-
UV-Maestra en Ingeniera Aplicada
Lnea en Ingeniera Civil
Tarea nmero 4
Ibez Reguera Ral E.
[email protected]
Boca del Ro, Ver. a 04 de marzo del 2015
Cemento y concreto
Introduccin
El desarrollo de la construccin ha estado siempre ligado a los
materiales
disponibles. A lo largo de la historia se han ido empleando
distintos materiales en
su construccin, siendo el ms importante en la actualidad el
cemento.
Como ingenieros debemos conocer la importancia que tiene el
cemento en nuestra
labor, su proceso de fabricacin, la utilidad que tiene, las
normativas que regulan su
fabricacin y utilizacin, adems de las propiedades que deben
poseer los
componentes segn estas normas.
Resumen
El cemento es el principal elemento del concreto, cuyas
caractersticas de
resistencia, versatilidad, durabilidad y economa, lo han
convertido en el material de
construccin ms utilizado en todo el mundo. Aporta propiedades
tiles y deseables,
tales como resistencia a la compresin (el material de
construccin con la mayor
resistencia por costo unitario) y esttica para una diversidad de
aplicaciones de
construccin.
-
Cemento
El cemento es el ingrediente principal del concreto. El cemento
es un polvo fino que
se obtiene de la calcinacin a 1,450C de una mezcla de piedra
caliza, arcilla y
mineral de hierro. El producto del proceso de calcinacin es el
clinker principal
ingrediente del cemento que se muele finamente con yeso y otros
aditivos
qumicos para producir cemento.
La clasificacin de los tipos de cemento esta proporcionada por
la norma NMX-C-
414-ONNCCE-1999, la cual establece lo siguiente:
Segn las necesidades del proyecto los cementos pueden requerir
de una o ms
caractersticas especiales. Por lo que puede ser requerido un CPO
RS, que es un
cemento Portland ordinario resistente a los sulfatos, o bien, un
CPO B, un cemento
Portland ordinario blanco.
A continuacin se describen algunas de las especificaciones ms
relevantes que
debe considerar en la adquisicin del cemento.
-
Aplicaciones del cemento
El cemento se clasifica en 5 categoras dependiendo de la
aplicacin que se le
desee dar:
1. Cemento tipo I.- Altas resistencias iniciales
Aptos para concretos de muy alta resistencia
Para obras publicas especiales en concreto pretensado
Para prefabricacin de elementos de concreto
2. Cemento Tipo II.- Usos generales
Apto para morteros y concretos en general
3. Cemento Tipo III.- Resistencia a los sulfatos y/o al agua del
mar
4. Cemento Tipo IV.- Resistencia a aguas ligeramente acidas y
carbnicas
agresivas
Para obras hidrulicas
5. Cemento Tipo V.- Bases, sub-bases y firmes de concreto,
presas
Aptos para estabilizacin de suelos y terrenos
Para grandes macizos de concreto
Normativa para clasificacin del cemento
NMX-C-414-ONNCCE-2004 (Norma Mexicana)
ACI 225R-99 (American Concrete Institute)
ASTM C 150 (American Society for Testing Materials)
AASHTO M 85 (American Association of State Highway and
Transportation
Officials)
UNE 80 301 (Una Norma Espaola)
EN 197-1 (European Standard)
-
Proceso de produccin del cemento
Extraccin en cantera.- Se extrae de la cantera la "roca caliza",
principal materia
prima para la elaboracin del cemento
Trituracin de materias primas.- Estas piedras de gran tamao son
transportadas
por camiones de gran porte a la "planta de trituracin"
Conformacin de escombreras.- Esta caliza triturada, de calidad
controlada, se
transporta por cinta a un stock llamado "escombrera"
Acopio de materias primas.- De la escombrera se extrae la piedra
caliza por cinta y
es llevada hacia las tolvas de "molina de materia prima"
-
Molienda de crudo.- La caliza se muele junto con otros
componentes minoritarios
para formar un polvo llamado "Harina cruda"
Acopio en silos de crudo.- La "harina cruda" obtenida se lleva a
los silos donde es
homogeneizada y posteriormente transportada al horno
Pre calcinacin de harina cruda.- La harina cruda ya
homogeneizada ingresa por la
parte superior de la "Torre de intercambio de calor" y desciende
por la misma
inicindose los procesos de deshidratacin y des carbonatacin.
Clinkerizacin.- El material precalcinado ingresa al "horno
rotatorio" donde la
temperatura aumenta hasta los 1450C.
-
Enfriamiento del Clinker.- El clinker que sale del horno es
enfriado rpidamente con
el aire frio para bajar su temperatura a 100C asegurando el
estado vtreo.
Acopio de Clinker.- El clinker frio se almacena en un lugar
adecuado llamado
"parque de clinker" para su posterior uso.
Molienda de cemento.- Del parque de clinker se extrae este
material y es llevado a
los silos que alimentan los "molinos de cemento".
Ensilado y despacho a granel.- El producto obtenido de esta
molienda conjunta es
cemento. El cemento es producido bajo estrictos controles de
calidad y se enva a
los silos correspondientes.
-
Concreto
El concreto es un material compuesto empleado en construccin,
formado
esencialmente por un aglomerante al que se aade partculas o
fragmentos de
un agregado, agua y aditivos especficos.
El aglomerante es en la mayora de las ocasiones cemento
(generalmente cemento
Portland) mezclado con una proporcin adecuada de agua para que
se produzca
una reaccin de hidratacin. Las partculas de agregados,
dependiendo
fundamentalmente de su dimetro medio, son los ridos (que se
clasifican en grava,
gravilla y arena). La sola mezcla de cemento con arena y agua
(sin la participacin
de un agregado) se denomina mortero. Existen concretos que se
producen con otros
conglomerantes que no son cemento, como el hormign asfltico
que
utiliza betn para realizar la mezcla.
Valores tpicos de resistencia
Los principales factores que afectan a la resistencia son la
relacin Agua Cemento
y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratacin. Estos
factores tambin
afectan a la resistencia a flexin y a tensin, as como a la
adherencia del concreto
con el acero.
Resistencia a compresin: de 150 a 500 kg/cm (15 a 50 MPa) para
el
hormign ordinario. Existen hormigones especiales de alta
resistencia que
alcanzan hasta 2000 kg/cm (200 MPa).
El valor de la resistencia a la tensin del concreto es
aproximadamente de
8% a 12% de su resistencia a compresin y a menudo se estima como
1.33
a 1.99 veces la raz cuadrada de la resistencia a compresin.
La resistencia a la torsin para el concreto est relacionada con
el mdulo de
ruptura y con las dimensiones del elemento de concreto.
La resistencia al cortante del concreto puede variar desde el
35% al 80% de
la resistencia a compresin.
-
Caractersticas deseables del concreto
Las 4 caractersticas ms deseables que debe poseer el concreto
son:
trabajabilidad, cohesividad, resistencia y durabilidad
Trabajabilidad.- significa qu tan fcil es colocar, compactar y
dar un acabado a una
mezcla de concreto. El concreto rgido o seco puede ser difcil de
manejar, colocar,
compactar y acabar y, si no se construye apropiadamente no ser
tan resistente o
durable cuando finalmente haya endurecido. La prueba de
revenimiento sirve para
medir la trabajabilidad del concreto. La trabajabilidad es
afectada por: la cantidad
de paste de cemento, la granulometra del agregado
Cohesividad.- Normalmente se considera que una mezcla de
concreto posee el
grado apropiado de cohesividad si ella no es demasiado plstica
ni demasiada
viscosa, es plstica y no segrega fcilmente. La importancia de la
cohesividad de la
mezcla vara con las condiciones de colocacin. Cuando es
necesario transportar
el concreto a gran distancia, hacerlo circular por canaletas o
hacerlo pasar a travs
de la malla de acero de refuerzos, es esencial que la mezcla sea
cohesiva.
Resistencia y durabilidad.- El concreto bien hecho es un
material naturalmente
resistente y durable. Es denso, razonablemente impermeable al
agua, capaz de
resistir cambios de temperatura, as como tambin resistir
desgaste por
intemperismo. La resistencia y la durabilidad son afectadas por
la densidad del
concreto. El concreto ms denso es ms impermeable al agua.
La durabilidad se incrementa con la resistencia. La resistencia
del concreto en el
estado endurecido generalmente se mide por la resistencia a
compresin usando la
Prueba de Resistencia a la Compresin. La resistencia y
durabilidad son afectadas
por: la compactacin, curado, clima, tipo de cemento, la relacin
agua-cemento.
-
Componentes del concreto
El concreto es bsicamente una mezcla de dos componentes:
agregados y pasta.
La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los
agregados (arena y
grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una
roca pues la pasta
endurece debido a la reaccin qumica entre el cemento y el agua.
Los agregados
generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los
agregados finos
consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamao de
partcula que
pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos
cuyas partculas
se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El
tamao mximo
del agregado que se emplea comnmente es el de 19 mm o el de 25
mm.
Cemento.- Los cementos hidrulicos son aquellos que tienen la
propiedad de
fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan
qumicamente con
ella para formar un material de buenas propiedades
aglutinantes.
Agua.- Es el elemento que hidrata las partculas de cemento y
hace que estas
desarrollen sus propiedades aglutinantes.
Agregados.- Los agregados para concreto pueden ser definidos
como aquellos
materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente
que no perturban ni
afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidrulico y que
garantizan una
adherencia con la pasta de cemento endurecida.
Aditivos.- Se utilizan como ingredientes del concreto y, se
aaden a la mezcla
inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de
modificar sus
propiedades para que sea ms adecuada a las condiciones de
trabajo o para reducir
los costos de produccin.
-
Condiciones a cumplir para el agregado fino y grueso
Para el agregado fino debe cumplir con los lmites granulomtricos
que se indican
a continuacin:
a) Estar dentro de los lmites establecidos en la norma mexicana
NMX-C-111-
ONNCCE-2004, excepto en los casos que se indican en los prrafos
c y d de
este inciso.
b) El mdulo de finura debe estar comprendido entre 2.30 y 3.10.
El mdulo de
finura puede ser determinado con pruebas previas, de no existir
stas, se
puede determinar con el promedio del valor obtenido de las
primeras 10
pruebas consecutivas o el promedio de las pruebas que haya
cuando no se
completa este nmero.
c) El retenido parcial de la masa total en cualquier criba no
debe ser mayor de
45 %. Pueden aumentarse los porcentajes del retenido acumulado
de la
masa ensayada en las cribas 0.300 mm (No. 50) y 0.150 mm (No.
100) a 95
% y 100 % respectivamente, siempre y cuando el contenido de
cemento del
concreto en que se vaya a utilizar el agregado sea mayor de 240
kg/cm2 para
concreto con aire incluido, o mayor de 300 kg/m3 para concreto
sin aire
incluido, o bien aadiendo un adicionante (cementante) que supla
la
deficiencia de material que pase por estas cribas.
d) En el caso de que los agregados que se pretendan emplea no
cumplan con
las tolerancias indicadas en los incisos a, b, y c, estos,
pueden usarse
siempre y cuando se tenga antecedentes de comportamiento
aceptable en el
concreto elaborado con ellos, o bien, que los resultados de las
pruebas
realizadas a estos concretos sean satisfactorias; los agregados
se pueden
usar siempre que se haga un ajuste apropiado en el
proporcionamiento del
concreto, para compensar las deficiencias en la
granulometra.
-
Para el agregado grueso la misma norma marca los parmetros:
-
Caractersticas del agua de mezclado
En Mxico la norma N-CMT-2-02-003-02 nos dice que el agua
utilizada en la
elaboracin del concreto y mortero debe ser apta para el consumo
humano, libre de
sustancias como aceites, cidos, sustancias alcalinas y materias
orgnicas.
Mtodos de fabricacin del concreto
Realizacin de la mezcla in situ (manualmente)
Realizacin de la mezcla in situ (revolvedora)
Fabricacin de concreto con maquinaria especializada en una
planta
concretera (premezclado)
-
Conclusiones
La enorme importancia del cemento en nuestros das queda
constatada por el hecho
de ser el material que ms se produce en el mundo. Se puede
pensar que, al menos
a corto plazo, el concreto y el mortero seguirn siendo los
medios ms barato de
construir, y su consumo no cesar de aumentar proporcionalmente
al crecimiento
de la poblacin y al desarrollo.
En conclusin se puede decir que todas las caractersticas ya
mencionadas del
concreto y las formas que existen de mejorarlo o modificarlo
dependiendo del tipo
de construccin que se necesita adaptndose a la mayora de
edificaciones lo hacen
el material preferido de los ingenieros y constructores para
llevar a cabo su trabajo
con una gran calidad y saber que es seguro.
Referencias bibliogrficas
http://www.cemex.com/ES/ProductosServicios/Cemento.aspx
http://www.canacem.org.mx/tipos_de_cemento.htm
http://www.onncce.org.mx/pdf/NMX-C-414-ONNCCE-20045.pdf
http://www.fhwa.dot.gov/infrastructure/materialsgrp/cement.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n
http://www.imcyc.com/cyt/julio04/CONCEPTOS.pdf
http://construestruconcreto.webpin.com/639867_1-1-propiedades-del-
concreto-y-sus-componentes.html
http://www.revistacyt.com.mx/images/problemas/2009/pdf/NOVIEMBRE.pdf
http://normas.imt.mx/normativa/N-CMT-2-02-003-02.pdf