requisitos fisicos - Biblioteca Central de la Universidad Nacional del

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
TECNOLOGIA DEL CONCRETO PARA
RESIDENTES, SUPERVISORES Y
PROYECTISTAS
TEMA :
CEMENTOS
EXPOSITOR :
Ing. Ana Torre Carrillo
Lima, Noviembre del 2002
RESEÑA HISTORICA
IMPERIO INCAICO
Conocimiento de:
„
„
„
Astronomía
Trazado y construcción de canales de irrigación
Edificaciones de piedra y adobe
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
RESEÑA HISTORICA
COLONIA (Siglo XVI)
„
„
„
„
Cal y Arena ( calicanto )
Cal + Piedras ( Concreto ciclópeo )
Ejm: Puente de Piedra 1608
Fortificaciones militares
Conventos, iglesias
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
RESEÑA HISTORICA
LA REPUBLICA (1820)
„
„
„
„
„
1824
1840
1845
1855
1871
Apsdin ( Calcinación de la caliza )
Francia ( 1ra fábrica )
Inglaterra
Alemania
E.E.U.U.
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
RESEÑA HISTORICA
SIGLO XX
„
1915
Terminal marítima del Callao
Pavimentación Av. Venezuela
Pavimentación Av. Costanera
Primeros hornos de fabricación de cemento
„ 1916 Primera fábrica de cemento en el Perú (CPCP)
„ 1955 – 1975 fábricas de cemento: Chilca, Lima,
Andino, Chiclayo, Pacasmayo, Sur, Yura.
„ Edificios importantes:
Palacio de Justicia, Hotel Bolivar,
Club Nacional, Country Club.
„
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
DEFINICIONES
CEMENTANTES
La arcilla
Yeso
Cal
Cementos
Asfaltos
Polímeros
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
DEFINICIONES
CEMENTOS
Material pulverizado que combinado con agua forma
una pasta capaz de endurecer en el agua y al aire.
CLINKER
Producto obtenido por calcinación de materias primas,
calizas y arcillosas adecuadamente dosificadas.
CEMENTO PORTLAND
Obtenido por la pulverización del clinker con la adición
eventual del sulfato de calcio.
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
PROCESOS DE FABRICACION
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
COMPOSICION QUÍMICA DEL CLINKER
Oxido
Componente
Porcentaje Típico
Abreviatura
CaO
58% - 67%
SiO2
16% - 26%
C
S
Al2O3
4% - 8%
Fe2O3
2% - 5%
SO3
0.1% - 2.5%
MgO
1% - 5%
K2O y Na2O
0% - 1%
Mn2O3
0% - 3%
TiO2
0% - 0.5%
P2O5
0% - 1.5%
Pérdida x Calcinación
0.5% - 3%
A
F
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
FASES MINERALES DEL CLINKER
Designación
Fórmula
Abreviatura
Silicato tricálcico
3CaO.SiO2
C3S
Silicato dicálcico
2CaO.SiO2
C2S
Aluminato tricálcico
3CaO.Al2O3
C3A
Ferrito aluminato tetracálcico
4CaO.Al2O3.Fe2O3
C4AF
Cal libre
CaO
Magnesia libre (Periclasa)
MgO
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
REQUISITOS FÍSICOS DEL CEMENTO
Requisitos Físicos
Tipo
I
II
V
MS
IP
ICo
Resistencia la Compresión mín Kg/cm²
3 días
7 días
28 días
120
190
280*
100
170
280*
80
150
210
100
170
280*
130
200
250
130
200
250
Tiempo de fraguado, minutos
Inicial, mínimo
Final, máximo
45
375
45
375
45
375
45
420
45
420
45
420
Expansión en autoclave,
% máximo
0.80
0.80
0.80
0.80
0.80
0.80
Resistencia a los Sulfatos
% máximo de expansión
--
--
0.04*
14 días
0.10
6meses
0.10*
6meses
--
Calor de Hidratación, máx, KJ/Kg
7 días
28 días
---
290*
--
---
---
290*
330*
---
* Opcional
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
REQUISITOS QUÍMICOS DEL CEMENTO
Tipo
Requisitos Químicos
I
II
V
MS
IP
ICo
Óxido de Magnesio (MgO), máx, %
6.0
6.0
6.0
--
6.0
6.0
Trióxido de Azufre (SO3), máx, %
3.5
3.0
2.3
--
4.0
4.0
Pérdida por Ignición, máx, %
3.0
3.0
3.0
--
5.0
8.0
Residuo Insoluble, máx, %
0.75
0.75
0.75
--
--
--
Aluminato tricálcico (C3A), máx, %
--
8
5
--
--
--
Álcalis equivalentes
( Na2O + 0.658 K2O ), máx, %
0.6*
0.6*
0.6*
--
--
--
* Opcional
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
REQUISITOS OPCIONALES
Características Físicas Opcionales
Tipo
I
II
III
IV
V
50
50
50
50
50
---
70
--
---
60
70
---
Resistencia la Compresión (MPa) 28 días
280
280
--
--
--
Resistencia a los sulfatos, 14 días, máx
--
--
--
--
0.04
Falso Fraguado, % ( P. Fin ) minimo
Calor de Hidratación, máx, Cal/gr
7 días
28 días
Características Químicas Opcionales
Tipo
I
II
III
IV
V
Aluminato tricálcico (C3A), máx, %
--
--
5-8
--
--
Suma ( C3S + C3A ), máx %
--
58
--
--
--
Álcalis equivalentes
( Na2O + 0.658 K2O ), máx, %
0.6
0.6
0.6
--
--
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
TIPOS DE CEMENTOS
PÓRTLAND
?
PÓRTLAND
ADICIONADOS
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
CEMENTOS PÓRTLAND
( ASTM C-150 NTP 334.009 )
„
„
„
„
„
TIPO I : Uso general, alto calor, f ’c alto
TIPO II : Mediana Resistencia Sulfatos,
calor moderado, f´c lento.
lento
TIPO III : Alto calor, f´c muy rápido, baja
resistencia sulfatos.
TIPO IV : Muy bajo calor, f´c muy lento
TIPO V : Muy resistente sulfatos bajo
calor, f´c muy lento
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
Desarrollo de la resistencia en compresión en %
de la resistencia a 28 días
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
Desarrollo del calor de hidratación vs tiempo para
cementos estandard
REGRESAR
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
CEMENTOS PÓRTLAND ADICIONADOS
TIPO IP : Uso general, hasta 15 % a
40% puzolana. Menor calor, f´c
después 28 días.
„ TIPO IPM : Uso general, hasta 15%
puzolana, Menor calor, f´c después 28
días.
„
REGRESAR LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
CEMENTOS PÓRTLAND ADICIONADOS
TIPO IMS : Mediana resistencia a
sulfatos, hasta 25% escoria, menor
calor, f´c después 28 Días.
„ TIPO ICo : Uso general, hasta 30% filler
calizo. Menor calor, f´c después 28
días.
„
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
CEMENTO
TIPO I MEJORADO
REQUISITOS FÍSICOS
COMPARATIVOS
Tipo ICo
Tipo I mejorado
NTP 334.090
Tipo I
ASTM C 150
NTP 334.090
Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín
3 Días
7 Días
28 Días
130
200
250
120
190
280*
Tiempo de fraguado, minutos
Inicial, min
Final, min
45
420
45
375
Expansión en autoclave
% máximo
0.80
0.80
REQUISITOS FISICOS
• Obras de concreto y de concreto armado en general.
• Morteros en general, especialmente para tarrajeo y asentado de unidades de
albañilería.
• Pavimentos y cimentaciones.
* Opcional
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
CEMENTO
TIPO MS
REQUISITOS FÍSICOS
COMPARATIVOS
Tipo ICo
Tipo I mejorado
NTP 334.090
Tipo I
ASTM C 150
NTP 334.090
100
170
280*
100
170
280*
Tiempo de fraguado, minutos
Inicial, min
Final, min
45
420
45
375
Expansión en autoclave
% máximo
0.80
0.80
0.10 (6 meses)
--
REQUISITOS FISICOS
Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín
3 Días
7 Días
28 Días
Resistencia a los sulfatos
% máximo de expansión
* Opcional
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
CEMENTO
TIPO IP ESPECIAL
REQUISITOS FÍSICOS
COMPARATIVOS
Tipo ICo
Tipo I mejorado
NTP 334.090
Tipo I
ASTM C 150
NTP 334.090
Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín
3 Días
7 Días
28 Días
130
200
250
120
190
280*
Tiempo de fraguado, minutos
Inicial, min
Final, min
45
420
45
375
0.10 *(6 meses)
--
290*
330*
---
REQUISITOS FISICOS
Resistencia a los sulfatos
% máximo de expansión
Calor de hidratación, máx , kJ/Kg
7 días
28días
* Opcional
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
FABRICAS DE
CEMENTOS
EN EL PERU
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
LOS CEMENTOS NACIONALES
Fabricante
Ubicación
Tipos de Cemento que
producen
Cementos Lima S.A.
46%
Lima
Sol I, Sol II, Atlas IP
Cemento Andino S.A.
19%
Tarma
Junín
Andino I, Andino II, Andino V,
Andino IPM
Yura S.A.
14%
Yura
Arequipa
Yura I, Yura IP, Yura IPM
Cemento Pacasmayo
S.A.
13%
Pacasmayo
La Libertad
Pacasmayo I, Pacasmayo II,
Pacasmayo V, Pacasmayo MS,
Pacasmayo IP, Pacasmayo ICo
Cementos Sur S.A.
5%
Juliaca
Puno
Rumi I, Rumi II, Rumi V, Rumi
IPM,
Cementos Rioja S.A.
1%
Pucallpa
Ucayali
Tipo IP
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
REQUISITOS PARA CONCRETOS EXPUESTOS A
SOLUCIONES QUE CONTIENEN SULFATOS
Concreto con
agregado de
peso normal y
ligero
Resist. Comp.
mínma MPa
Exposición
a sulfatos
Sulfatos
solubles en
agua (SO4)
en el suelo
Sulfatos (SO4)
en el agua,
ppm
Tipo Cemento
Concreto con
agregado de
peso normal
rel. a/c máx en
peso
Insignificante
0<SO4<0.1
0<SO4<150
--
--
--
0.50
40
Moderada
0.1<SO4<0.2
150<SO4<1500
II, IP(MS), IS(MS),
P(MS), I(PM) (MS),
I(MS)
Severa
0.2<SO4<2.0
1500<SO4<10,0
00
V
0.45
45
Muy severa
SO4>2.0
SO4>10,000
V más puzolana
0.45
45
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
¿ Como elegir el tipo de cemento ?
Donde vamos a construir?
En que condición de exposición vamos a construir?
Que tipo de estructura y/o que proceso constructivo
vamos a usar?
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
Donde vamos a construir ?
El medio ambiente y las condiciones de servicio afectan
de manera sustancial el comportamiento del concreto,
por lo tanto es muy importante tener en cuenta el
manejo del calor de hidratación:
En clima cálido : Utilizar cementos con bajo calor de
hidratación, por lo tanto ordenando los cementos de
acuerdo al calor de hidratación que producen, de menor a
mayor tenemos: V, IP, II, IPM, IMs, ICo, I
En clima frío : Utilizar cementos con alto calor de
hidratación , por lo tanto ordenando los cementos de
acuerdo al calor de hidratación que producen, de menor
a mayor tenemos: I, II, IPM, IMs, ICo, V
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
En que condición de exposición vamos a construir?
El concepto que prima es resistencia a la agresividad
química, por lo tanto es muy importante tener en
cuenta las condiciones de exposición:
Ambiente marino: Expuesto al ataque de Cloruros +
sulfatos, por lo tanto ordenando los cementos de
acuerdo al grado de resistencia a estos iones de mayor
a menor tenemos:
IP, V, IPM, II, IMs, Ico, I
Suelo con sulfatos : Ordenando los cementos de
acuerdo al grado de resistencia a los sulfatos de mayor a
menor tenemos:
V, IP, II, IPM, IMs, Ico, I
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI
Que tipo de estructura y/o que proceso
constructivo vamos a usar?
En este caso el concepto que prima es desarrollo de
resistencia y calor de hidratación de la estructura a
construir
Vaciados de gran volumen y poca área de disipación
de calor : En este caso es importante tener en cuenta el
calor de hidratación del cemento, entonces ordenando los
cementos de más favorable a menos favorable tenemos:
V, IP, II, IPM, IMs, Ico, I
Desencofrado rápido : En este caso es importante
tener en cuenta la ganancia rápida de la resistencia del
concreto, entonces ordenando los cementos de más
favorable a menos favorable tenemos:
I, IPM, IMs, ICo, IP, V
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES – FIC – UNI