa de oxido de calcio reactivo tendrán un contenido no inferior al 25.0 % en masa de
dióxido de silicio reactivo.
Adecuadamente molidas, las cenizas volantes calcáreas con mas del 15.0% en masa de oxido de
calcio reactivo, tendrán una resistencia a compresión de al menos 10.0 MPa a 28 días cuando se ensayen
conforme a la Norma Europea EN 196-1. Antes de ser ensayada, la ceniza volante será molida y la finura,
expresada como la proporción en masa de la ceniza retenida sobre el tamiz de 40 micras, siendo tamizada
en húmedo, estará entre el 10 % y el 30 % en masa.
Figura 3.4.2.1.- Fotografía de microscopía electrónica de las cenizas volantes.
9
El mortero para ensayo deberá estar preparado solo con ceniza volante calcárea molida, en lugar de
cemento. Las probetas del mortero se deben desmoldar 48 horas después de su preparación y curar en una
atmósfera con una humedad relativa de al menos 90 % hasta el ensayo.
La expansión (estabilidad) de las cenizas volantes calcáreas no sobrepasara los 10 mm cuando se ensaye
conforme a la Norma Europea EN 196-3, usando una mezcla de un 30 % en masa de ceniza volante
calcárea molida como se ha descrito anteriormente, y un 70 % en masa de un cemento tipo CEM I
conforme a dicha norma.
Si el contenido de sulfato (SO3) de la ceniza volante excede del límite superior permitido para el contenido de
sulfato del cemento, esto debe tenerse en cuenta por el fabricante del cemento, reduciendo convenientemente los
constituyentes que contienen sulfato de calcio.
3.5.- Esquisto calcinado (T).
El esquisto calcinado, particularmente el bituminoso, se produce en un horno especial a temperaturas de
aproximadamente 800 °C. Debido a la composición del material natural y al proceso de producción, el
esquisto calcinado contiene fases del clinker, principalmente silicato bicalcico y aluminato monocalcico.
También contiene, además de pequeñas cantidades de oxido de calcio libre y de sulfato de calcio,
mayores proporciones de óxidos puzolánicamente reactivos, especialmente dióxido de silicio. En
consecuencia, en estado finamente molido el esquisto calcinado presenta propiedades hidráulicas
pronunciadas, como las del cemento Portland, así como propiedades puzolánicas.
Adecuadamente molido, el esquisto calcinado deberá tener una resistencia a compresión de al menos
25.0 MPa a 28 días, cuando se ensaye conforme a la Norma Europea EN 196-1. El mortero para ensayo
estará preparado solo con esquisto calcinado finamente molido, en lugar de cemento. Las probetas del
mortero se deben desmoldar 48 horas después de su preparación y curar en una atmósfera con una
humedad relativa de al menos 90 % hasta el ensayo.
La expansión (estabilidad) del esquisto calcinado no sobrepasara los 10 mm cuando se ensaye conforme
a la Norma Europea EN 196-3, usando una mezcla de un 30% en masa de esquisto calcinado y un 70 % en
masa de un cemento tipo CEM I conforme a esta parte de la norma europea.
Si el contenido de sulfato (SO3) del esquisto calcinado excede del límite superior permitido para el contenido
de sulfato en el cemento, esto debe tenerse en cuenta por el fabricante del cemento reduciendo
convenientemente los componentes que contienen sulfato de calcio.
3.6.- Caliza (L, LL) .
Cuando las calizas se emplean en proporción superior al 5% en masa (Componente principal), deben cumplir,
además de las exigencias señaladas para el filler, las siguientes:
(a).- El contenido de carbonato de calcio (CaCO3), calculado a partir del contenido de oxido de calcio
(CaO), no será inferior al 75% en masa.
(b).- El contenido de arcilla, determinado por el método del azul de metileno conforme a la Norma
Europea EN 933-9 será menor de 1.20g/100 g. Para este ensayo, la caliza estará molida a una finura
cm 2
, determinada como superficie especifica conforme a la Norma Europea EN
aproximada de 5000
g
196-6.
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(c).- El contenido de carbono orgánico total (TOC), determinado conforme al proyecto de Norma Europea
prEN 13639:1999, cumplirá uno de los siguientes criterios:
- LL: inferior al 0.20 % en masa;
- L: inferior al 0.50 % en masa.
3.7.- Humo de sílice (D).
El humo de sílice se origina por la reducción de cuarzo de elevada pureza con carbón en hornos de arco
eléctrico utilizados para la producción de silicio y aleaciones de ferrosilicio. Consiste en partículas
esféricas muy finas que contienen al menos el 85% en masa dióxido de silicio amorfo (Figura 3.7.1).
Si la proporción de humo de sílice en el cemento excede del 5% en masa (es decir, si es un componente
principal) sólo se podrá utilizar cuando el humo de sílice cumpla los siguientes requisitos:
(a).- La perdida por calcinación no superara el 4.0 % en masa, determinada conforme a la Norma Europea EN
196-2 pero empleando un tiempo de calcinación de 1 hora.
(b).- La superficie especifica (BET) del humo de sílice no tratado será al menos de 15.0
m2
, determinada
g
conforme a la Norma Internacional ISO 9277.
El procedimiento para determinar la superficie específica según el método BET se describe con detalle en las
Normas DIN 66131 Determinación de la superficie específica de sólidos por adsorción de gas según el
método BRUNAUER., EMMETT y TELLER (BET): principios y DIN 66132 Determinación de la superficie
específica de sólidos por adsorción de nitrógeno, método diferencial de un solo ponto según HAUL y
DUMBGEN .
Para la molienda conjunta con clinker y yeso, el humo de sílice puede estar en su estado original, compactado
o granulado (con agua).
3.8.- Componentes minoritarios. Filler.
Los componentes minoritarios son materiales minerales naturales o materiales minerales derivados del
proceso de fabricación del clinker, especialmente seleccionados, o componentes especificados en los
apartados anteriores, a menos que estén incluidos como componentes principales del cemento.
Los componentes minoritarios, mediante una preparación adecuada y en función de su granulometría,
mejoran las propiedades físicas de los cementos (tales como la trabajabilidad o la retención de agua).
Pueden ser inertes o poseer propiedades ligeramente hidráulicas, hidráulicas latentes o puzolánicas. Sin
embargo, no se especifican requisitos a este respecto.
Los componentes minoritarios estarán correctamente preparados, es decir, seleccionados, homogeneizados,
secados y pulverizados, en función de su estado de producción o suministro. No aumentaran sensiblemente
la demanda de agua del cemento, no disminuirán la resistencia al deterioro del hormigón o del mortero en
ningún caso, ni reducirán la protección de las armaduras frente a la corrosión.
La información sobre los componentes minoritarios del cemento debería ser facilitada por el fabricante, a
demanda del usuario.
11
Figura 3.7.1.- Fotografía de microscopía electrónica del humo de sílice.
12
3.9.- Sulfato de calcio.
El sulfato de calcio se añadirá en pequeñas cantidades a los demás componentes del cemento durante su
fabricación, para controlar el fraguado.
El sulfato de calcio puede ser yeso (sulfato de calcio dihidratado CaSO4.2H2O), Hemihidrato (CaSO4.
0.5H2O), anhidrita (sulfato de calcio anhidro CaSO4), o una mezcla de ellos. El sulfato de calcio también
puede obtenerse como subproducto de ciertos procesos industriales.
3.10.- Aditivos.
Los aditivos contemplados en esta norma son componentes no contemplados entre los anteriores, que se añaden para mejorar la fabricación o las propiedades del cemento, por ejemplo, los coadyuvantes de molienda. La
cantidad total de aditivos no debería exceder del 1% en masa del cemento (a excepción de los pigmentos). La
cantidad de aditivos orgánicos, determinada sobre residuo seco, no excederá del 0.5 % en masa del cemento.
Estos aditivos no deben promover la corrosión de las armaduras ni perjudicar las propiedades del cemento o
de los morteros y hormigones con él fabricados. No deben contener sustancias nocivas en proporciones tales
que puedan afectar desfavorablemente a las propiedades y comportamientos de los conglomerados de cemento
frescos y endurecidos, por acciones de tipo físico y químico (Hidraulicidad, trabajabilidad, retención de agua,
capilaridad, permeabilidad, retracción, fisuración, corrosión de armaduras, demanda de agua, etc.).
Cuando se usan en el cemento aditivos para hormigones, morteros o pastas conforme a las normas de la serie
EN 934, la designación normalizada del aditivo se debe declarar en los sacos o albaranes.
4.- Cementos con características especiales.
Las normas UNE 80.303-1:2001, 80.303-2:2001, 80.303-3:2001 y UNE 80305:2001 se refieren a los
cementos con ciertas características especiales (Tercer criterio de clasificación de los cementos que se ha
citado) y añade una nueva subclasificación de los cementos. Se entiende, que estos cementos y sus
componentes han de cumplir todas las especificaciones físicas, mecánicas y químicas que para ellos se
señalan en la Norma UNE-EN 197-1:2000
Las características especiales a que se refieren son las siguientes:
1.- UNE 80.303-1:2001: Resistencia a sulfatos
2.- UNE 80.303-2:2001: Resistencia al agua de mar.
3.- UNE 80.303-3:2001: Bajo calor de hidratación.
4.- UNE 80305:2001: Blancura
Los respectivos cementos tendrán una designación adicional acorde con la característica especial que cada
uno posea.
4.1.- Cementos resistentes a los sulfatos de suelos y terrenos.
La norma UNE 80.303-1:2001 tiene por objeto establecer las especificaciones que deben cumplir la mayor
parte de los cementos de las normas UNE para poder ser considerados como resistentes a los sulfatos de
suelos y terrenos.
Otros cementos con composición de clinker distinta a la del portland, pueden ser considerados también como
resistentes a los sulfatos y/o al agua de mar, aunque no estén incluidos en la norma UNE 80301; por ejemplo,
los cementos de aluminato de calcio (norma UNE 80310).
13
Se consideran cementos resistentes a los sulfatos, aquellos cementos de las normas UNE que por su
composición, o por la constitución de su clinker, o por ambas cosas, cumplan las especificaciones indicadas
en la tabla 4.1.1. Se refieren a límites porcentuales de C3A y C3A + C4AF. Los contenidos de C3A y C4AF, se
determinarán por medio de las fórmulas de BOGUE.
Tabla 4.1.1.- Cementos resistentes a los sulfatos y al agua de mar.
Es de advertir que no se especifica ningún límite en el caso de los cementos de los tipos III/B y III/C, los
cuales, en razón de sus contenidos altos de escoria de horno alto –son homólogos de los CEM III/B y CEM
III/C de la tabla 2.1 –, son siempre resistentes a los sulfatos. También son resistentes al agua de mar –Norma
UNE 80303-2:2001–, aunque no se da la reciprocidad, en razón de las respectivas exigencias.
En aquellos cementos de la tabla 4.1.1 que contengan materiales puzolánicos (puzolanas naturales y/o cenizas
volantes) como componentes principales (en proporción superior al 5%), estos materiales deberán cumplir las
siguientes condiciones, además de las que les impone la norma UNE 80301:
- La relación
SiO2
) deberá ser superior a 3.5. Donde CaO es el óxido de calcio reactivo.
CaO + MgO
- El material, molido a finura equivalente a la del cemento de referencia y mezclado con éste en proporción
porcentual cemento/material igual a 75/25, deberá cumplir el ensayo de puzolanicidad (UNE-EN 196-5) a la
edad de 7 días.
- Esta misma mezcla 75/25 deberá dar una resistencia a compresión a la edad de 28 días (UNE-EN 196-1)
igual o superior al 80 por ciento de la resistencia del cemento de referencia a dicha edad.
- El cemento de referencia, tanto para el ensayo de puzolanicidad como de resistencia, será de tipo I 42.5
R/SR (UNE 80301 y UNE 80303).
Designación.
Los cementos resistentes a los sulfatos tendrán la designación que les corresponda según la UNE-EN 1971:2000, seguida por la designación complementaria SR -separada por una barra-, y añadiendo a ella la
mención de la presente norma.
14
4.2.- Cementos resistentes al agua de mar.
La norma UNE 80.303-2:2001 tiene por objeto establecer las especificaciones que deben cumplir la mayor
parte de los cementos de las normas UNE para poder ser considerados como resistentes al agua de mar.
Se consideran cementos resistentes al agua de mar aquellos cementos de las normas UNE que por su
composición, o por la constitución de su clinker, o por ambas cosas, cumplan las especificaciones indicadas
en la tabla 4.2.1. Se refieren a límites porcentuales de C3A y C3A + C4AF. Los contenidos de C3A y C4AF, se
determinarán por medio de las fórmulas de BOGUE.
Tabla 4.2.1.- Cementos resistentes al agua de mar.
Tampoco aquí se señala límite alguno en el caso de los cementos III/B y III/C, por las razones ya expuestas,
los cuales son siempre resistentes al agua de mar, aunque no necesariamente a los sulfatos, por ser sus
exigencias menos estrictas que en el caso de éstos –Norma UNE 80303-1:2001–.
Designación.
Los cementos resistentes al agua de mar tendrán la designación que les corresponda según la UNE-EN 1971:2000, seguida por la designación complementaria MR -separada por una barra-, y añadiendo a ella la
mención de la presente norma.
4.3.- Cementos de bajo calor de hidratación.
La norma UNE 80.303:3-2001 norma tiene por objeto establecer las especificaciones que deben cumplir los
cementos de las normas UNE para poder ser considerados como de bajo calor de hidratación, así como los
criterios de conformidad que lo garanticen.
Se consideran como cementos de bajo calor de hidratación todos aquellos de la Norma UNE-EN 197-1:2000,
cal
kJ
(272
) según el
que después de 5 días han desarrollado un calor de hidratación menor o igual a 65
g
kg
método de ensayo UNE 80.118:86 (Método del calorímetro de LANGAVANT o de la botella aislante).
15
Designación.
Los cementos de bajo calor de hidratación tendrán la designación que les corresponda según la UNE-EN 1971:2000, seguida por la designación complementaria BC -separada por una barra-, y añadiendo a ella la
mención de la presente norma.
Ejemplo 1:
Un cemento tipo II/A-P con clase de resistencia 42.5 según la Norma UNE-EN 197-1:2000 que fuese de bajo
calor de hidratación se designaría como:
CEM II/A-P 42.5/BC UNE-EN 197-1:2000
Ejemplo 2:
Un cemento puzolánico tipo IV/A de clase resistente 32.5 según la norma UNE-EN 197-1:2000 que fuese de
bajo calor de hidratación se designaría como:
CEM IV/A 32.5/BC UNE-EN 197-1:2000
4.4.- Cementos blancos.
La norma UNE 80305:2001 tiene por objeto definir los cementos blancos (BL) y sus constituyentes, entre los
que se encuentra el clinker Pórtland blanco, fijar su composición, clases de resistencia y especificaciones, así
como establecer las condiciones de blancura y los criterios de conformidad.
Definiciones.
Cemento blanco: Los cementos blancos están constituidos por pequeños granos individuales de diferentes
materiales pero deben ser estadísticamente homogéneos en composición. Se obtendrá un alto grado de
regularidad en todas las propiedades del cemento a través de un proceso de producción continua en masa, en
particular, con procesos adecuados de molienda y homogeneización. Para la producción de los cementos
objeto de esta norma es esencial disponer del personal cualificado y especializado y de instalaciones
apropiadas para efectuar los ensayos y para evaluar y ajustar la calidad del cemento.
Según las cuantías relativas de los constituyentes, los cementos blancos considerados en esta norma pueden
ser:
Cementos portland blancos, cementos portland blancos con adiciones y cementos blancos para solados. Estos
cementos, fabricados a base de clinker portland blanco tendrán los límites de composición señalados en la
tabla 4.4.1. Todos ellos deberán cumplir con el requisito de índice de blancura superior al 75 por ciento,
determinada según el método de ensayo UNE 80117.
Tabla 4.4.1.- Tipos de cementos blancos. Composición.
16
Componentes de los cementos blancos.
Clinker portland blanco: Es el producto artificial obtenido por clinkerización de su crudo, es decir, por
calcinación y sinterización a la temperatura y durante el tiempo necesarios, y por enfriamiento adecuado
subsiguiente, a fin de que dicho producto tenga la composición química y la constitución mineralógica
idóneas. Este clinker deberá cumplir las mismas especificaciones del clinker portland normal.
Los crudos de clinker de cemento portland blanco son mezclas suficientemente finas y homogéneas de
materias primas adecuadamente dosificadas, cuyo contenido de elementos cromóforos (Hierro, manganeso,
cromo, etc.), sea tal que permita cumplir al cemento la condición de blancura exigida. Los crudos podrán
contener materiales o productos que faciliten el proceso de clinkerización.
Adiciones: Son materiales obtenidos por molienda fina o por pulverización de ciertas rocas naturales o
productos artificiales tales como : Caliza, dolomía, feldespato, tierra de diatomeas, escoria granulada de horno
alto, humo de sílice, arcillas blancas activadas, etc., que actúan, o bien aumentando las propiedades
hidráulicas del cemento o mejorando otras cualidades debido a una adecuada granulometría (Aumento de la
trabajabilidad y retención de agua, disminución de la porosidad y capilaridad, reducción de la fisuración, etc.),
y tales que permitan alcanzar en los cementos en que participen como componentes, el grado de blancura
exigido.
Aquellas adiciones de las citadas que estén entre las comprendidas en la norma UNE 80301:96 cumplirán las
especificaciones que, en cada caso, se estipulen en dicha norma.
Aditivos: Los aditivos considerados en esta norma son los productos que se añaden durante la fabricación del
cemento para mejorar aquélla o las propiedades de éste, como, por ejemplo, los coadyuvantes de la molienda.
La cantidad total de tales aditivos no debería exceder del 1% en masa del cemento. Si su cantidad total
excediese de este límite se deberá consignar en los envases y en los albaranes de entrega del cemento la
cantidad real de aditivo que éste contiene. Los aditivos no deben causar, facilitar, ni favorecer la corrosión de
las armaduras del hormigón, ni perjudicar las propiedades ni el comportamiento de los morteros y hormigones
fabricados con los cementos que los contengan.
Especificaciones de los cementos blancos.
Clases y categorías resistentes.
Las clases y categorías resistentes se establecen en la tabla 4.4.2. Existen tres categorías: 22.5, 42.5 y 52.5
MPa. de resistencia a la compresión mínima a los 28 días respectivamente.
Tabla 4.4.2.- Clases de resistencia de los cementos blancos.
17
Especificaciones físicas.
Se refieren al principio de fraguado, a la expansión en volumen (Ensayo de Le Chatelier) y a la blancura. Sus
valores se dan en la tabla 4.4.3. Para las categorías resistentes 42.5 y 52.5 los valores son: Principio de
fraguado 45 minutos, expansión en volumen menor de 10 mm. y blancura > 75. Los valores para la categoría
resistente 32.5 son iguales excepto el del principio de fraguado que es de 60 minutos.
Tabla 4.4.3.- Especificaciones físicas
Especificaciones químicas.
Se refieren a la pérdida a la calcinación, PC, al residuo insoluble, RI, al contenido en SO3 y al contenido en
cloruros. Sus valores se dan en la tabla 4.4.4.
Tabla 4.4.4.- Especificaciones químicas.
Cementos blancos con características especiales.
Los cementos portland blancos resistentes a los sulfatos o al agua de mar deberán cumplir con las
especificaciones establecidas en la tabla 4.1.1 y 4.2.1 respectivamente y se aplicarán las indicadas para el
cemento tipo CEM I.
Los cementos blancos se considerarán puzolánicos (PUZ) si cumplen el ensayo correspondiente, a 8 ó 15
días, según el método establecido en la norma UNE-EN 196-5.
18
Los cementos se consideran de bajo calor de hidratación si cumplen la especificación correspondiente de la
norma UNE 80306:96, según el método de ensayo de la norma UNE 80118.
Designación.
La designación de los cementos de esta norma comprenderá el conjunto correlativo de la designación
correspondiente de la tabla 4.2.2 y de la designación correspondiente a la clase de resistencia señalada en la
tabla 4.2.3. A continuación se indicará la referencia a esta norma.
Ejemplo:
La designación de un cemento portland blanco de clase de resistencia 52.5 será la siguiente:
BLI/52.5 UNE 80305:1996
La designación de un cemento portland blanco con adiciones de clase de resistencia 42.5R será la siguiente:
BL II/42.5R UNE 80305:1996
La designación de un cemento blanco para solados, de clase de resistencia 22.5 será la siguiente:
BL V/ 22.5 UNE 80305:1996
5.- Cementos para usos especiales.
La norma UNE 80.307:96 tiene por objeto establecer los tipos y composiciones, las clases de resistencia y
demás especificaciones de carácter físico y químico relativas a cementos para usos especiales, tales como
grandes macizos de hormigón en masa, bases y sub-bases de firmes, estabilización de suelos, etc.
Los cementos definidos en esta norma no deben emplearse nunca en hormigón armado ni en hormigón
pretensado.
En esta norma se incluyen como cementos para usos especiales los tipos definidos, en cuanto a composición,
en la tabla 5.1, con las designaciones que en la misma se indican.
Tabla 5.1.- Tipos de cementos para usos especiales. Composición (proporción en masa).
Los componentes principales de estos cementos, clinker, escorias de horno alto, puzolanas naturales, cenizas
volantes, y los minoritarios adicionales deberán cumplir los requisitos que para ellos se establecen en la norma
UNE –EN 197-1.
19
Exigencias físicas y mecánicas.
A diferencia de los cementos comunes, la resistencia normal de un cemento especial ESP, viene dada por la
resistencia mecánica determinada a los 90 días. Los valores de resistencia referida a N/mm2 (MPa) de
resistencia a compresión, determinada según UNE-EN 196-1 se definen en la tabla 5.2. Se establecen tres
clases de resistencia: clase 22.5, clase 32.5 y clase 42.5. La clasificación de un cemento especial de acuerdo
con su resistencia a 90 días se indica por los valores 22.5, 32.5 o 42.5, siguiendo la designación normalizada
del tipo de cemento.
El tiempo de principio de fraguado y la expansión, determinados de acuerdo con la norma UNE-EN 196-3,
deben cumplir las exigencias de la tabla 5.2.
Tabla 5.2.- Exigencias físicas y mecánicas.
Exigencias químicas.
Los cementos especiales ESP cumplirán los requisitos establecidos en la tabla 5.3 verificados mediante las
normas de ensayo señaladas en dicha tabla.
Tabla 5.3.- Exigencias químicas.
Las designaciones completas de estos cementos serán las formadas por las correspondientes al tipo, seguidas
de las relativas a la clase de resistencia, y la referencia a esta norma.
Ejemplo 1:
ESP VI-1 32.5 UNE 80307:1996
Ejemplo 2:
ESP VI-2 22.5 UNE 80307:1996
20
6.- Cementos naturales.
La norma UNE 80.309: 94 tiene por objeto definir los cementos naturales y sus componentes, así como
establecer la clasificación de estos cementos por tipos y clases y fijar las especificaciones para los mismos.
Definiciones generales.
Conglomerantes hidráulicos: Son productos manufacturados, de naturaleza inorgánica y mineral obtenidos a
partir de materias primas naturales y, en su caso, de subproductos industriales que, convenientemente
amasados con agua, fraguan y endurecen tanto al aire como sumergidos en agua, siendo los productos
resultantes de la hidratación estables en ambos medios. Se emplean para producir conglomerados
(Hormigones, morteros y pastas) con áridos generalmente pétreos, naturales o artificiales, a fin de obtener
elementos constructivos estables y durables.
Cementos naturales: Son conglomerantes hidráulicos obtenidos por calcinación a temperatura suficientemente
elevada, pero inferior a la de clinkerización, de margas de composición regular, sometidas después a
molturación fina con adición máxima de un 5% de substancias no nocivas, que cumplan con las
especificaciones de esta norma.
Cementos naturales lentos: Son cementos naturales de fraguado lento.
Cementos naturales rápidos: Son cementos naturales de fraguado y endurecimiento rápido.
Constituyentes de los cementos naturales.
Los constituyentes principales de los cementos naturales son: Silicatos de calcio, especialmente bicálcico,
(
)
óxido de calcio, aluminatos de calcio y sulfoaluminato de calcio C4 A3 S .
Designación.
Los cementos naturales se designarán por las letras CN seguidas de la letra R para los rápidos o de la L para
N
N
u8
) y la
los lentos, añadiendo a continuación una cifra que indique la clase de resistencia (4
2
mm
mm 2
mención de la norma. Ejemplo:
Un cemento natural rápido con resistencia mínima a compresión de 4
N
a 28 días se designará:
mm 2
Cemento CNR 4 UNE 80-309.
Características físicas y mecánicas.
Se establecen en la tabla 6.1.
21
Tabla 6.1.- Características físicas y mecánicas de los cementos naturales.
Características químicas.
Se determinarán según la Norma UNE 80-215 y tendrán los valores límites siguientes:
- Óxido cálcico:
- Oxido silícico:
- Óxido alumínico:
- Óxido férrico:
- Trióxido de azufre:
- Pérdida por calcinación:
- Residuo insoluble:
Al 2O3
- Relación
:
Fe2O3
≥ 45 %
≥ 18 %
≥ 5%
≥2%
≥ 4%
≤ 16 %
≤ 10 %
≥2
7.- Cementos de albañilería.
La Norma ENV 413-1: 94 (Norma Europea Experimental) está basada en las normas nacionales existentes en
Europa y que, conforme al Reglamento Interno de CEN, deben ser reemplazadas por una Norma Europea. Las
normas nacionales difieren entre ellas. En ciertas ocasiones las diferencias se refieren a principios importantes
en la definición, las especificaciones de las propiedades y la composición.
Esta Norma Europea Experimental contiene la definición y la composición de los cementos de albañilería
normalmente utilizados en Europa para la colocación de ladrillos y bloques y para enlucidos y revoques.
Especifica las exigencias relativas a sus propiedades físicas y químicas, así como los procedimientos de
autocontrol del fabricante para asegurar su conformidad. En la selección de un cemento de albañilería
conforme a esta Norma Europea Experimental, es necesario satisfacer todas las prescripciones legales
aplicables, en vigor en el país donde el cemento de albañilería va a ser utilizado.
El cemento de albañilería es un conglomerante hidráulico pulverulento, producido en fábrica, que se basa
esencialmente en la presencia de clinker portland para desarrollar resistencia mecánica. Cuando se mezcla con
arena y agua únicamente, sin la adición de otros materiales, produce un mortero trabajable apropiado para su
uso en enlucidos interiores y exteriores y trabajos de albañilería.
22
En algunos países, los cementos de albañilería descritos en esta Norma Europea Experimental pueden ser
designados bajo los nombres de ‘Chaux Hidrauliques Artificielles’ o “Calce Eminentemente Idraulica
Artificiale”. No obstante, estos materiales deben fabricarse de forma que reúnan todas las exigencias de esta
Norma Europea Experimental, y esta conformidad debe confirmarse por medio de un marcado apropiado
sobre el embalaje y en los documentos asociados a este producto.
El proceso de fabricación y su control deben asegurar que la composición de los cementos de albañilería
permanece dentro de los límites que se fijan en esta Norma Europea Experimental. Los cementos de
albañilería están compuestos por pequeños granos individuales de diversos materiales, pero su composición
debe ser estadísticamente homogénea.
Se obtendrá un alto grado de uniformidad en todas las propiedades del cemento de albañilería mediante
procesos adecuados de producción en masa, en particular, por procesos de molienda y homogeneización.
Los cementos de albañilería deben estar compuestos por clinker portland, materiales inorgánicos y, según el
caso, por materiales orgánicos, como se recoge en la tabla 7.1.
Tabla 7.1.- Composición de los cementos de albañilería.
Los constituyentes no deben, ni favorecer la corrosión de los metales embebidos tales como armaduras o
anclajes, os alterar las propiedades, incluido el comportamiento frente al fuego, del mortero producido a partir
del cemento de albañilería.
Exigencias.
Generalidades.
Las propiedades físicas y químicas de los cementos de albañilería deben medirse con la ayuda de los métodos
de ensayo descritos en las partes aplicables de las Normas EN 196 y EN 413-2. Estas Normas Europeas
proporcionan para algunas propiedades métodos de ensayo alternativos pero, en caso de litigio, solamente
deben utilizarse los métodos de referencia.
Todas las exigencias se especifican bajo la forma de valores característicos. Sirven para clasificar y definir los
niveles de comportamiento de los cementos de albañilería que tienen derecho a la designación ‘MC”
(Cemento de albañilería).
Designación.
Las clases, definidas en base a la resistencia mecánica a 28 días, determinada conforme a la Norma EN 196-1,
son las indicadas en la tabla 7.2.
23
Tabla 7.2.- Clases de cementos de albañilería.
Exigencias físicas.
Residuo sobre tamiz. El residuo sobre un tamiz de 90 µ m de abertura no debe exceder del 15 %, cuando la
finura se determina según la Norma EN 196-6.
Tiempo de principio de fraguado. El tiempo de principio de fraguado no debe ser inferior a 60 minutos cuando
se determina según la Norma EN 196-3.
Tiempo de final de fraguado. El tiempo de final de fraguado no debe sobrepasar 15 horas cuando se determina
según la Norma EN 196-3.
Expansión. La expansión no debe exceder de 10 mm cuando se determina según la Norma EN 196-3.
Características del mortero fresco. Las propiedades del mortero fresco deben determinarse sobre un mortero
de consistencia normal que debe tener un valor de penetración de (35 ± 3) mm utilizando el ensayo de la
sonda de penetración como método de referencia. El ensayo de la mesa de sacudidas es el método alternativo.
El contenido en aire determinado conforme a los apartados 6.2 y 6.3 de la Norma EN 413-2 y la retención de
agua, conforme al capítulo 5 de la Norma EN 413-2 deben respetar los valores dados en la tabla 7.3.
Tabla 7.3.- Exigencias para el mortero fresco.
24
Resistencia a compresión.
La resistencia a compresión, determinada según la Norma EN 196-1, con una relación
agua
fija de
aglomerante
0.50, deberá respetar los valores de la tabla 7.4.
.
Tabla 7.4.- Resistencia a la compresión.
Exigencias químicas.
Las propiedades de los cementos de albañilería deben estar conformes con las exigencias de la tabla 7.5
cuando se determinan por los métodos citados en dicha tabla.
Tabla 7.5.- Exigencias químicas.
25
8.- Marcado (Figura 8.1).
Los cementos de albañilería que cumplan esta Norma Europea Experimental deben llevar sobre el saco y en
toda la documentación acompañante un marcado como se establece a continuación:
a).-La designación normalizada comprendiendo:
El tipo y la clase de cemento de albañilería.
La referencia a esta Norma Europea Experimental, esto es, ENV 413-1 y/o la norma nacional que la traspone.
b).- El nombre del fabricante o cualquier otro medio de identificación del fabricante.
Ejemplo de designación normalizada: Cemento de albañilería ENV 413-1 MC 12,5 X”.
Se recomienda, en la medida de lo posible, comercializar los cementos de albañilería en embalajes de un color
que los permita diferenciarse de los cementos especificados en la Norma ENV 197-1.
Las ventajas de las normas UNE para cementos pueden resumirse de la siguiente forma:
(a).-Especifican en las categorías más comúnmente usadas, 32.5 y 42.5, no solo la resistencia a la compresión
mínima a 28 días, sino también la máxima.
(b).- La industria del cemento apoyándose en las normas UNE, ha establecido un sistema de garantía de
calidad que mejora el anterior sistema de autocontrol de las fábricas y hace posible la uniformidad y un nivel
de calidad superior del producto y facilitara al usuario un control de recepción más sencillo y menos costoso.
Como consecuencia de lo anterior, un conjunto de fabricantes, usuarios y consumidores (OFICEMEN,
SECPAN, ANEFHOP, ), así como de ¡a Administración y laboratorios ajenos a la industria, han puesto en
marcha la marca AENOR para cementos, constituyendo un sistema de certificación de los cementos con las
normas UNE.
(c)La clasificación de los tipos de cemento y sus especificaciones favorecen una selección más adecuada de
los mismos, por parte de los usuarios, para cada tipo de obra.
Así, por ejemplo., los cementos tipo V de la norma UNE 80.301:96 se han manifestado como especialmente
idóneos para obras realizables con hormigón compactado con rodillo (HCR), tales como firmes y presas. Por
su parte los cementos SR y MR de la norma UNE 80.303-86, respectivamente resistentes a los sulfatos y al
agua del mar, permiten llevar a cabo obras de cimentación y estructuras en terrenos yesíferos y en ambientes
marítimos con garantía de resistencia y durabilidad y con una gama de cementos más amplia que hasta ahora.
Por otra parte, la limitación del contenido del ión cloro en todos los cementos garantiza, en todos los casos,
una mayor protección de las armaduras de los hormigones armados y pretensados frente a la corrosión.
26
Figura 8.1.- Marcado de los cementos,
27
Las etiquetas y marcas de las bolsas o sacos de cemento, con y sin las Marcas de Calidad AENOR o CE y/u
otras, así como con el Reconocimiento de Empresa, en su caso, deben atenerse a lo estipulado al respecto en
los correspondientes Sistemas de Certificación de dichas Marcas.
En el caso de la Marca AENOR existen, por el momento, modelos propuestos para su inclusión en la Norma
UNE 80402 –que es la competente para el caso–. Estos modelos responden a los ejemplos de las figuras 8.2,
8.3, 8.4 y 8.5 para sacos de 40 kilogramos y la figura 8.6 para el saco de 25 kilogramos. Bien entendido que
los sacos, además de 25 o 40 kg, pueden ser de cualquier otro peso autorizado oficialmente en cualquier
Estado Miembro de la Unión Europea o que forme parte del acuerdo sobre el Espacio Económico Europeo.
Para sacos de distintos pesos las cotas señaladas en las figuras 8.3 a 8.6 deberán ajustarse a la escala
adecuada a cada caso.
Los ejemplos de las figuras 8.4 y 8.5 corresponden al anverso y al reverso de un saco de 40 kg de un cemento
de albañilería blanco. Hay que señalar que los cementos de albañilería en general, y los cementos de
albañilería blancos en particular, han de ser envasados en sacos de color distinto al de los de todos los demás
cementos y concretamente en sacos de color violeta. Además, los sacos llevarán impreso, con letra de tamaño
adecuado, no menor de 50 mm, la frase: “Estos cementos sólo son válidos para trabajos de albañilería”.
En cuanto al color de fondo de los sacos de otros tipos de cemento que no sean los de albañilería, no hay nada
establecido. Los sacos de los cementos blancos que no son de albañilería, podrían ser de color blanco, lo cual
sería un distintivo. Y respecto de los demás, se supone que en general sus sacos tendrán el color de fondo del
papel Kraft.
Como se aprecia en las figuras 8.2 y 8.6, las etiquetas tienen un espacio a disposición del fabricante.
Las figuras 8.3 y 8.4 muestran ocupado el espacio reservado al fabricante, con los datos de una empresa y
una fábrica ficticias. En la figura 8.5 , reverso de la figura 8.4 , se destaca la advertencia –ya señalada en el
anverso– de que el cemento contenido en el saco –un cemento de albañilería– sólo es válido para tal fin –es
decir, no es apto para fines estructurales–.
Los restantes recuadros de la parte baja de la etiqueta contienen, a todo lo ancho de la misma, arriba la
denominación completa del tipo de cemento; y abajo las restricciones de empleo del mismo, en su caso. Entre
ambos recuadros, a la derecha, un espacio para el distintivo de calidad que respalda la Certificación AENOR –
es decir, la Marca AENOR –. Entre los recuadros superior e inferior y el lateral derecho, dos recuadros
iguales: el superior, y en toda su extensión, destinado a la designación completa del cemento y el inferior
dividido en tres espacios iguales: en el izquierdo, el Marcado CE, en su caso; en el central, el peso del saco de
cemento –40 kg o 25 kg o cualquier otro–; y en el derecho otros distintivos de calidad voluntarios, en su caso
–entre otros, el Registro de Empresa AENOR –.
28
Figura 8.2 - Modelo de saco de 40 kg incluido en la norma UNE 80402 (medidas en centímetros)
Figura 8.3 - Modelo de saco de 40 kg según la norma UNE 80402 (medidas en centímetros)
29
Figura 8.4 - Modelo de anverso de saco de cemento de albañileria blanco de 40 kg según la norma UNE
80402 (medidas en centímetros)
Figura 8.5. - Modelo de reverso de saco de cemento de albañileria blanco de 40 kg según la norma UNE
80402 (medidas en centímetros)
30
Figura 8.2 - Modelo de saco de 25 kg para incluir en la norma UNE 80402 (medidas en centímetros)
9.- Materiales puzolánicos. Reacción puzolánica.
9.1.- Introducción.
Una puzolana es un material, natural o artificial, que contiene fundamentalmente silicio o silicio y aluminio
(El conjunto sílice más alúmina varía a menudo entre el 70 y el 80 %), esto les da un carácter ácido y, por
tanto, una gran afinidad por la cal (Tendencia a combinarse con la cal en presencia de agua a temperatura
ambiente).Además la puzolana esta compuesta de fase vítrea en su mayor parte, siendo la fase cristalina muy
pequeña, lo que hace que sean materiales de alta reactividad.
La puzolana por si misma posee un valor cementante nulo o muy pequeño. Sin embargo finamente molida y
en presencia de humedad reacciona con el hidróxido cálcico (ACTIVADOR) a temperatura ambiente, dando
lugar a una nueva formación de compuestos estables, poco solubles en el agua y que poseen características
cementantes, es decir capaces de desarrollar resistencia por endurecimiento hidráulico. Bajo el nombre de
puzolanas se incluyen productos que son bastante diferentes en cuanto a su origen, estructura, composición
química y mineralógica y que tienen en común lo que se denomina “Actividad puzolánica” definida
anteriormente.
9.2.- Reacción puzolánica.
Cuando una puzolana se usa en combinación con el cemento portland, este durante su hidratación, es la fuente
de hidróxido cálcico que reacciona con los aluminosilicatos presentes en la puzolana para forman compuestos
cementantes.
La reacción puzolánica puede representarse mediante: PUZOLANA + CH + H
⇒ (C-S-H)s
donde:
(C-S-H)s : Silicatos de calcio hidratados de estequiometría no definida.
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Por su parte la reacción de hidratación del cemento puede representarse por:
( C3S, C2S) + H ⇒ (C-S-H)p + CH
Las propiedades técnicas de los materiales con adiciones puzolánicas, se derivan, principalmente, de tres
características de la reacción puzolánica. La primera es que es una reacción lenta, al contrario que la reacción
de hidratación del cemento que es rápida, por tanto, la velocidad de liberación del calor y el desarrollo de
resistencias serán procesos más lentos. La segunda es que es una reacción que consume hidróxido de calcio en
vez de generarlo, lo que es importante para la durabilidad de las pastas hidratadas en ambientes ácidos. La
tercera es que al producirse en un tiempo posterior los productos de reacción rellenan, de forma muy eficiente,
los espacios capilares que quedan después de la hidratación de los componentes del cemento. Así se mejora la
impermeabilidad y la resistencia mecánicas del sistema (Menor porosidad).
La distribución del tamaño de poro en cementos portland puzolánicos con el tiempo puede verse en la figura
9.2.1. Así mismo, en la figura 9.2.2 se da una representación gráfica del modelo de una pasta de cemento
portland correctamente hidratada, la cual se puede comparar con la figura 9.2.3 correspondiente a un cemento
puzolánico Ambos modelos pueden verse en la figura 9.2.4. Se puede observar el proceso de refinamiento de
poro y de tamaño de cristal asociado a la reacción puzolánica.
Figura 9.2.1.- Cambios, en función del tiempo, en la distribución del tamaño de poro de pastas de cemento
con contenido variable de puzolana
Sobre la base de estudios mediante microscopía electrónica de barrido y de la distribución del tamaño de poro
(porosimetría) de pasta de cemento hidratado, con y sin puzolana, es posible concluir que hay dos efectos
físicos de la reacción química entre las partículas de puzolana y de hidróxido de calcio:
(i) el refinamiento de tamaño de poro y (ii) el refinamiento de tamaño de grano.
La formación de productos de hidratación secundarios (principalmente silicatos de calcio hidratados)
alrededor de las partículas de puzolana tiende a rellenar las grandes cavidades capilares con un material
microporoso y, por consiguiente, de baja densidad. El proceso de transformación de un sistema que contiene
grandes cavidades capilares en un producto microporoso que contiene numerosos poros finos se denomina
«refinamiento del tamaño de poro ».
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Figura 9.2.2.- Modelo de pasta de cemento portland bien hidratada. A representa una agregación de partículas
de C-S-H de baja cristalinidad, que tienen al menos una dimensión coloidal (1 a 100 nm). El
espacio entre partículas dentro de la agregación es de 0.5 a 3.0 nm (valor promedio 1.5 nm).
H representa productos cristalinos hexagonales, tales como CH, C4ASH18, C4AH19, etc. Ellos
forman grandes cristales, típicamente de 1 µ m de espesor. C representa las cavidades
capilares o huecos, que aparecen en los espacios originalmente ocupados por el agua y que no
se consigue rellenarlos completamente con los productos de la hidratación del cemento. El
tamaño de las cavidades capilares varia en los rangos de 10 nm a 1 mm, pero en pastas bien
hidratadas con una proporción agua/cemento baja, pueden ser menores de 100 nm.
Figura 9.2.3.- Representación diagramática de una pasta de cemento bien hidratada hecha con un cemento
portland con puzolana. Comparándola con una pasta de cemento de portland, para la
identificación de las fases presentes, se muestra que, como resultado de la reacción del
puzolánica, los huecos capilares o se eliminan o reducen de tamaño, y además se reemplazan
cristales densos de hidróxido de calcio por C-S-H secundarios de más baja densidad.
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Figura 9.2.4.- (a).- Microestructura de las pasta de cemento portland hidratada.
(b).- Microestructura de las pasta de cemento portland hidratada con adición de cenizas volantes.
(c).- Microestructura de las pasta de cemento portland hidratada con adición de escoria de horno alto.
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También, la nucleación del hidróxido de calcio alrededor de las finas y bien distribuidas partículas de
puzolana tendrá el efecto de reemplazar los grandes y orientados cristales de hidróxido de calcio por
numerosos, pequeños, y menos orientados cristales (de baja cristalinidad) procedentes de la reacción
puzolánica.
El proceso de transformación de un sistema que contiene granos grandes de un componente en un producto
que contiene los granos más pequeños se denomina « refinamiento del tamaño de grano ». Tanto el proceso de
refinamiento del tamaño del poro como de grano dan lugar a que aumente la resistencia de la pasta de
cemento.
Desde el punto de vista de la impermeabilidad y durabilidad los efectos de la reacción del puzolánica son
probablemente más importantes en el hormigón que en la pasta de cemento hidratada. La permeabilidad del
hormigón, generalmente, es más alta que la de la pasta de cemento debido a las microgrietas que se producen
en la zona de la transición. Se ha sugerido que los procesos de refinamiento del tamaño del poro y del tamaño
de grano fortalecen la zona de la transición, reduciéndose la microfisuración y aumentando la
impermeabilidad del hormigón.
Calor de hidratación.
La figura 9.2.5 muestra el efecto de cantidades crecientes de puzolana en el calor de hidratación del cemento
portland con puzolana. Cementos tipo IS que contienen 50 % de escoria muestran resultados comparables (es
J
de calor de hidratación a los 7 días).
decir, 118.4 a 209.4
g
Figura 9.2.5.- Efecto de la sustitución de cemento por puzolana natural en el calor de hidratación del
cemento.
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Desarrollo de resistencias.
La figura 9.2.6.a muestra la evolución de la resistencia a lo largo de un año de cementos portland que
contienen 10, 20, o 30 puzolana por ciento y la 9.2.6.b muestra datos similares para cementos que contienen
40, 50, o 60 por ciento de escoria de horno alto granulada.
Figura 9.2.6.- Resistencia de cementos mixtos conteniendo una puzolana o escoria de horno alto.
En general, los cementos con puzolana son algo más lentos que los de escoria de horno alto en el desarrollo de
resistencias. Mientras que los cementos con escoria, usualmente, contribuyen de forma significativa al valor
de la resistencia a los 7 días, los que contienen puzolana ordinaria muestran una ganancia de resistencia
considerable entre los 7 y los 28 días.
Cuando se usan materiales reactivos adecuados en una proporción moderada (por ejemplo, 15 a 30 % de
puzolana o 25 a 50 % de escoria) y si durante el curado la humedad está disponible, la resistencia última de
los cementos tipos IP (Con puzolana) e IS (Con escoria) es mayor que la del cemento portland con el que
aquellos cementos están hechos. Esto es debido al refinamiento del poro asociado con la reacción puzolánica
y al aumento de los C-S-H y otros productos de hidratación a expensas del hidróxido de calcio.
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Durabilidad.
Comparados con el cemento, la superior durabilidad superior de los cementos tipo IP , frente al ataque por
sulfatos y los ambientes ácidos se debe al efecto combinado de mejor impermeabilidad para la misma
Agua
y grado de hidratación, y al menor contenido de hidróxido de calcio en la pasta de
proporción
Cemento
cemento hidratada (Figura 9.2.7.a).
Se ha encontrado, que comparado con el cemento portland, la profundidad de penetración del agua se reducía
al cabo de un ano, aproximadamente, un 50 por ciento en pastas realizarlas con cementos que contienen un 30
por ciento de peso de una ceniza volcánica. También, y al cabo del año, se pasaba de un contenido del 20 %
de hidróxido de calcio del cemento portland de referencia, a sólo el 8.4 % en una pasta hidratada de cemento
con un 30 % de puzolana. Hay que hacer notar, que sin tener en cuenta la reacción del puzolánica la cantidad
de hidróxido de calcio seria del 14 % ( 0.7x20) debido al efecto de la dilución.
(a)
(b)
En el caso de cementos portland con puzolana y con escoria la reducción de hidróxido de calcio en la pasta de
cemento de hidratada, que es tanto debido al efecto de dilución como a la reacción puzolánica, es una razón
para que el hormigón hecho con tales cemento tiende a mostrar una resistencia superior a los sulfatos y a los
ambientes ácidos. Al principio del proceso de curado el contenido de hidróxido de calcio del cemento
aumenta debido a la hidratación del cemento de portland presente. Sin embargo, más tarde comienza a
disminuir con el progreso de la reacción puzolánica. Dependiendo de las condiciones de curado , el cemento
portland con escoria de alto horno con el 60 por ciento o más de escoria puede contener del 2 a 3 por ciento de
hidróxido de calcio. Por su parte, en el cemento portland con puzolana el contenido de hidróxido de calcio es
más alto porque el contenido de puzolana generalmente se limita al 20 a 40 por ciento.
Figura 9.2.7.- Efecto del tiempo de curado y el contenido de puzolana o escoria sobre el contenido de
hidróxido de calcio en la pasta de cemento.
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Los cementos tipo IS se comportan de una manera similar. La figura 9.2.7.b muestra el efecto de contenidos
crecientes de escoria sobre la cantidad de hidróxido de calcio en las pastas de cementos con escoria de horno
alto a los 3 y 28 días después de la hidratación. Con, aproximadamente, un 60 % de escoria, la cantidad de
hidróxido de calcio es tan pequeña, que incluso con escorias conteniendo grandes cantidades de alúmina
reactiva pueden hacerse cementos resistentes a los sulfatos.
Hay que tener presente, que la proporción o velocidad de ataque por los sulfatos depende de la permeabilidad
y de la cantidad de hidróxido de calcio y fases de alúmina reactiva presentes. Algunas escorias de alto
contenido alúmina y las cenizas volantes tienden a aumentar en la pasta de cemento hidratarla las cantidades
de C-A-H y de monosulfato, los cuales son vulnerables al ataque por los sulfatos.
Dado que son necesarias grandes cantidades de hidróxido de calcio en el sistema para la formación de la
etringita expansiva, ensayos de laboratorio y la experiencia práctica muestran que los cementos tipo IS que
contienen de un 60 a un 70 % o más de escoria, son muy resistentes al ataque por los sulfatos
independientemente del contenido de C3A del cemento del portland y de alúmina reactiva de la escoria.
Con respecto a la expansión perjudicial asociada con la reacción álcali - árido, las combinaciones de cemento
portland de alto contenido en álcalis con puzolanas o escorias producen productos durables (Figura 9.2.8). A
veces el contenido en álcalis de las puzolanas y escorias es alto, pero si no es soluble en el ambiente de pH
alto del hormigón de cemento de portland, tal contenido alcalino alto del cemento con adición no causa ningún
problema.
Figura 9.2.8.- Influencia de la adición de puzolana o escoria sobre la expansión agregado-álcali.
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