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Cementos, morteros y hormigones

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<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Juan Antonio Polanco MadrazoJesús Setién MarquínezDPTO. DE CIENCIA E INGENIERÍA DELTERRENO Y DE LOS MATERIALESEste tema se publica bajo Licencia:Creative Commons BY-NC-SA 3.0


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Los <strong>Cementos</strong>Photo by CrniBombarder!!! (from Wikimedia Commons). This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaLos <strong>morteros</strong> con fines constructivos se fabricaban en el AntiguoEgipto a partir de yeso


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaLa utilización de la cal como conglomerante no tuvo lugar hasta las épocasgriega y romana


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaEl ingeniero romano VITRUBIO describía la fabricación de <strong>morteros</strong> hidráulicosa partir de cal apagada, arena y una puzolana


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaPLINIO recomendaba una proporción de una parte de cal por cuatro de arenapara elaborar un mortero a utilizar como elemento de unión en aplicacionesordinarias de construcción


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaNo obstante, aunque griegos y romanos desarrollaron una considerable maestría enla formulación de estos <strong>morteros</strong>, particularmente en relación con la mejora de suspropiedades hidráulicas por la adición de una puzolana, sus conocimientos químicosno eran suficientemente completos para explicar los fenómenos implicados


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaEn 1756, el ingeniero inglés John SMEATON fue contratado para erigir un nuevofaro en Eddystone, al quedar destruido por un incendio el antiguoLas condiciones de trabajo en una obramarítima requerían buscar un materialadecuadoSMEATON realizó diversos intentosempleando cales de distinto origen


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaDescubrió que las cales quedaban mejores resultados eranaquellas que contenían unaconsiderable proporción demateria arcillosa en sucomposición, a las que añadía unapuzolanaEra la primera ocasión en que sereconocían las propiedades de lascales hidráulicas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaLas investigaciones llevadas a cabo sobre la hidraulicidad de las cales quecontenían arcillas condujeron a la aparición de los primeros cementosnaturales, avanzadilla de los actuales portlandEn 1818 el ingeniero francés Louis JosephVICAT abrió un nuevo campo a los cementos alpreparar una cal artificial calcinando unamezcla íntima de caliza y arcilla molidasconjuntamente en húmedo


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaEn 1824, el constructor inglésJoseph ASPDIN patentó bajo elnombre de cemento portland unmaterial pulverulento queamasado con agua y con arena seendurecía formando unconglomerado de aspectoparecido a las calizas de lapenínsula de Portland, al sur deInglaterra


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaProbablemente, el material patentado por ASPDIN era una caliza hidráulicadebido, entre otras cosas, a las bajas temperaturas empleadas en la cocción


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaEl prototipo de cemento portland moderno, tal como hoy lo conocemos, fueproducido por vez primera a escala industrial por Isaac Charles JOHNSON en1845, al moler finamente los nódulos sobrecocidos que quedaban a la salidadel horno de ASPDINCon esta idea mejoró las dosificaciones delas mezclas de caliza y arcilla, y logróaumentar las temperaturas de cocciónhasta lograr la sinterización de las mismas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Aproximación históricaEs a partir de 1900 cuando los cementos portland se imponen en las obras deingeniería y cuando empieza un descenso veloz en el consumo de loscementos naturales


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Los <strong>Cementos</strong>El cemento es un conglomerante hidráulico, es decir, un material inorgánicofinamente molido que, amasado con agua forma una pasta que fragua yendurece por medio de reacciones y procesos de hidratación y que, una vezendurecido, conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el aguaDe todos los conglomerantes hidráulicos, el cemento portland y sus derivadosson los más empleados en la construcción debido a estar formados,básicamente, por mezclas de caliza, arcilla y yeso, que son minerales muyabundantes en la naturaleza, ser su precio relativamente bajo en comparacióncon otras soluciones alternativas y tener unas propiedades adecuadas para lasmetas que deben alcanzar


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Los <strong>Cementos</strong>Los cementos se emplean, fundamentalmente, para elaborar <strong>morteros</strong> y<strong>hormigones</strong> cuando se mezclan con áridos y agua, obteniéndose con elloselementos constructivos. La pasta de conglomerante, una vez hidratada,constituye el nexo de unión, actuando como suministrador de resistenciasmecánicasCon arenaparaobtenerMORTEROSCon áridos paraobtenerHORMIGONES


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Los <strong>Cementos</strong>La preparación de un cemento comercial requiere la fabricación de un clínker,el cual, finamente molido y con las adiciones oportunas, constituye el núcleocemento,al que es preciso añadir, en la mayoría de los casos, un regulador defraguado y, eventualmente, ciertos aditivos para formar el cementoExisten dos tipos de clínker: el clínker de portland y el clínker aluminoso. Elprimero es la base de los denominados <strong>Cementos</strong> Comunes (CEM), mientrasque, el segundo, es el componente principal del Cemento de Aluminato deCalcio (CAC)


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong><strong>Cementos</strong> comunes (CEM)Clínker de portland: producto obtenido por la sinterización de una mezcla dematerias primas especificada con precisión, conteniendo elementosexpresados normalmente en forma de óxidos (CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 ) ypequeñas cantidades de otras materiasNúcleo-cemento: clínker de portland junto con el resto de componentesprincipales y minoritarios, excluyendo el regulador de fraguado y posiblesaditivos


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong><strong>Cementos</strong> comunes (CEM)


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Fabricación del CementoVer animación de la fabricación del cementoVer animación de la fabricación del hormigónVer animación de tratamiento de áridos


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Fabricación del Cemento


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Fabricación del CementoCombustibles– Pueden ser carbones de lignito o de hulla, diferentes tipos de fuel-oils ogas natural• Los carbones son el tipo de combustible que exige instalacionesmás complejas y costosas (secaderos, molinos, filtros,…)• Los fuel-oils son más económicos en cuanto a instalaciones(depósitos) y el gas natural prácticamente no exige ninguna(tuberías de suministro)Incineración de desechos: neumáticos, aceites de desecho,residuos de pinturas, biomasa, desechos sólidos urbanos, residuosmédicos, lodos cloacales, etc.


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Fabricación del CementoReacciones de clinkerización– A 100 ºC: se produce la evaporación del agua que contenga el crudo


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Fabricación del Cemento– A 1000 ºC: se produce la combustión de la materia orgánica, ladescarbonatación de la caliza y la pérdida del agua de constitución de laarcilla, la cual se descompone y entra en actividad para combinarse susóxidos con la calCaCO 3 + calor → CaO + CO 22SiO 2·Al 2 O 3·2H 2 O → 2SiO 2 + Al 2 O 3 + 2H 2 OCalcinación– A 1200 ºC: el óxido férrico existente y la alúmina separada de la arcillareaccionan con la cal y originan ferroaluminato tetracálcico y aluminatotricálcicoFe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 4CaO → Fe 2 O 3·Al 2 O 3·4CaOAl 2 O 3 + 3CaO → Al 2 O 3·3CaOEstos dos compuestos forman una masa pastosa denominada lecho fundidoen el cual flotan la sílice y la cal restantes en estado sólido


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Fabricación del Cemento– Entre 1200 ºC y 1300 ºC: se verifica la reacción de la cal y la sílice para formarsilicato bicálcico, debiendo sobrar calSiO 2 + 2CaO → SiO 2·2CaO + (CaO)Este compuesto tiene carácter hidráulico, pero si se detuviera el proceso aesta temperatura los cementos solamente tendrían resistencia a largo plazo– Entre 1400 ºC y 1450 ºC: parte del silicato bicálcico formado reacciona con lacal sobrante y se forma el silicato tricálcicoSiO 2·2CaO + CaO → SiO 2·3CaOEste compuesto es el componente hidráulico por excelencia, al cual se debenlas resistencias mecánicas iniciales del cemento


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialSSCaOSiO22


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialCompuestos secundariosCal libre: presente en una pequeña proporción (0,5 a 1%), provoca expansividad sise hidrata durante el endurecimientoMagnesia: su contenido se limita al 5%, dado su carácter expansivoÁlcalis: son reactivos con un grupo de áridos de naturaleza silícea, generando salesexpansivas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialLímites de composición química: módulos e índicesSi se comparan los análisis químicos de los cementos portland, se observa queexiste siempre un margen de valores para determinados módulos e índices, por loque estos parámetros marcan los límites de composición química del cementoÍndice de hidraulicidad (VICAT, 1833): considera únicamente la sílice, la alúmina y lacal, y debe tener una valor comprendido entre 0.50 y 0.64 para el clínker deportlandSiO2 Al2O3IV CaO


<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialMódulohidráulico:serepresentaporDebeestarcomprendidoentre1.7y2.3.LoscementosdebuenacalidadCenenunMHdelordende2Losdevalorinferiora1.7generanresistenciasmecánicasdébilesylosdevalorsuperiora2.3presentaninestabilidaddevolumen


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialMódulo de silicatos: se representa porMS SiO2Al O Fe O2323Su valor debe estar comprendido entre 1.9 y 3.2, aunque en los cementosblancos y ricos en sílice se llegue hasta 5Su valor normal es próximo a 2. Los valores altos indican cementos de fraguadoy endurecimiento lento y cementos con malas condiciones de cocción


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialMódulo de fundentes: se representa porMF AlFe22OO33Su valor oscila entre 1.5 y 2.5, siendo un valor normal el 2Este módulo influye, de forma decisiva, en la formación de fase líquida durantela clinkerización. Un módulo alto, para uno de silicatos bajo, da lugar a uncemento de fraguado rápido, exigiendo una mayor cantidad de yeso comoregulador. Si el MF es igual a 0.637 toda la alúmina estará formando FAC 4 y nose formará nada de AC 3


<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialÍndicedesaturaciónencal:afindequenoexistaniexcesonidefectodecal,debido a que un exceso puede producir cementos expansivos y un defectocementos de bajas resistencias y lentos en su fraguado y endurecimiento, esprecisoquelarelaciónentreelcontenidodecaldisponibleenelclínkeryelcontenidodecalcombinadaparaformarloscuatrocompuestosprincipales(calreac=va)seaproximelomáximoposiblealaunidadNormalmente,loscementosportlandCenenunISqueoscilaentre0.85y0.90.Encualquiercaso,esteíndicenuncadebeserinferiora0.7nisuperiora1.02


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialFormulación de BOGUEEn 1926, el químico Robert Herman BOGUE propuso un método para calcularla composición potencial del clínker, basado en el análisis químico, en el quesuponía que sólo existían en el clínker los componentes principalesAunque sus cálculos se refieren al clínker, pueden ser ajustados para ser usadoscon un cementoPese a proporcionar solamente resultados aproximados, la formulaciónpropuesta es muy útil y ampliamente utilizada por la industria cementera


<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialSielcementoportlandCenelacomposiciónquímicasiguiente,expresadaenformadeóxidos: Sustancia % SiO 2 S Al 2 O 3 A Fe 2 O 3 F CaO C MgO M SO 3 Y CO 2 D H 2 O HResiduoinsoluble RI Resto rLacomposiciónpotencial,deacuerdoconelmétododeBOGUE,secalculaaparCrdelassiguientesconsideraciones


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialLa sílice que aparece como tal en el análisis es la reactiva, es decir, la que estácombinada con la cal para formar los silicatos, la cual será la fracción de la sílicetotal que es soluble en un tratamiento con HCl seguido de otro en una disoluciónhirviente de K(OH)La cal que figura en el análisis es la cal total, siendo preciso para calcular la calreactiva la que estuviera en forma de CaCO 3 (calculada sobre la base del contenidode CO 2 ) y la parte supuestamente combinada como CaSO 4 procedente del yesoañadido como regulador de fraguado (calculada sobre la base del contenido deSO 3 ), así como la cal libre que pudiera contener, determinada analíticamente, y a laque denominamos Z


<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialPortanto,lacalreac=va(C R )vendrádadapor:– CalcombinadaenformadeCaCO 3 : CaCO 3 →CO 2 +CaO – CalcombinadaenformadeCaSO 4 : CaSO 4 →SO 3 +CaO


<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialElresiduoinsolubledeuncementoseñalaelporcentajeenpesodelmismoquetratadoconHCl,siguiendounmétodonormalizado,quedasindisolverseenél.SeobCenedirectamenteenelanálisis(RI)yestáconsCtuidoporlasílicenoreacCva,lassustanciasqueacompañanalsulfatocálcicoyaloscarbonatosenelyeso,asícomoalgúnotrocompuestoenformadesalsecundariadelclínkerLapérdidaalfuegoseobCenedeterminandolapérdidadepesoqueexperimentaunamuestradecementoalcalentarlaaunatemperaturacomprendidaentre900y1000ºC.EstáformadaporlasumadelascanCdadesdeCO 2 yH 2 O,lascualessedeterminandeformaconjuntaLacomposiciónpotencialdelclínkerdeportlandescuanCtaCvamentediferentey,por tanto, disCnto el correspondiente cálculo según que el valor del módulo defundentes(A/F)seamayoromenorque0.637


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Si A/F > 0.637Composición potencialLos componentes potenciales del clínker son el FAC 4 , el AC 3 y los silicatos SC 3 y SC 2 ,cuyos valores se obtienen de la forma siguiente:– Ferroaluminato tetracálcicoTodo el Fe 2 O 3 existente está en forma de este compuestoFe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 4CaO → FAC 4486FAC4 F 3. 04F160La cantidad de Al 2 O 3 que está en forma de FAC 4 será102160F


– Aluminatotricálcico<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialLaAl 2 O 3 quenoestáformandopartedelFAC 4 ,esdecir, seencuentraenformadeAC 3 Al 2 O 3 +3CaO→AC 3


– Silicatoscálcicos<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>Composiciónpotencial Estarán formados por la totalidad de la sílice reac=va y la parte de calreac=vaquenoestáformandoelFAC 4 yelAC 3 CaOenformadeFAC 4 =CaOenformadesilicatos=KCaOenformadeAC 3 =


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialLas reacciones entre la cal y la sílice para formar ambos silicatos son las siguientes:debiendo verificarse:SiO 2 + 3CaO → SC 3SiO 2 + 2CaO → SC 2SC3228S160K1168SC2172S260K2112


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialComo toda la sílice existente, así como toda lacal residual, están en forma de silicatos sehabrá de cumplir también:S60K56SC3SC2228 172SC3SC23 2228 172Resolviendo este sistema de ecuaciones, setendrá:SCSC32 K 228 56 S1723 60S 2 60 K 56


<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialEstosvalorespuedenexpresarseenfuncióndelosresultadosdelanálisisquímicopormediodelasfórmulassiguientes:


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Composición potencialSi A/F < 0.637En este caso no existirá AC 3 y habrá, además de los silicatos SC 3 y SC 2 , una soluciónsólida formada por FAC 4 y FC 2 (ferrito bicálcico), es decir, F 2 AC 6 (diferroaluminatohexacálcico). Los valores de los componentes serán:– Diferroaluminato hexacálcicoToda la Al 2 O 3 está en forma de FAC 4 y el Al 2 O 3 sobrante formará el FC 2 :Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 4CaO → FAC 4486FAC4 A 4. 76A102


<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialFe 2 O 3 enformadeFAC 4 =Ydadoque: Fe 2 O 3 +2CaO→FC 2resultaentonces:Conlocual:


– Silicatoscálcicos<strong>Cementos</strong>,<strong>morteros</strong>y<strong>hormigones</strong>1.<strong>Cementos</strong>ComposiciónpotencialCaOenformadeFAC 4 =224102 ACaOenformadesilicatos=KCaOenformadeFC 2 =€OperandodeformaidénCcaacomoseharealizadoenelcasoanterior:


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Si A/F = 0.637Composición potencialSe trata de un caso intermedio en el que toda la alúmina estará formando FAC 4 yno se formará nada de AC 3EJERCICIO de APLICACIÓNSe dispone de un cemento portland sin adiciones que contiene 1.10% de cal libre y cuya composición es:SiO 2 20.388 SO 3 3.440Al 2 O 3 5.134 CO 2 0.220Fe 2 O 3 5.760 H 2 O 1.548CaO 61.860 RI 0.487MgO 0.643 r 0.520Con este cemento se fabrican 6 probetas de 4x4x16 cm las cuales, después de rotas a flexotracción, serompen ambas mitades a compresión, la mitad de ellas a los 2 días y el resto a los 28 días, obteniéndoselos resultados siguientes:Rotura a los 2 días: 26 – 23 – 30 – 21 – 25 – 26 (MPa)Rotura a los 28 días: 50 – 56 – 61 – 52 – 48 – 62 (MPa)Identificar la nomenclatura de este cemento de acuerdo a la Instrucción RC – 08.


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Hidratación del Cemento


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Hidratación del Cemento


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Hidratación del CementoSS


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Adiciones


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Sin adiciones


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Sin adicionesClínker de cemento portland (K): debe estar constituido al menos en dos tercios desu masa por silicatos de calcio (SC 3 + SC 2 ) y el resto por combinaciones de óxido dealuminio, óxido de hierro y otros óxidos. La relación en masa CaO/SiO 2 no serámenor de 2.0. El contenido de óxido de magnesio (MgO) no excederá del 5.0% enmasa


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesSS


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesEscoria granulada de horno alto (S): se obtiene por enfriamiento rápido de la escoriaen estado de fusión procedente de la fabricación del acero en el proceso de hornoalto y presenta, al menos en dos tercios de su masa, estructura vítrea. Es un materialhidráulico latente, es decir, posee propiedades hidráulicas cuando se activa demanera adecuada- CaO + MgO + SiO 2 ≥ 66.6%- (CaO + MgO)/SiO 2 > 1


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesSSMateriales puzolánicos (P, Q): son sustancias naturales o industriales silíceas osilicoaluminosas, o una combinación de ambas. No endurecen por sí mismos cuandose amasan con agua, pero finamente molidos, reaccionan, en presencia de agua, a latemperatura ambiente con el hidróxido de calcio disuelto para formar compuestosde silicato de calcio y de silicoaluminato de calcio, que son capaces de desarrollarresistencias (puzolanicidad)Las puzolanas constarán, esencialmente, de SiO 2 reactivo y Al 2 O 3 . El resto estaráformado por Fe 2 O 3 y otros óxidos. El contenido de SiO 2 reactivo no será menor del25% en masaPuzolana natural (P): material de origen volcánico o rocas sedimentarias concomposición química y mineralógica adecuadasPuzolana natural calcinada (Q): material de origen volcánico, arcillas, esquistos orocas sedimentarias activadas por tratamiento térmico


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesPuzolana natural (P)


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesCenizas volantes (V, W): se obtienen por precipitación electrostática o mecánica departículas pulverulentas arrastradas por los flujos gaseosos de calderas alimentadascon carbón pulverizado. Las cenizas obtenidas por otros métodos no debenemplearse como componentes para el cemento• Pérdida por calcinación (P.F.) < 5.0%• Si 5.0 < P.F. < 7.0% deberá cumplir exigencias particulares de durabilidadCenizas volantes silíceas (V): polvo fino de partículas esféricas que tienepropiedades puzolánicas. Consta, esencialmente, de SiO 2 reactiva (> 25%) y Al 2 O 3 . Elresto contiene Fe 2 O 3 y otros óxidos. La proporción de CaO reactiva será menor del10% en masa y de CaO libre inferior al 1.0%Cenizas volantes calcáreas (W): polvo fino que tiene propiedades hidráulicas y/opuzolánicas. Consta, esencialmente, de CaO reactiva, SiO 2 reactiva y Al 2 O 3 . El restocontiene Fe 2 O 3 y otros óxidos• CaO reactiva > 10.0%• Si 10.0


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesCenizas volantes


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesHumo de sílice ó microsílice (D): se origina por la reducciónde cuarzo de elevada pureza con carbón en hornos de arcoeléctrico utilizados para la producción de silicio y aleacionesde ferrosilicio. Consiste en partículas esféricas muy finas,que contienen SiO 2 > 85.0%• Pérdida por calcinación (P.F.) < 4.0%• Superficie específica (BET) ≥ 15 m 2 /g


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesEsquisto calcinado (T): se produce en un horno especial a temperaturas deaproximadamente 800ºC. Está formado, principalmente, por silicato bicálcico yaluminato monocálcico, conteniendo pequeñas cantidades de CaO libre y de sulfatode calcio, junto con mayores proporciones de óxidos puzolánicamente reactivos,especialmente el SiO 2 . Posee, por tanto, propiedades hidráulicas y puzolánicas• Resistencia a compresión ≥ 25 MPa a los 28 días• Expansión < 10 mm, usando una mezcla 30/70 de esquisto calcinado y cementotipo CEM I


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>AdicionesCaliza (L, LL): como componente del cemento, debe cumplir:• CaCO 3 ≥ 75% en masa• Arcilla < 1.20 g/100 g• Carbono orgánico total < 0.20% (LL) ó < 0.50% (L)


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Adiciones


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Adiciones


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Adiciones


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Otros componentesSulfato de calcio: se añade a los demás componentes del cemento durante sufabricación, para controlar el fraguado. Puede estar en forma de dihidrato,hemihidrato o anhidritaAditivos: son componentes que se añaden para mejorar la fabricación o laspropiedades del cemento. La cantidad total de los mismos no excederá del 1.0% enmasa


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Características físicas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Características físicas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Características físicas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Características físicas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Características físicas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Características químicas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Otros cementosA) CEMENTOS COMUNES CON CARACTERÍSTICAS ADICIONALESA1) <strong>Cementos</strong> resistentes a los sulfatos (SR)A2) <strong>Cementos</strong> resistentes al agua de mar (MR)A3) <strong>Cementos</strong> de bajo calor de hidratación (BC): aquellos cementos comunes que, ala edad de 5 días, desarrollan un calor de hidratación igual o inferior a 272 J/g (65cal/g)


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Otros cementosB) CEMENTOS BLANCOS (BL): aquellos cementos comunes que cumplan que suíndice de blancura (parámetro “L”) sea igual o mayor que 85.0C) CEMENTOS DE ALBAÑILERÍA (MC): están compuestos por clínker de portland,constituyentes inorgánicos y, en algunos casos, aditivos


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Otros cementosD) CEMENTOS PARA USOS ESPECIALES (ESP)


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Otros cementosE) CEMENTO DE ALUMINATO DE CALCIO (CAC): fue patentado en 1908 por elquímico francés Jules BIEDInicialmente es concebido para combatir elataque por sulfatos detectado a principios delsiglo XX en diversas obras del sur de Francia enlas que se utilizaron <strong>hormigones</strong> fabricadoscon cemento portlandDurante la Primera Guerra Mundial se utilizóen la construcción de búnkeres yemplazamientos para armasTras la Segunda Guerra Mundial (1945 – 1973)se utilizó ampliamente en las tareas dereconstrucción debido a sus propiedades derápido endurecimiento


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Otros cementosSSEstá compuesto únicamente por clínker aluminoso, obtenido por fusión osinterización a partir de una mezcla exactamente definida de materiales aluminososy calcáreosEl principal componente es el aluminato monocálcico (AC). Como componentesminoritarios contiene, entre otros, alumino-ferritos de calcio, silicato bicálcico ysilico-aluminato de calcioCEMENTO DEALUMINATO DE CALCIOCEMENTOPORTLAND


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Designación de los <strong>Cementos</strong>SS


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Propiedades de los <strong>Cementos</strong>Finura de molido: se evalúa mediante distintos parámetros• Superficie específica (método Blaine, método BET)• Tamaño medio (granulometría láser)


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Propiedades de los <strong>Cementos</strong>Finura de molido: se evalúa mediante distintos parámetros• Superficie específica (método Blaine, método BET)• Tamaño medio (granulometría láser)


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Propiedades de los <strong>Cementos</strong>SSDensidad: varía muy poco de unos cementos a otros, oscilando entre 3 y 3.2 g/cm 3Se determina por picnometría, utilizando el llamado volumenómetro de LeChatelier


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Propiedades de los <strong>Cementos</strong>Calor de hidratación: para cementos portland comunes, se ha comprobado que lamitad del calor total se libera entre el primer y el tercer día, en torno al 75% a lossiete días y hasta un 95% en seis meses


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Propiedades de los <strong>Cementos</strong>Retracción: disminución de volumen con el transcurso del tiempo


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Propiedades de los <strong>Cementos</strong>Resistencias mecánicas


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Propiedades de los <strong>Cementos</strong>


<strong>Cementos</strong>, <strong>morteros</strong> y <strong>hormigones</strong>1. <strong>Cementos</strong>Empleo de los <strong>Cementos</strong>Los cementos se emplean, mayoritariamente, para la elaboración de <strong>morteros</strong> y<strong>hormigones</strong>En forma de <strong>morteros</strong> se utilizan para:• Solidarizar distintos elementos, como bloques, ladrillos o mampuestos, paraformar los muros y tabiques• Servir de material de agarre de baldosas y azulejos• Revestir las diferentes fábricas constituyendo los enfoscados y revocosLos <strong>hormigones</strong> se usan, primordialmente, con función estructural, ya sean en masa,armados o pretensadosEn lo que hace referencia al cemento de aluminato de calcio (CAC), su uso resultaadecuado para:• Hormigón refractario• Reparaciones rápidas de urgencia• Basamentos y bancadas con carácter temporal

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