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Materias PrimasPavimentos de concreto

Rodrigo García

Índice

• Materias primas

– Cemento

– Agregados

– Agua

– Aditivos

• Manejo de materiales

Concreto

• ACI-318

– Concreto: Mezcla de Cemento Portland ocualquier otro cemento hidráulico, agregadofino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos

• ASTM

– Concreto Fresco: mantiene suficiente trabajabilidad puede ser colocado y consolidado.

– Concreto Endurecido: ha desarrollado suficienteresistencia para resistir cargas sin fallar.

AGREGADOSFino y gruesos

66 - 77 %

AGUA 12 - 15 %

CEMENTO6 - 16 %

AIRE ATRAPADO2 - 5 %

CEMENTANTE (Pasta Agua/Cemento)

LLenante(Agregados)

Proporcionamiento

Cemento

Cemento

• Cemento Portland: – Cemento Hidráulico producido a partir de pulverizar

Clinker, conteniendo yeso, agua y hasta 5% deadiciones minerales.

• Cemento Hidráulico Mezclado:– Cemento Hidráulico consistente en dos

componentes, que contribuyen a las propiedades deganancia de resistencia del cemento.• Cemento Portland

• Puzolana, Escoria, Ceniza Volante, Caliza

Historia

Siglo I: Imperio romano utiliza

en sus edificaciones una

mezcla de caliza, arcilla y

ceniza volcánica.

1756: Reconstrucción del faro

de Eddystone (Inglaterra) con

caliza contaminada con arcilla

1824: Primera patente de

cemento portland en Europa

Acueducto de Segovia

Faro de Eddystone

Producción de Cemento

1. Extracción de materias primas

para la producción de harina

cruda

Caliza 80% Esquisto 20%

CaCO3 SiO2, Al2O3, Fe2O3

Producción de Cemento

3. Molienda de harina cruda

4. Clinkerización

2. Trituración y pre

homogenización

Producción de Cemento

Producto de Primeras 4 Etapas: Clinker

CementoClinker Adiciones Minerales

Producción Cemento

5. Molienda de cemento

6. Envasado y despacho

Tipos de Cemento

Clinker Tipo Iyeso, puzolana, cenizavolante, escoria, caliza

Clinker Tipo V yeso

Tipos de Cemento

• Clasificación:

– Resistencia

– Calor de Hidratación (MH,LH)

– Resistencia a los Sulfatos (HS,MS)

• Normas

– ASTM(Estados Unidos)

– EN(Europa)

– COGUANOR (Guatemala)

Tipos de Cemento

1940: ASTM C-150 Especificaciones Químicas y Físicas para Cemento Portland

Requerimiento Químicos: Óxidos de Calcio, Silicio, Hierro, Aluminio, Magnesio, AzufreRequerimientos Físicos: Resistencia a la compresión y Tiempo de fraguado

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Tipo I: General

Tipo II: Moderada Resistencia a Sulfatos(MS) Moderado Calor de Hidratación (MH)

Tipo III: Alta Resistencia Incial Tipo IV: Bajo Calor de Hidratación (LH)Tipo V: Alta Resistencia a Sulfatos (HS)

1967: ASTM C-595 Cementos Hidráulicos Mezclados

(Escoria y Puzolana)

Tipos: S (Escoria), P (Puzolana), MS, HS, MH, LH

Nombre Apellido

Requerimiento Químicos: Óxidos de Magnesio y Azufre

Requerimientos Físicos: Resistencia a la compresión y tiempo de fraguado

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Tipos de Cemento

Tipos de Cemento

1992: ASTM C-1157 Especificaciones de

Rendimiento

Tipos: GU, HE(ARI), MS, HS, MH, LH

Nombre Apellido

GU: Uso General

HE: Alta Resistencia Inicial

Requerimientos Físicos: Resistencia a la compresión y tiempo de

fraguado

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Normativa Guatemalteca

1977: COGUANOR NGO 001 (ASTM C-150)

1985: COGUANOR NGO 001 (ASTM C-595)

2010: COGUANOR NTG 41095 (ASTM C-1157)

*Guatemala: cada norma sustituye a la norma

anterior

Normas

Cemento

NormaASTM-C150 Tipo II* Tipo III* Tipo III* Tipo VASTM-C595 P,MH,MS IPM IPM

ASTM C-1157 GU, MH, MS HE(ARI),MH,MS HE(ARI) HS

*Cumple especificaciones físicas y desempeño, no cumple especificaciones

químicas

Tipos de Cemento

Formulación de Concreto

Analizar del Entorno:

•Análisis Químico del agua para el concreto

•Análisis de Suelo

•Análisis de Agua de contacto

Determinar Condiciones de Exposición:

•Electroquímica, Química, Física

Nivel de Exposición:

• Alta, Media, Baja

Antes de escoger el tipo de cemento debemos:

Formulación de Concreto

• ACI-318

• Determinación de la exposición a sulfatos

Formulación de Concreto

• ACI-318

• Determinación de especificación de cemento

Agregados

Agregados

• Sólidos o partículas en el concretoque ocupan un espacio rodeadopor pasta de cemento,

• En combinación con la pasta decemento proporcionan resistenciamecánica al concreto endurecidoy controlan cambios volumétricosdurante el fraguado del cemento.

Selección y Explotación de Bancos

• Verificación de la calidad del agregado• Viabilidad de la extracción

– Los materiales no deben perder sus características físico mecánicas.

– Los materiales deben obtenerse en formas geométricas aceptables para posterior trituración.

• Consideración de la distancia entre el banco y la obra (recomendación < 5km)

Clasificación de Agregados

Procedimiento de extracción:

• Extracción de Roca en Canteras:

– Generación de agregados con una totalidad de caras fracturadas

• Extracción de Roca en Ríos:

– Generación de cantos rodados

Clasificación de Agregados

Agregado de Río - Agregado de Cantera

Clasificación de Agregados

De acuerdo a su composición química:

• Agregados Silíceos:

– Basalto

– Cuarzo

• Agregados Calcáreos:

– Caliza

Clasificación de Agregados

Agregado Grueso:

• Agregado con tamaño entre 9.5 y 38mm

Agregado Fino:

• Agregado con tamaño menor a 4mm

• Especificaciones de agregados definidas en la norma NTG 41007 (ASTM C-33)

Agregados

• Gradación de Agregados

– Objetivo: Minimizar espacios vacíos que tenga que ocupar la pasta de cemento.

Clasificación de Agregados

Características Principales:

• Densidad Relativa

• Densidad Aparente

• Absorción

• Resistencia al Desgaste

• Dureza

• Resistencia a la compresión y tensión

• Homogeneidad

Sustancias Perjudiciales:Límites en agregados finos NTG 41007

Sustancias Perjudiciales Límites en agregado gruesos NTG 41007

* El Material < al tamiz 200 puede variar dependiendo del contenido de esta variable en el agregado fino y el contenido de arcilla del agregado grueso

IntemperizaciónDesignación de

Clase

Tipo o Ubicación de la

construcción de concreto

Suma de Terrones

de Arcilla y

Partículas Friables

Material

< Tamiz 200*

Severa (Clima frío con ciclos

congelamiento y deshielo

repetidos)

4S

Pavimentos, tableros de puente,

caminos y cordones, senderos,

patios, pisos expuestos y

estructuras frente al agua

7.0 1.0

Moderada (Clima con ciclos

de congelamiento y deshielo

ocasional)

4M

Pavimentos, tableros de puente,

caminos y cordones, senderos,

patios, pisos expuestos y

estructuras frente al agua

5.0 1.0

Depreciable (Clima con rara

exposición al

congelamiento)

1N

Losas sujetas a abrasión en

tráfico, tableros de puentes,

pisos, senderos, pavimentos

5.0 1.0

Aplicación en Pavimentos Rígidos

• Se debe utilizar el tamaño máximo de agregado que el diseño del pavimento permita. Usualmente 1-1/2 pulgada

• Se debe maximizar el % de caras fracturadas, tienen mayor adherencia a la pasta de cemento, y afectan directamente la resistencia a la flexión.

Agua

Definición

• Componente del concreto con el cuál elcemento experimenta reacciones de químicasde hidratación que le dan propiedades defraguar y endurecer

• El agua que es buena para beber es buenapara el concreto (PCA, Diseño de Mezclas de Concreto)

• Criterios de aceptación de la calidad del agua NTG 41073 (ASTM C-94)

• Es común calificar la calidad del agua mediante la medición de tiempos de fraguado y resistencias a compresión del concreto

Aditivos

Definición

• Aditivo: Cualquier material distinto del agua, agregados y cemento portland que se puede añadir a la mezcla antes o después del proceso de mezclado.

Empleo de Aditivos

• Controlar los tiempos de fraguado• Incrementar las características de

fluidez• Controlar la pérdida de revenimiento• Controlar características de

exudación• Reducir la Permeabilidad• Aumentar trabajabilidad sin

incremento de la relación agua/cemento

Tipos de Aditivos

• Aditivos utilizados en la construcción de pavimentos rígidos

– Reductores de Agua

– Inclusor de Aires

– Retardantes

– Acelerantes

Tipos de Aditivos

• Reductor de Agua:– Reduce la cantidad de agua requerida para producir

una mezcla de concreto de cierto revenimiento.– Reduce la relación agua/cemento, implica aumento de

resistencia.– Aumenta el revenimiento.– Existen de rango medio que disminuyen entre 5-10%

la cantidad de agua en la mezcla y rango alto entre 12-30%.

Tipos de Aditivos

• Inclusor de Aire:

– Introduce pequeñas burbujas de aire en el concreto

– Mejora el comportamiento en condiciones de congelamiento y deshielo

– Mejora la trabajabilidad de la mezclas

– Reduce el problema de exudación.

– Reduce la permeabilidad

Tipos de Aditivos

• Retardante– Modera la velocidad del fraguado

inicial.

– Algunos retardantes también moderan la resistencia a edades tempranas, se mezclan con Reductores de Agua para minimizar este efecto.

– Con la reducción de la temperaturade la mezcla es posible controlar eltiempo de fraguado

Manejo de Materiales

Manejo de Materiales

• Materiales Cementantes– Almacenamiento de en silos separados

con correcta identificación de lospuntos de descarga.

– Mangueras de traspaso en buenestado, sin fugas

– Contar con silos de almacenamientototalmente impermeables

– Contar con suficiente capacidad dealmacenamiento en silos para asegurarla insumo y la disminución de latemperatura de los mismos.

Manejo de Materiales

• Agregados– Correcta coordinación en la entrega y

disposición en los patios de materiales.

– Control periódico de la granulometría de arenas y gravas.

– Control periódico de las humedades de los agregados en planta, principalmente cuando hay cambios ambientales

– Regular posibilidad de contaminaciones en tolvas de agregados

Manejo de Materiales

• Agua– Verificación de cumplimiento de

tolerancias– Asegurar la fuente del insumo– Asegurar equipo e insumos para

enfriamiento o calentamiento de agua

– Control de dosificación de Agua• Dosificación• Agua de Lavado en las tolvas• Humedad en Agregados• Hielo

Manejo de Materiales

• Aditivos

– Evitar contaminaciones

– Evitar exposición a frío o calor excesivo

– Revisar periódicamente posible sedimentación

– Correctamente identificados