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EL CEMENTO
1. INTRODUCCION
El presente trabajo trata acerca del cemento, que podemos definirlo como un
conglomerante formado a partir de una mezcla de calizas y arcillas calcinadas , y
posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto con el agua.
El cemento mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla
uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo una consistencia
pétrea. Esta mezcla también es llamada "concreto"; y por todo lo expresado
anteriormente es que su uso está muy generalizado en obras de construcción e
ingeniería civil. También trataremos acerca de la historia del cemento, tipos de
cemento, propiedades del cemento y su proceso de fabricación, así como otros datos
más específicos acerca de este material de construcción.
2. JUSTIFICACION
La realización de la presente informe nos permitirá conocer y saber sobre un tema de
interés en el campo de la ingeniería ya que es importante saber de componentes que
nos permitirán hacer un proyecto, nos referíamos a este material que es el cemento
del cual debemos saber sus propiedades, clasificación ,tipos, etc. Como podemos
darnos cuenta la ingeniería es un campo en la que permite al hombre hacer posible
los proyectos y para lograr eso es necesario tener un buena formación y
conocimientos necesarios y por eso este trabajo se justifica porque nos es un paso
más para nuestra formación académica, puesto que es un aporte al conocimiento de
todo futuro profesional.
3. OBJETIVOS
 Demostrar las propiedades ingenierieriles benéficas del cemento, también nos
ayudará a reconocer los tipos, existentes la cual es de mucha importancia en
nuestro ámbito de estudio
 Conocer las propiedades fundamentales del cemento, su clasificación, como
también su proceso productivo
 Conocer y mostrar todos los usos que se le pueden dar en el área de la
construcción civil y ver cómo es que esta beneficia al hombre.
 Conocer las características principales del cemento, sus tipos, para que sirva,
así como su proceso de producción.
4. DESARROLLO DEL TEMA
4.1. DEFINICION
El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades de adherencia y
cohesión, que permiten la unión de fragmentos minerales entre sí, formando un
todo compacto. Su nombre se deriva de caementum, que en latín significa
“argamasa”, y procede a su vez del verbo caedere (precipitar). Es considerado el
conglomerante más importante en la actualidad.
Hay dos tipos de cementos dependiendo de su origen: arcilloso, logrado a partir
de arcilla y piedra caliza; y puzolánico, que contiene puzolana, un material
alúmino silíceo. La mencionada puzolana puede provenir de volcanes o de un
origen orgánico. En la construcción se ha generalizado la utilización de la palabra
cemento para designar un tipo de aglutinante específico que es el cemento
hidráulico, de origen puzolánico, debido a que es el más comúnmente utilizado.
El cemento hidráulico es la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos u otros
materiales que contienen sílice, alúmina u óxidos de hierro, procesados
generalmente en hornos rotatorios a altas temperaturas y mezclados con yeso. La
cocción de la mezcla se realiza a temperaturas entre 1.450 y 1.480 ºC, y la masa
homogénea obtenida se denomina clínker, el cual, después de ser triturado
finamente, se convierte en el componente básico para la fabricación del Cemento.
Este material tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia del agua,
presentándose un proceso de reacción química que se conoce como hidratación.
Es mayormente empleado en la construcción, justamente por esa solidez que
reviste como adherente y aglutinante.
4.2. HISTORIA
El cemento es tan antiguo casi como la humanidad, ya que la necesidad que
desde entonces tuvo el hombre de construir su propio hábitat, lo obligó a buscar
alternativas que suplieran dicha necesidad. En la noche armaba fuego y obtenía
ceniza calcinada, que al ser mezclada con la lluvia nocturna, se endurecía.
Posteriormente los egipcios incorporaron a dicha mezcla yeso y cal, y tanto los
romanos como los griegos mezclaban, además, cenizas volcánicas o tejas de
arcilla quemadas, obteniendo un material de condiciones muy superiores a los de
la cal común.
En el Golfo de Nápoles, Italia, cerca del Vesubio, los romanos extraían material
volcánico que mezclaban con la cal, y obtenían el cemento con el cual
construyeron el Coliseo de Roma y el Pont du Gard.
Posteriormente, en 1756, Jhon Smeaton encontró que el mejor mortero se
obtenía cuando se mezclaba puzolana con caliza que contenía una alta cantidad
de material arcilloso. Smeaton fue el primero en conocer las propiedades
químicas de la cal hidráulica, con lo que más tarde, en 1824, patentaron el
cemento Pórtland, denominado así por su color gris verdoso oscuro similar a la
piedra de Pórtland.
En 1845, Isaac Johnson obtuvo el prototipo del cemento moderno, con una
mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. El intenso desarrollo de la
construcción de ferrocarriles, puentes, puertos, diques, etc., en la segunda mitad
del siglo XIX, dio una importancia enorme al cemento y sus fábricas,
especialmente las de cemento natural, empezaron a extenderse por doquier. Es a
partir de 1900 cuando los cementos Pórtland se impusieron en las obras de
ingeniería y cuando inició un descenso veloz del consumo de cementos naturales.
En el siglo XX surgió el auge de la industria del cemento debido experimentos de
los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que obtuvieron
cemento de calidad homogéneo.
Luego se dio la invención del horno rotatorio para calcinación, el molino tubular y
los métodos de transportar concreto fresco ideado por Jürgen Heinrich Magens,
patentado entre 1903 y 1907.
EL CEMENTO EN EL PERU
La introducción del cemento en el Perú se inicia en la década de 1860. En efecto,
en 1864 se introdujo en el Arancel de Aduanas, la partida correspondiente al
denominado "Cemento Romano", nombre inapropiado que designaba
un producto con calidades hidráulicas desarrollado a inicios del siglo. En 1869 se
efectuaron las obras de canalización de Lima, utilizando este tipo de cemento. En
1902 la importación de cemento fue de 4,500 T.M. Posteriormente, en 1904 el
Ingeniero Michel Fort publicó sus estudios sobre los yacimientos calizos de
Atocongo, ponderando las proyecciones de su utilización industrial para la
fabricación de cemento. En 1916 se constituyó la Cía. Nac. de Cemento Pórtland
para la explotación de las mencionadas canteras.
Las construcciones de concreto con cemento Pórtland se inician en la segunda
década del siglo con elementos estructurales de acero, como el caso de las
bóvedas y losas reforzadas de la Estación de Desamparados y la antigua casa
Oechsle.
También, en algunos edificios del Jr. de la Unión y en el actual teatro Municipal. A
partir de 1920 se generaliza la construcción de edificaciones de concreto armado,
entre ellos las aún vigentes: Hotel Bolívar, Sociedad de Ingenieros, Club Nacional,
el Banco de la Reserva, la Casa Wiesse y otros. Asimismo, se efectúan obras
hidráulicas, la primera de ellas la Bocatoma del Imperial, construida en 1921,
empleando 5,000 m 3 de concreto. En el período 1921 - 1925 se realizan
importantes obras de pavimentación en Lima, dentro de las que debemos incluir
la antigua Av. Progreso, aún en serviciocon la denominación de Av. Venezuela.
La Industria Peruana del Cemento, inicia su actividad productiva en el año 1924
con la puesta en marcha de la Planta Maravillas, propiedad de la Compañía
Peruana de Cemento Pórtland. Hasta mediados de siglo el consumo en otras
regiones fue muy reducido, abasteciéndose mayormente por la importación. En
1955 inicia la producción Cemento Chilca S.A., con una pequeña planta en la
localidad del mismo nombre, pasando posteriormente a formar parte de la
Compañía Peruana de Cemento Pórtland.
El monopolio que de hecho existía en el país en el sector cemento, centralizado
en la región capital, fue roto con la formación de dos empresas privadas
descentralizadas, Cementos Pacasmayo S.A., en 1957 y Cemento Andino S.A. en
1958. Posteriormente, la empresa capitalina instaló una pequeña planta en la
localidad de. Juliaca, que inició la producción en 1963, denominada en la
actualidad
Cemento Sur S.A. y en 1956 se crea la fábrica de Cemento Yura S.A. en
Arequipa. El total de la capacidad instalada en el país es de 3'460,000 TM/A de
cemento, lo que significa una disposición de 163 Kg. de cemento por habitante. El
Perú ocupa el sexto lugar en la producción de cemento
en Latinoamérica luego México, Brasil, Argentina, Colombia y Venezuela
4.3. MATERIAS PRIMAS
Para fabricar cemento existen recursos o minerales de origen natural (rocas y
arcillas) y productos secundarios de la industria (cenizas, lodos), los componentes
pueden ser:
 CALIZA .- que viene ha ser el carbonato de calcio CaCO3 que abunda en
la naturaleza en forma natural
 LA CRETA .-Es una roca sedimentaria en comparación a ala caliza la
creta posee estructura suelta , esta propiedad califica a al creta de modo
especial para la fabricación del cemento por la vía húmeda
 LA MARGA .-son calizas que van acompañadas de sílice y productos
arcillosos así como el óxido de hierro, las margas forman el paso de
transición de las arcillas , debido a su abundancia las margas se utilizan
con mucha frecuencia para la fabricación de este material
 COMPONENTES ARCILLOSOS.-El Al2O3 conocido como alúmina se
encuentra en la naturaleza como componente de las arcillas en su forma
más pura la arcilla se encuentra como caolinita Al2O3SiO2.2H2O la
caolinita es el constituyente principal del caolín producto de la
disgregación de las rocas (feldespatos principalmente)
 COMPONENTES CORRECTORES.- se añaden en los casos en que las
materias primas disponibles no contienen la cantidad suficiente de uno de
los químicos necesarios en el crudo , los principales materiales correctores
son : Diatomeas , Bauxita , Cenizas de pirita , mineral de hierro , etc.
El proceso de fabricación de cemento se inicia con la extracción de calizas y
arcillas en las canteras y su trituración para reducir el tamaño de las rocas hasta
partículas de aproximadamente una pulgada. El material triturado arcilla y caliza,
junto con el hierro, se almacena en patios desde donde se transporta en
camiones o bandas hacia los molinos de crudo. De los molinos se obtiene un
material muy fino, conocido como harina cruda. Una vez obtenida la harina o
pasta cruda se deposita en los silos de almacenamiento. La siguiente etapa
consiste en la calcinación del material, la cual se realiza en hornos que alcanzan
temperaturas de aproximadamente 1450 ° C, favoreciendo la ocurrencia de
reacciones químicas que dan lugar al Clinker. El Clinker, junto con pequeñas
porciones de material de yeso se transporta a los molinos de cemento dando
lugar al producto terminado. El cemento se almacena en silos y se distribuye a los
clientes en sacos de 21.25 Kg., 42.5 Kg. dependiendo del caso.
4.4. COMPUESTOS QUIMICOS
La tabla 1.1 muestra los porcentajes típicos en que se presentan los compuestos
en el cemento y las abreviaturas con las que suelen ser denominados:
Los cuatro primeros componentes nombrados en la tabla 1.1 no se encuentran
libremente en el cemento, si no combinados formando los componentes
potenciales, conocidos como “compuestos Boguea”
Los compuestos Bogue, sus fórmulas químicas y abreviaturas simbólicas son los
siguientes:
 Silicato tricálcico 3CaO · SiO2 = C3S
 Silicatodicálcico 2CaO · SiO2 = C2S
 Aluminatotricálcico 3CaO · Al2O3 = C3A
 Ferroaluminato tetracálcico 4CaO · Al2O3 · Fe2O3 = C4AF
Estos compuestos o “Fases”, como se les llama, no son compuestos verdaderos
en el sentido químico; sin embargo, las proporciones calculadas de estos
compuestos proporcionan información valiosa en la predicción de las propiedades
del cemento. Las formulas utilizadas para calcular los compuestos Bogue se
pueden encontrar en la ASTM C150.
4.5. PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DEL
CEMENTO
Fraguado y endurecido
El fraguado es la pérdida de plasticidad que sufre la pasta de cemento.
La velocidad de fraguado viene limitado por las normas estableciendo un periodo
de tiempo, a partir del amasado, dentro del cual debe producirse el principio y fin
del fraguado. Este proceso es controlado por medio del ensayo de la aguja de
Vicat (NB 063; ASTM C191), que mide el inicio y fin del fraguado en mediciones
de penetraciones cada 15 min, de la siguiente manera:
Inicio del Fraguado.- Cuando la aguja no penetra más de 25 mm en la pasta. Se
recomienda que una vez iniciado el fraguado el cemento ya deba estar totalmente
colocado y no debe moverse de su lugar, ya que se originaran fisuras.
Fin del Fraguado.- Cuando la aguja no deja marcas e la superficie de la pasta.
Falso Fraguado o endurecimiento prematuro.- Se manifiesta por un
endurecimiento rápido del hormigón poco después del mezclado. Si este es
resultado de la deshidratación del yeso durante el proceso de molido, por lo
general desaparecerá con un mezclado adicional. Si es resultado de
la interacción cemento aditivo, es posible que se requieran agua y mezclado
adicionales para mitigar el problema.
Fraguado por compactación.- En ocasiones, en el manejo del cemento a granel,
se encuentra que el cemento presenta cierta dificultad para fluir o que fluye mal.
Este "fraguado por compactación", no tiene efecto sobre las propiedades del
cemento para producir el hormigón. El problema suele ser la humedad,
instalaciones de manejo inadecuadamente diseñadas o haber dejado que el
cemento se asentara, por demasiado tiempo sin moverlo. El fraguado por
compactación puede presentarse en donde, durante el tránsito, la vibración ha
eliminado la mayor parte del aire que rodea las partículas de cemento, como en
los vagones de ferrocarril. Se puede tener una situación semejante en los silos
de almacenamiento. Por lo general, la aplicación de chorros de aire esponjará
bastante el cemento como para permitir que fluya. El uso de sustancias para
ayudar a la pulverización del cemento ha reducido de manera significativa
los problemas de flujo. Los sistemas modernos de aireación, los vibradores
adecuados para los depósitos y los depósitos y silos correctamente diseñados
experimentan pocos problemas, en caso de haberlos.
Finura
Influye decisivamente en la velocidad de reacciones químicas que tienen lugar
durante el fraguado y el principio de este. Al entrar en contacto con el agua, los
granos de cemento solo se hidratan en una profundidad de 0,01 mm, por lo que si
dichos granos fuesen muy gruesos, su rendimiento sería muy pequeño, al quedar
en su interior un núcleo prácticamente inerte, como se ilustra en la figura:
Si el cemento posee una finura excesiva, su retracción y calor de hidratación
serán muy altos, se vuelve más susceptible a la meteorización y disminuye
su resistencia a las aguas agresivas, lo que en general resulta muy perjudicial. La
finura influye sobre las propiedades de ganancia de resistencia, en especial hasta
un envejecimiento de 7 días. Por esta razón, el cemento del Tipo III se muele más
fino que los otros tipos. Aun cuando las especificaciones (NB 011; ASTM C150)
señalan una finura mínima la mayor parte de los cementos sobrepasan este
mínimo en entre un 20 y un 40%. Una señal práctica de que las partículas son
muy pequeñas, es cuando durante el almacenamiento y manejo, una cantidad
muy pequeña de humedad pre-hidrata el cemento.
Algunos usuarios especifican un mínimo de finura, en un esfuerzo por minimizar
la contracción por secado del hormigón.
Resistencia mecánica
La velocidad de endurecimiento del cemento depende de las propiedades
químicas y físicas del propio cemento y de las condiciones de curado, como son
la temperatura y la humedad. La relación agua/cemento (A/C) influye sobre
el valor de la resistencia última, con base en el efecto del agua sobre la porosidad
de la pasta.
Una relación A/C elevada produce una pasta de alta porosidad y baja resistencia.
La resistencia es medida a los 3, 7 y 28 días, teniendo estas que cumplir los
valores mínimos.
Para determinar la resistencia a la compresión, se realiza el ensayo de
Compresión (NB 470; ASTM C109), en el cual se usan cubos de mortero de 5 cm.
por lado, con una relación constante agua/cemento de 0.485, y para los cementos
con puzolana se calcula esta relación, según el contenido de puzolana, hasta
lograr la consistencia especificada. El mortero para las pruebas consta de una
parte de cemento y 2.75 partes de arena graduada estándar, mezclados con
agua. Los cubos de mortero se preparan en moldes que se compactan en 2
capas con una varilla normalizada, se deja secar en una cámara con humedad
mayor al 90%. Luego se desmolda y se coloca en agua saturada de Oxido de
Calcio a una temperatura entre 23 a 25ºC.
El ensayo se lleva a cabo en la máquina de compresión, donde se colocan los
cubos y se les aplica presión, hasta la rotura.
Los cubos son curados unas 24 horas en los moldes, luego son removidos de
estos y son sumergidos en agua con cal hasta el momento de realizarse el
ensayo.
Expansión
El exceso de cal libre o de magnesia en el cemento da por resultado expansión y
la desintegración del hormigón hecho con ese cemento.
En el caso de la cal libre, se debe a partículas de esta que no llegan a combinarse
con los demás componentes y que van aumentando de volumen hasta explotar.
En el caso de la magnesia se debe a la formación de la periclasa, formada por el
óxido de magnesio que se origina cuando el clinker no ha sido enfriado
rápidamente al salir del horno. La expansión producida por el magnesio se
presenta a largo plazo, produciendo fisuras, por lo cual la Norma limita la cantidad
de oxido de magnesio al 6.0%.
Fluidez
La fluidez es una medida de la consistencia de la pasta de cemento expresada en
términos del incremento del diámetro de un espécimen moldeado por un medio
cono, después de sacudir un número específico de veces.
4.6. MECANISMOS DE HIDRATACION
Cuando se agrega agua al cemento Pórtland, los compuestos básicos presentes
se transforman en nuevos compuestos por reacciones químicas. Como por
ejemplo:
Silicato tricálcico + agua --> gel de tobermorita + hidróxido de calcio
Silicato dicálcico + agua --> gel de tobermorita + hidróxido de calcio
Ferroaluminato tetracálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de calcio
Aluminato tricálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de Aluminato
tricálcico Aluminato tricálcico + agua + yeso --> sulfoaluminatos de calcio
Las dos primeras reacciones, donde intervienen los silicatos de calcio, que
constituyen alrededor
del 75% por peso del cemento Pórtland, reaccionan con el agua para prod
ucir dos nuevos compuestos: gel de tobermorita el cual es no-cristalino e
hidróxido de calcio que es cristalino. En la pasta de cemento completamente
hidratada, el hidróxido de calcio constituye el 25% del peso y el gel de
tobermorita, alrededor del 50%.
La tercera y cuarta reacciones muestran como se combinan los otros dos
compuestos principales del cemento Pórtland con el agua para formar productos
de reacción.
En la última reacción aparece el yeso, compuesto agregado al cemento Pó
rtland durante la trituración del clinker para controlar el fraguado.
Cada producto de la reacción de hidratación desempeña una función en el
comportamiento mecánico de la pasta endurecida. El más importante de ellos es
el compuesto llamado gel de tobermorita, el cual es el principal compuesto
aglomerante de la pasta de cemento, porque liga o aglutina entre sí a
todos los componentes. Este gel es una sustancia dividida, muy fina, con
estructura coherente, con una composición y estructura semejantes a la de un
mineral natural, llamado tobermorita.
La rapidez de hidratación es afectada, además de la composición, por la finura del
molido, la cantidad de agua agregada y las temperaturas de los componentes al
momento de mezclarlos. Para lograr una hidratación más rápida, los cementos se
trituran hasta dejarlos muy finos. El diámetro promedio de un grano de cemento
Pórtland proveniente de la trituración del clinker es de alrededor de 10 m. Las
partículas del producto de hidratación, como el gel de tobermorita, son del orden
de una milésima de
ese tamaño, por lo que su enorme superficie específica, de alrededor de 3
millones de cm2 por gramo, produce fuerzas de atracción entre las partículas.
Estas fuerzas ocasionan que las partículas de gel de tobermorita se adhieran
entre sí y con otras partículas introducidas en la pasta de cemento.
CALOR DE HIDRATACIÓN
La reacción del cemento con el agua es exotérmica; es decir, se genera calor en
la reacción, durante la hidratación del cemento.
Se puede sacar ventaja de esta propiedad, durante el tiempo frío, para ma
ntener temperaturas adecuadas de curado mediante el aislamiento que brinda el
encofrado. No obstante, para las cortinas de presas y otras estructuras de
hormigón masivo, deben tomarse medidas para reducir o eliminar el
calor mediante el diseño y métodos de construcción adecuados, esto
puede comprender la
circulación de agua fría u otros medios de enfriamiento. Otro método
para controlar el
desprendimiento de calor es reducir el porcentaje de compuestos que gener
an elevado calor de hidratación, como el C3A y el C3S, y usar un cemento con
menos finura.
El uso de agregado grande (≤ 15cm) también ayuda a reducir el requisito
del cemento y el calor
consecuente, al reducir la cantidad de agua, y por tanto menos cemento, c
on la misma relación agua/cemento.
A continuación se dan los valores para la cantidad total de calor desprendido
durante la hidratación completa del cemento:
Silicato tricálcico 120 cal/gr Ferroaluminato tetracálcico 100 cal/gr
Silicato dicálcico 62 cal/gr Cal Libre 279 cal/gr
Aluminato tricálcico 207 cal/gr
Si se considera que la cantidad de calor generada durante los primeros 7 días de
hidratación para el cemento del Tipo I es el 100%, entonces:
Tipo II, moderadamente resistente al sulfato 85-94%
Tipo II. calor moderado de hidratación 75-85%
Tipo III, alta resistencia temprana 150%
Tipo IV, bajo calor de hidratación 40-60%
Tipo V, resistente al sulfato 60-90% Los porcentajes son un poco mayores
después de, más o menos, un año.
4.7. ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO
 Estructura de la pasta Recién preparada,
La posta es una red de partículas de cemento embebida en agua. Cuando
fragua, es decir, al terminar un período latente de unas horas durante el
cual la posta permanece plástica, el conjunto adquiere rigidez y sus
cambios de volumen son pequeños aunque técnicamente de gran valor.
los reacciones químicos entre el agua y el cemento, originan dos nuevos
componentes sólidos: El hidróxido cálcico, cristalino; y el «gel de
cemento», amorfo microscópicamente.
Resistencias
En primera aproximación se puede suponer que lo resistencia del
hormigón es función de la resistencia intrínseca del gel; efectivamente se
comprueba experimentalmente que, descartando todas los influencias de
los áridos, la resistencia de una probeta es proporcional o lo tercero
potencia de la relación entre el volumen del gel y el volumen de los
espacios utilizables. Esta relación mide en qué grado el gel ha rellenado
los cavidades. Cuando se trata de conocer o atribuir las causas de lo
cohesión intrínseca del gel, aparecen dos grupos de fuerzas: las de
naturaleza física, o de London-van-der-Waols, y las de origen químico.
Debido al exiguo tamaño de los poros de gel (15 unidades Amstrongs) en
ellos se desarrollan las fuerzas físicos que tienden a disminuir el diámetro
de los poros aproximando las partículas, con lo cual engendran una
cohesión. Como el agua no puede desunir las partículas del gel, éstas
tienen también que hallarse reunidas por enlaces químicos; ahora bien, las
fuerzas físicas preponderan, como se demuestro por el hecho de que al
transformar el gel en cristales bien organizados, por ejemplo, mediante
curado en vapor a más de 200°C, la cohesión se destruye.
 Porosidad y permeabilidad
La pasta de cemento es, a la vez, porosa y permeable, como lo es todo
sólido formado por partículas reunidas al azar. Efectivamente, aun la más
densa de las pastas de cemento totalmente hidratado presenta una
porosidad del 26 11/ 0 en volumen. la porosidad depende de la medida en
que los productos de la hidratación del aglomerante colmaten los vacíos
capilares y, también, de la cantidad inicial de agua, traducido al coeficiente
cemento/agua.
 Cambios de volumen
En la pasta de cemento se producen cambios de volumen causados no
sólo por las variaciones de temperatura, sino por las alteraciones del
estado higrométrico ambiental. Esto último es A consecuencia del carácter
hidrófilo que posee el gel de cemento. Pero el mecanismo de esta
respuesta es bastante complejo. Los componentes no coloidales de un
hormigón disminuyen lo cuantía de las variaciones que experimenta el
volumen del gel, a pesar de los cual estas alteraciones tienen importancia
técnico. En lo pasto de cemento aparece uno contracción de volumen
típica cuando disminuye lo temperatura y distinta de la disminución de
volumen normalmente debida al descenso térmico. Esta retracción
suplementaria recibe el nombre de «retracción higro-térmica», que no es
del todo reversible.
 Congelación
Los poros del gel son tan pequeños que no permiten la formación de
cristales de hielo, por lo cual sólo el agua contenida en las cavidades
capilares es la que se congela cuando la posta de cemento es sometida al
efecto de temperaturas bajos; pero la presencia de sustancias disueltas en
esta fracción congelable de agua origina otra reducción de lo cantidad de
agua que puede solidificarse.
 Otras propiedades
Debido a que en el hormigón las partículas no coloidales se hallan
«encoladas» entre sí mediante el gel de cemento que las rodea, los
propiedades mecánicas de aquel se caracterizan, en amplio grado, por la~
del gel. En este sentido se orientan actualmente los estudios de muchas
relaciones, tales corno resistencia o la tracción o a lo compresión y edad
del hormigón.
4.8. TIPOS DE CEMENTO Y APLICACIONES
Portland Tipo I
Es un cemento normal, se produce por la adición de Clinker más yeso. De
uso general en todas las obras de ingeniería donde no se requiera
miembros especiales. De 1 a 28 días realiza 1 al 100% de su resistencia
relativa.
Portland Tipo II
Cemento modificado para usos generales. Resiste moderadamente
la acción de los sulfatos, se emplea también cuando se requiere un calor
moderado de hidratación. El cemento Tipo II adquiere resistencia más
lentamente que el Tipo I, pero al final alcanza la misma resistencia. Las
características de este Tipo de cemento se logran al imponer
modificaciones en el contenido de Aluminato Tricálcico (C3A) y el Silicato
Tricálcico (C3S) del cemento. Se utiliza en alcantarillados, tubos, zonas
industriales. Realiza del 75 al 100% de su resistencia.
Portland Tipo III
Cemento de alta resistencia inicial, recomendable cuando se necesita una
resistencia temprana en una situación particular de construcción. El
concreto hecho con el cemento Tipo III desarrolla una resistencia en tres
días, igual a la desarrollada en 28 días para concretos hechos con
cementos Tipo I y Tipo II ; se debe saber que el cemento Tipo III aumenta
la resistencia inicial por encima de lo normal, luego se va normalizando
hasta alcanzar la resistencia normal. Esta alta resistencia inicial se logra al
aumentar el contenido de C3S y C3A en el cemento, al molerlo más fino;
las especificaciones no exigen un mínimo de finura pero se advierte un
límite practico cuando las partículas son tan pequeñas que una cantidad
muy pequeña de humedad pre hidratada el cemento durante el
almacenamiento manejo. Dado a que tiene un gran desprendimiento de
calor el cemento Tipo III no se debe usar en grandes volúmenes. Con 15%
de C3A presenta una mala resistencia al sulfato. El contenido de C3A
puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada al sulfato o al
15% cuando se requiera alta resistencia al mismo, su resistencia es del 90
al 100%.
Portland Tipo IV
Cemento de bajo calor de hidratación se ha perfeccionado para usarse en
concretos masivos. El bajo calor de hidratación de Tipo IV se logra
limitándolos compuestos que más influye en la formación de calor por
hidratación, o sea, C3A y C3S. Dado que estos compuestos también
producen la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se
tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. El calor de hidratación
del cemento Tipo IV suele ser de más o menos el 80% del Tipo II, el 65%
del Tipo I y 55% del Tipo III durante la primera semana de hidratación. Los
porcentajes son un poco mayores después de más o menos un año. Es
utilizado en grandes obras, moles de concreto, en presas o túneles. Su
resistencia relativa de 1 a 28 días es de 55 a 75%.
Portland Tipo V
Cemento con alta resistencia a la acción de los sulfatos, se especifica
cuando hay exposición intensa a los sulfatos. Las aplicaciones típicas
comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto
contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar. La resistencia
al sulfato del cemento Tipo V se logra minimizando el contenido de C3A,
pues este compuesto es el más susceptible al ataque por el sulfato. Realiza
su resistencia relativa del 65 al 85 %.
Cemento Portland blanco
Es el mismo Portland regular, lo que defiere es el color, esto se obtiene por
medio del color de la manufactura, obteniendo el menor número de
materias primas que llevan hierro y oxido de magnesio, que son los que le
dan la coloración gris al cemento. Este cemento se usa específicamente
para acabados arquitectónicos tales como estuco, pisos y concretos
decorativos.
Cemento Portland de escoria de alto horno
Es obtenido por la pulverización conjunta del Clinker portland y escoria
granulada finamente molida con adición de sulfato de calcio. El contenido
de la escoria granulada de alto horno debe estar comprendido entre el 15%
y el 85% de la masa total.
Cemento siderúrgico súper sulfatado
Obtenido mediante la pulverización de escoria granulada de alto horno, con
pequeñas cantidades apreciables de sulfato de calcio.
Cemento Portland puzolánico
Se obtiene con la molienda del Clinker con la puzolana. Tiene resistencia
parecida al cemento normal y resistente ataques al agua de mar, lo que lo
hace aconsejable para construcciones costeras. Para que el cemento sea
puzolánico debe contener entre el 15% y el 50% de la masa total. El
cemento puzolánico se utiliza en construcciones que están en contactos
directos con el agua, dada su resistencia tan alta en medios húmedos.
Cemento Portland adicionado
Obtenido de la pulverización del Clinker Portland conjuntamente con
materiales arcillosos o calcáreos-sílicos-aluminosos.
Cemento Aluminoso
Es el formado por el Clinker aluminoso pulverizado el cual le da propiedad
de tener alta resistencia inicial. Es también resistente a la acción de los
sulfatos así como a las altas temperaturas.
4.9. CEMENTOS PERUANOS
Cemento Andino S.A.
Cemento Andino S.A. es una empresa industrial fundada el 21 de abril del
año 1952 con el nombre de Perú Central S.A., razón social que se modificó
por la de Cemento Andino S.A. desde el 20 de enero de 1956. En abril de
1956, se inició la construcción de la fábrica original de cemento y entró en
operación el 01 de Julio de 1958 con una capacidad instalada de 85,000
TM anuales.
Desde el año 2008 la capacidad instalada práctica es de 1'180,000 TM de
clinker y 1'500,000 TM de cemento. Los tipos de cemento que fabrica son:
 Cemento Pórtland Tipo I
 Cemento Pórtland Tipo II
 Cemento Pórtland Tipo V
 Cemento Pórtland Puzolánico Tipo I (PM)
Cementos Lima S.A.
Cementos Lima S.A. es la mayor y más importante empresa productora de
cemento del Perú. Sus antecedentes en el Perú se remontan a 1916, año
en que se da inicio a su fabricación a través de la Compañía Peruana de
Cemento Pórtland, que inicia sus operaciones en esa fecha como
predecesora de Cementos Lima S.A. En Cementos Lima S.A. se produce
las siguientes variedades de cemento:
 Cemento Portland Tipo I: Marca "Sol"
 Cemento Portland Tipo IP: Marca "Super Cemento Atlas"
Cementos Pacasmayo S.A.A.
La fábrica de Cementos Pacasmayo fue inaugurada el 27 de noviembre de
1957 con la presencia de varias personalidades de la época.
Cementos Pacasmayo se caracteriza por ser una empresa versátil e
innovadora que busca satisfacer constantemente las distintas necesidades
constructivas del país.
Debido a esta versatilidad e innovación es que hemos ido creando
cementos especializados que pueden atender todo tipo de obras, tanto
para consumo masivo como para obras que requieran especificaciones
muy particulares.
Actualmente contamos con 5 tipos de cemento, cada uno diseñado para
usos específicos.
 Cemento Portland Tipo I
 Cemento Portland Tipo V
 Cemento Portland MS
 Cemento Pórtland Extraforte
 Cemento Pórtland Extradurable
Cementos Selva S.A.
Empresa de fabricación y comercio de cemento, subsidiaria de Cementos
Pacasmayo. Fue creada en el año 2000. Es dueña de la planta de
producción ubicada en la ciudad de Rioja, San Martín. Se producen los
siguientes tipos de cementos:
 Cemento Portland Tipo I
 Cemento Portland Tipo II
 Cemento Portland Tipo V
 Cemento Portland Puzolánico Tipo IP
 Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co
Cemento Sur S.A.
Cemento Sur S.A., empresa subsidiaria de Yura S.A., tiene como actividad
principal la producción y comercialización de cemento así como de cal. Su
planta está ubicada en el distrito de Caracoto, provincia de San Román,
departamento de Puno.
Abastece a la zona alto andina del sudeste del país así como a la zona de
selva de la región sur oriental. Sus productos son:
 Cemento Portland Tipo I - Marca "Rumi"
 Cemento Portland Puzolánico Tipo IPM - Marca "Inti"
 Cemento Portland Tipo II
 Cemento Portland Tipo V
Yura S.A.
Yura S.A., desde 1966 se ha constituido en un importante eje
de desarrollo de la Macro Región Sur del Perú, cuenta con las Divisiones
de Cemento y de Concretos.
En Cementos es el cuarto productor nacional de cemento, liderando el
abastecimiento del mercado costeño y andino del sur del Perú. Tiene
consolidado el liderazgo y la aceptación en su mercado de influencia
gracias a su cemento adicionado con puzolana natural. Su División de
Concretos presta serviciosa la Industria de la Construcción, produce:
concreto premezclado, prefabricados de concreto, y es líder en el mercado
de la zona sur del país.
Los tipos de cemento que produce son:
 Cemento Pórtland Tipo I
 Cemento Pórtland Tipo IP
 Cemento Pórtland Tipo IPM
Cementos Inca S.A.
En el año 2007, después de más de 22 años que no se instalaban
empresas cementeras en el mercado peruano. Caliza Cemento Inca S.A.
ingresa en él mercado inaugurando una nueva planta con tecnología de
punta y un riguroso sistema de calidad en cada una de las etapas
productivas. Su producto es:
 Cemento Pórtland Tipo I Co ecológico
4.10. CONDICIONES DE CONTROL Y ALMACENAJE
El cemento necesita un manejo y almacenamiento adecuado para obtener
una mejor calidad en los concretos y morteros.
 El cemento es sensible a la humedad. Si se mantiene seco, mantendrá
indefinidamente su calidad.
 La humedad relativa dentro del almacén o cobertizo empleado para
almacenar los sacos de cemento debe ser la menor posible.
 Se deben cerrar todas las grietas y aberturas en techos y paredes.
 Los sacos de cemento no deben almacenarse sobre pisos húmedos, sino
sobre tarimas.
 Los sacos se deben apilar juntos para reducir la circulación de aire, pero
nunca apilar contra las paredes exteriores.
 Los sacos se deben cubrir con mantas o con alguna cubierta impermeable.
 Los sacos se deben apilar de manera tal que los primeros sacos en entrar
sean los primeros en salir.
 El cemento que ha sido almacenado durante períodos prolongados puede
sufrir lo que se ha denominado "compactación de bodega".
 Se debe evitar sobreponer más de 12 sacos si el período de
almacenamiento es menor a 60 días. Si el período es mayor, no se deben
sobreponer más de 7 sacos.
5. CONCLUSIONES
 Al haber concluido este informe, estaremos en la capacidad de conocer
que es el cemento y cuáles son sus propiedades de acuerdo a sus tipos, ya
sean cementos Portland o especiales.
 El cemento es importante para las construcciones, debemos cumplir ciertas
reglas para tener una mejor contextura, también tener una
buena capacitación.
 La contribución del cemento, en la satisfacción de requerimientos de todo
ingeniero u obrero, escapa a toda discusión, sobre todo la referida a los
materiales de construcción ya que necesitarán de dicho material. Lo dicho
abarca, en general, a la construcción.
 Al desarrollar este trabajo reconocimos los diferentes métodos del proceso
de fabricación del cemento según diferentes autores. El proceso de
fabricación de cemento en muy complicado; requiere de mucha paciencia,
trabajo arduo y sobretodo la maquinaria suficiente para desarrollar las
diferentes etapas de su proceso de fabricación.
 El cemento es uno de los componentes principales usados en las obra de
construcción civil e hidráulicas, es por eso que debe ser necesario saber
conocer como es el proceso de fabricación u origen; es por eso q
desarrollamos este trabajo para tal fin.

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  • 1. EL CEMENTO 1. INTRODUCCION El presente trabajo trata acerca del cemento, que podemos definirlo como un conglomerante formado a partir de una mezcla de calizas y arcillas calcinadas , y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto con el agua. El cemento mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo una consistencia pétrea. Esta mezcla también es llamada "concreto"; y por todo lo expresado anteriormente es que su uso está muy generalizado en obras de construcción e ingeniería civil. También trataremos acerca de la historia del cemento, tipos de cemento, propiedades del cemento y su proceso de fabricación, así como otros datos más específicos acerca de este material de construcción. 2. JUSTIFICACION La realización de la presente informe nos permitirá conocer y saber sobre un tema de interés en el campo de la ingeniería ya que es importante saber de componentes que nos permitirán hacer un proyecto, nos referíamos a este material que es el cemento del cual debemos saber sus propiedades, clasificación ,tipos, etc. Como podemos darnos cuenta la ingeniería es un campo en la que permite al hombre hacer posible los proyectos y para lograr eso es necesario tener un buena formación y conocimientos necesarios y por eso este trabajo se justifica porque nos es un paso más para nuestra formación académica, puesto que es un aporte al conocimiento de todo futuro profesional. 3. OBJETIVOS  Demostrar las propiedades ingenierieriles benéficas del cemento, también nos ayudará a reconocer los tipos, existentes la cual es de mucha importancia en nuestro ámbito de estudio  Conocer las propiedades fundamentales del cemento, su clasificación, como también su proceso productivo  Conocer y mostrar todos los usos que se le pueden dar en el área de la construcción civil y ver cómo es que esta beneficia al hombre.  Conocer las características principales del cemento, sus tipos, para que sirva, así como su proceso de producción. 4. DESARROLLO DEL TEMA 4.1. DEFINICION El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades de adherencia y cohesión, que permiten la unión de fragmentos minerales entre sí, formando un todo compacto. Su nombre se deriva de caementum, que en latín significa “argamasa”, y procede a su vez del verbo caedere (precipitar). Es considerado el conglomerante más importante en la actualidad.
  • 2. Hay dos tipos de cementos dependiendo de su origen: arcilloso, logrado a partir de arcilla y piedra caliza; y puzolánico, que contiene puzolana, un material alúmino silíceo. La mencionada puzolana puede provenir de volcanes o de un origen orgánico. En la construcción se ha generalizado la utilización de la palabra cemento para designar un tipo de aglutinante específico que es el cemento hidráulico, de origen puzolánico, debido a que es el más comúnmente utilizado. El cemento hidráulico es la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos u otros materiales que contienen sílice, alúmina u óxidos de hierro, procesados generalmente en hornos rotatorios a altas temperaturas y mezclados con yeso. La cocción de la mezcla se realiza a temperaturas entre 1.450 y 1.480 ºC, y la masa homogénea obtenida se denomina clínker, el cual, después de ser triturado finamente, se convierte en el componente básico para la fabricación del Cemento. Este material tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia del agua, presentándose un proceso de reacción química que se conoce como hidratación. Es mayormente empleado en la construcción, justamente por esa solidez que reviste como adherente y aglutinante. 4.2. HISTORIA El cemento es tan antiguo casi como la humanidad, ya que la necesidad que desde entonces tuvo el hombre de construir su propio hábitat, lo obligó a buscar alternativas que suplieran dicha necesidad. En la noche armaba fuego y obtenía ceniza calcinada, que al ser mezclada con la lluvia nocturna, se endurecía.
  • 3. Posteriormente los egipcios incorporaron a dicha mezcla yeso y cal, y tanto los romanos como los griegos mezclaban, además, cenizas volcánicas o tejas de arcilla quemadas, obteniendo un material de condiciones muy superiores a los de la cal común. En el Golfo de Nápoles, Italia, cerca del Vesubio, los romanos extraían material volcánico que mezclaban con la cal, y obtenían el cemento con el cual construyeron el Coliseo de Roma y el Pont du Gard. Posteriormente, en 1756, Jhon Smeaton encontró que el mejor mortero se obtenía cuando se mezclaba puzolana con caliza que contenía una alta cantidad de material arcilloso. Smeaton fue el primero en conocer las propiedades químicas de la cal hidráulica, con lo que más tarde, en 1824, patentaron el cemento Pórtland, denominado así por su color gris verdoso oscuro similar a la piedra de Pórtland. En 1845, Isaac Johnson obtuvo el prototipo del cemento moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. El intenso desarrollo de la construcción de ferrocarriles, puentes, puertos, diques, etc., en la segunda mitad del siglo XIX, dio una importancia enorme al cemento y sus fábricas, especialmente las de cemento natural, empezaron a extenderse por doquier. Es a partir de 1900 cuando los cementos Pórtland se impusieron en las obras de ingeniería y cuando inició un descenso veloz del consumo de cementos naturales. En el siglo XX surgió el auge de la industria del cemento debido experimentos de los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que obtuvieron cemento de calidad homogéneo.
  • 4. Luego se dio la invención del horno rotatorio para calcinación, el molino tubular y los métodos de transportar concreto fresco ideado por Jürgen Heinrich Magens, patentado entre 1903 y 1907. EL CEMENTO EN EL PERU La introducción del cemento en el Perú se inicia en la década de 1860. En efecto, en 1864 se introdujo en el Arancel de Aduanas, la partida correspondiente al denominado "Cemento Romano", nombre inapropiado que designaba un producto con calidades hidráulicas desarrollado a inicios del siglo. En 1869 se efectuaron las obras de canalización de Lima, utilizando este tipo de cemento. En 1902 la importación de cemento fue de 4,500 T.M. Posteriormente, en 1904 el Ingeniero Michel Fort publicó sus estudios sobre los yacimientos calizos de Atocongo, ponderando las proyecciones de su utilización industrial para la fabricación de cemento. En 1916 se constituyó la Cía. Nac. de Cemento Pórtland para la explotación de las mencionadas canteras. Las construcciones de concreto con cemento Pórtland se inician en la segunda década del siglo con elementos estructurales de acero, como el caso de las bóvedas y losas reforzadas de la Estación de Desamparados y la antigua casa Oechsle. También, en algunos edificios del Jr. de la Unión y en el actual teatro Municipal. A partir de 1920 se generaliza la construcción de edificaciones de concreto armado, entre ellos las aún vigentes: Hotel Bolívar, Sociedad de Ingenieros, Club Nacional, el Banco de la Reserva, la Casa Wiesse y otros. Asimismo, se efectúan obras hidráulicas, la primera de ellas la Bocatoma del Imperial, construida en 1921, empleando 5,000 m 3 de concreto. En el período 1921 - 1925 se realizan importantes obras de pavimentación en Lima, dentro de las que debemos incluir la antigua Av. Progreso, aún en serviciocon la denominación de Av. Venezuela. La Industria Peruana del Cemento, inicia su actividad productiva en el año 1924 con la puesta en marcha de la Planta Maravillas, propiedad de la Compañía Peruana de Cemento Pórtland. Hasta mediados de siglo el consumo en otras regiones fue muy reducido, abasteciéndose mayormente por la importación. En 1955 inicia la producción Cemento Chilca S.A., con una pequeña planta en la localidad del mismo nombre, pasando posteriormente a formar parte de la Compañía Peruana de Cemento Pórtland. El monopolio que de hecho existía en el país en el sector cemento, centralizado en la región capital, fue roto con la formación de dos empresas privadas descentralizadas, Cementos Pacasmayo S.A., en 1957 y Cemento Andino S.A. en 1958. Posteriormente, la empresa capitalina instaló una pequeña planta en la localidad de. Juliaca, que inició la producción en 1963, denominada en la actualidad Cemento Sur S.A. y en 1956 se crea la fábrica de Cemento Yura S.A. en Arequipa. El total de la capacidad instalada en el país es de 3'460,000 TM/A de cemento, lo que significa una disposición de 163 Kg. de cemento por habitante. El Perú ocupa el sexto lugar en la producción de cemento en Latinoamérica luego México, Brasil, Argentina, Colombia y Venezuela 4.3. MATERIAS PRIMAS
  • 5. Para fabricar cemento existen recursos o minerales de origen natural (rocas y arcillas) y productos secundarios de la industria (cenizas, lodos), los componentes pueden ser:  CALIZA .- que viene ha ser el carbonato de calcio CaCO3 que abunda en la naturaleza en forma natural  LA CRETA .-Es una roca sedimentaria en comparación a ala caliza la creta posee estructura suelta , esta propiedad califica a al creta de modo especial para la fabricación del cemento por la vía húmeda  LA MARGA .-son calizas que van acompañadas de sílice y productos arcillosos así como el óxido de hierro, las margas forman el paso de transición de las arcillas , debido a su abundancia las margas se utilizan con mucha frecuencia para la fabricación de este material  COMPONENTES ARCILLOSOS.-El Al2O3 conocido como alúmina se encuentra en la naturaleza como componente de las arcillas en su forma más pura la arcilla se encuentra como caolinita Al2O3SiO2.2H2O la caolinita es el constituyente principal del caolín producto de la disgregación de las rocas (feldespatos principalmente)  COMPONENTES CORRECTORES.- se añaden en los casos en que las materias primas disponibles no contienen la cantidad suficiente de uno de los químicos necesarios en el crudo , los principales materiales correctores son : Diatomeas , Bauxita , Cenizas de pirita , mineral de hierro , etc. El proceso de fabricación de cemento se inicia con la extracción de calizas y arcillas en las canteras y su trituración para reducir el tamaño de las rocas hasta partículas de aproximadamente una pulgada. El material triturado arcilla y caliza, junto con el hierro, se almacena en patios desde donde se transporta en camiones o bandas hacia los molinos de crudo. De los molinos se obtiene un material muy fino, conocido como harina cruda. Una vez obtenida la harina o pasta cruda se deposita en los silos de almacenamiento. La siguiente etapa consiste en la calcinación del material, la cual se realiza en hornos que alcanzan temperaturas de aproximadamente 1450 ° C, favoreciendo la ocurrencia de reacciones químicas que dan lugar al Clinker. El Clinker, junto con pequeñas porciones de material de yeso se transporta a los molinos de cemento dando lugar al producto terminado. El cemento se almacena en silos y se distribuye a los clientes en sacos de 21.25 Kg., 42.5 Kg. dependiendo del caso. 4.4. COMPUESTOS QUIMICOS La tabla 1.1 muestra los porcentajes típicos en que se presentan los compuestos en el cemento y las abreviaturas con las que suelen ser denominados:
  • 6. Los cuatro primeros componentes nombrados en la tabla 1.1 no se encuentran libremente en el cemento, si no combinados formando los componentes potenciales, conocidos como “compuestos Boguea” Los compuestos Bogue, sus fórmulas químicas y abreviaturas simbólicas son los siguientes:  Silicato tricálcico 3CaO · SiO2 = C3S  Silicatodicálcico 2CaO · SiO2 = C2S  Aluminatotricálcico 3CaO · Al2O3 = C3A  Ferroaluminato tetracálcico 4CaO · Al2O3 · Fe2O3 = C4AF Estos compuestos o “Fases”, como se les llama, no son compuestos verdaderos en el sentido químico; sin embargo, las proporciones calculadas de estos compuestos proporcionan información valiosa en la predicción de las propiedades del cemento. Las formulas utilizadas para calcular los compuestos Bogue se pueden encontrar en la ASTM C150. 4.5. PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DEL CEMENTO Fraguado y endurecido El fraguado es la pérdida de plasticidad que sufre la pasta de cemento. La velocidad de fraguado viene limitado por las normas estableciendo un periodo de tiempo, a partir del amasado, dentro del cual debe producirse el principio y fin del fraguado. Este proceso es controlado por medio del ensayo de la aguja de Vicat (NB 063; ASTM C191), que mide el inicio y fin del fraguado en mediciones de penetraciones cada 15 min, de la siguiente manera:
  • 7. Inicio del Fraguado.- Cuando la aguja no penetra más de 25 mm en la pasta. Se recomienda que una vez iniciado el fraguado el cemento ya deba estar totalmente colocado y no debe moverse de su lugar, ya que se originaran fisuras. Fin del Fraguado.- Cuando la aguja no deja marcas e la superficie de la pasta. Falso Fraguado o endurecimiento prematuro.- Se manifiesta por un endurecimiento rápido del hormigón poco después del mezclado. Si este es resultado de la deshidratación del yeso durante el proceso de molido, por lo general desaparecerá con un mezclado adicional. Si es resultado de la interacción cemento aditivo, es posible que se requieran agua y mezclado adicionales para mitigar el problema. Fraguado por compactación.- En ocasiones, en el manejo del cemento a granel, se encuentra que el cemento presenta cierta dificultad para fluir o que fluye mal. Este "fraguado por compactación", no tiene efecto sobre las propiedades del cemento para producir el hormigón. El problema suele ser la humedad, instalaciones de manejo inadecuadamente diseñadas o haber dejado que el cemento se asentara, por demasiado tiempo sin moverlo. El fraguado por compactación puede presentarse en donde, durante el tránsito, la vibración ha eliminado la mayor parte del aire que rodea las partículas de cemento, como en los vagones de ferrocarril. Se puede tener una situación semejante en los silos de almacenamiento. Por lo general, la aplicación de chorros de aire esponjará bastante el cemento como para permitir que fluya. El uso de sustancias para ayudar a la pulverización del cemento ha reducido de manera significativa los problemas de flujo. Los sistemas modernos de aireación, los vibradores adecuados para los depósitos y los depósitos y silos correctamente diseñados experimentan pocos problemas, en caso de haberlos. Finura Influye decisivamente en la velocidad de reacciones químicas que tienen lugar durante el fraguado y el principio de este. Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento solo se hidratan en una profundidad de 0,01 mm, por lo que si dichos granos fuesen muy gruesos, su rendimiento sería muy pequeño, al quedar en su interior un núcleo prácticamente inerte, como se ilustra en la figura: Si el cemento posee una finura excesiva, su retracción y calor de hidratación serán muy altos, se vuelve más susceptible a la meteorización y disminuye su resistencia a las aguas agresivas, lo que en general resulta muy perjudicial. La finura influye sobre las propiedades de ganancia de resistencia, en especial hasta un envejecimiento de 7 días. Por esta razón, el cemento del Tipo III se muele más fino que los otros tipos. Aun cuando las especificaciones (NB 011; ASTM C150) señalan una finura mínima la mayor parte de los cementos sobrepasan este mínimo en entre un 20 y un 40%. Una señal práctica de que las partículas son muy pequeñas, es cuando durante el almacenamiento y manejo, una cantidad muy pequeña de humedad pre-hidrata el cemento. Algunos usuarios especifican un mínimo de finura, en un esfuerzo por minimizar la contracción por secado del hormigón. Resistencia mecánica
  • 8. La velocidad de endurecimiento del cemento depende de las propiedades químicas y físicas del propio cemento y de las condiciones de curado, como son la temperatura y la humedad. La relación agua/cemento (A/C) influye sobre el valor de la resistencia última, con base en el efecto del agua sobre la porosidad de la pasta. Una relación A/C elevada produce una pasta de alta porosidad y baja resistencia. La resistencia es medida a los 3, 7 y 28 días, teniendo estas que cumplir los valores mínimos. Para determinar la resistencia a la compresión, se realiza el ensayo de Compresión (NB 470; ASTM C109), en el cual se usan cubos de mortero de 5 cm. por lado, con una relación constante agua/cemento de 0.485, y para los cementos con puzolana se calcula esta relación, según el contenido de puzolana, hasta lograr la consistencia especificada. El mortero para las pruebas consta de una parte de cemento y 2.75 partes de arena graduada estándar, mezclados con agua. Los cubos de mortero se preparan en moldes que se compactan en 2 capas con una varilla normalizada, se deja secar en una cámara con humedad mayor al 90%. Luego se desmolda y se coloca en agua saturada de Oxido de Calcio a una temperatura entre 23 a 25ºC. El ensayo se lleva a cabo en la máquina de compresión, donde se colocan los cubos y se les aplica presión, hasta la rotura. Los cubos son curados unas 24 horas en los moldes, luego son removidos de estos y son sumergidos en agua con cal hasta el momento de realizarse el ensayo. Expansión El exceso de cal libre o de magnesia en el cemento da por resultado expansión y la desintegración del hormigón hecho con ese cemento. En el caso de la cal libre, se debe a partículas de esta que no llegan a combinarse con los demás componentes y que van aumentando de volumen hasta explotar. En el caso de la magnesia se debe a la formación de la periclasa, formada por el óxido de magnesio que se origina cuando el clinker no ha sido enfriado rápidamente al salir del horno. La expansión producida por el magnesio se presenta a largo plazo, produciendo fisuras, por lo cual la Norma limita la cantidad de oxido de magnesio al 6.0%. Fluidez La fluidez es una medida de la consistencia de la pasta de cemento expresada en términos del incremento del diámetro de un espécimen moldeado por un medio cono, después de sacudir un número específico de veces. 4.6. MECANISMOS DE HIDRATACION
  • 9. Cuando se agrega agua al cemento Pórtland, los compuestos básicos presentes se transforman en nuevos compuestos por reacciones químicas. Como por ejemplo: Silicato tricálcico + agua --> gel de tobermorita + hidróxido de calcio Silicato dicálcico + agua --> gel de tobermorita + hidróxido de calcio Ferroaluminato tetracálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de calcio Aluminato tricálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de Aluminato tricálcico Aluminato tricálcico + agua + yeso --> sulfoaluminatos de calcio Las dos primeras reacciones, donde intervienen los silicatos de calcio, que constituyen alrededor del 75% por peso del cemento Pórtland, reaccionan con el agua para prod ucir dos nuevos compuestos: gel de tobermorita el cual es no-cristalino e hidróxido de calcio que es cristalino. En la pasta de cemento completamente hidratada, el hidróxido de calcio constituye el 25% del peso y el gel de tobermorita, alrededor del 50%. La tercera y cuarta reacciones muestran como se combinan los otros dos compuestos principales del cemento Pórtland con el agua para formar productos de reacción. En la última reacción aparece el yeso, compuesto agregado al cemento Pó rtland durante la trituración del clinker para controlar el fraguado. Cada producto de la reacción de hidratación desempeña una función en el comportamiento mecánico de la pasta endurecida. El más importante de ellos es el compuesto llamado gel de tobermorita, el cual es el principal compuesto aglomerante de la pasta de cemento, porque liga o aglutina entre sí a todos los componentes. Este gel es una sustancia dividida, muy fina, con estructura coherente, con una composición y estructura semejantes a la de un mineral natural, llamado tobermorita. La rapidez de hidratación es afectada, además de la composición, por la finura del molido, la cantidad de agua agregada y las temperaturas de los componentes al momento de mezclarlos. Para lograr una hidratación más rápida, los cementos se trituran hasta dejarlos muy finos. El diámetro promedio de un grano de cemento Pórtland proveniente de la trituración del clinker es de alrededor de 10 m. Las partículas del producto de hidratación, como el gel de tobermorita, son del orden de una milésima de ese tamaño, por lo que su enorme superficie específica, de alrededor de 3 millones de cm2 por gramo, produce fuerzas de atracción entre las partículas.
  • 10. Estas fuerzas ocasionan que las partículas de gel de tobermorita se adhieran entre sí y con otras partículas introducidas en la pasta de cemento. CALOR DE HIDRATACIÓN La reacción del cemento con el agua es exotérmica; es decir, se genera calor en la reacción, durante la hidratación del cemento. Se puede sacar ventaja de esta propiedad, durante el tiempo frío, para ma ntener temperaturas adecuadas de curado mediante el aislamiento que brinda el encofrado. No obstante, para las cortinas de presas y otras estructuras de hormigón masivo, deben tomarse medidas para reducir o eliminar el calor mediante el diseño y métodos de construcción adecuados, esto puede comprender la circulación de agua fría u otros medios de enfriamiento. Otro método para controlar el desprendimiento de calor es reducir el porcentaje de compuestos que gener an elevado calor de hidratación, como el C3A y el C3S, y usar un cemento con menos finura. El uso de agregado grande (≤ 15cm) también ayuda a reducir el requisito del cemento y el calor consecuente, al reducir la cantidad de agua, y por tanto menos cemento, c on la misma relación agua/cemento. A continuación se dan los valores para la cantidad total de calor desprendido durante la hidratación completa del cemento: Silicato tricálcico 120 cal/gr Ferroaluminato tetracálcico 100 cal/gr Silicato dicálcico 62 cal/gr Cal Libre 279 cal/gr Aluminato tricálcico 207 cal/gr Si se considera que la cantidad de calor generada durante los primeros 7 días de hidratación para el cemento del Tipo I es el 100%, entonces: Tipo II, moderadamente resistente al sulfato 85-94% Tipo II. calor moderado de hidratación 75-85% Tipo III, alta resistencia temprana 150% Tipo IV, bajo calor de hidratación 40-60% Tipo V, resistente al sulfato 60-90% Los porcentajes son un poco mayores después de, más o menos, un año.
  • 11. 4.7. ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO  Estructura de la pasta Recién preparada, La posta es una red de partículas de cemento embebida en agua. Cuando fragua, es decir, al terminar un período latente de unas horas durante el cual la posta permanece plástica, el conjunto adquiere rigidez y sus cambios de volumen son pequeños aunque técnicamente de gran valor. los reacciones químicos entre el agua y el cemento, originan dos nuevos componentes sólidos: El hidróxido cálcico, cristalino; y el «gel de cemento», amorfo microscópicamente. Resistencias En primera aproximación se puede suponer que lo resistencia del hormigón es función de la resistencia intrínseca del gel; efectivamente se comprueba experimentalmente que, descartando todas los influencias de los áridos, la resistencia de una probeta es proporcional o lo tercero potencia de la relación entre el volumen del gel y el volumen de los espacios utilizables. Esta relación mide en qué grado el gel ha rellenado los cavidades. Cuando se trata de conocer o atribuir las causas de lo cohesión intrínseca del gel, aparecen dos grupos de fuerzas: las de naturaleza física, o de London-van-der-Waols, y las de origen químico. Debido al exiguo tamaño de los poros de gel (15 unidades Amstrongs) en ellos se desarrollan las fuerzas físicos que tienden a disminuir el diámetro de los poros aproximando las partículas, con lo cual engendran una cohesión. Como el agua no puede desunir las partículas del gel, éstas tienen también que hallarse reunidas por enlaces químicos; ahora bien, las fuerzas físicas preponderan, como se demuestro por el hecho de que al transformar el gel en cristales bien organizados, por ejemplo, mediante curado en vapor a más de 200°C, la cohesión se destruye.  Porosidad y permeabilidad La pasta de cemento es, a la vez, porosa y permeable, como lo es todo sólido formado por partículas reunidas al azar. Efectivamente, aun la más densa de las pastas de cemento totalmente hidratado presenta una porosidad del 26 11/ 0 en volumen. la porosidad depende de la medida en que los productos de la hidratación del aglomerante colmaten los vacíos capilares y, también, de la cantidad inicial de agua, traducido al coeficiente cemento/agua.  Cambios de volumen En la pasta de cemento se producen cambios de volumen causados no sólo por las variaciones de temperatura, sino por las alteraciones del estado higrométrico ambiental. Esto último es A consecuencia del carácter hidrófilo que posee el gel de cemento. Pero el mecanismo de esta respuesta es bastante complejo. Los componentes no coloidales de un
  • 12. hormigón disminuyen lo cuantía de las variaciones que experimenta el volumen del gel, a pesar de los cual estas alteraciones tienen importancia técnico. En lo pasto de cemento aparece uno contracción de volumen típica cuando disminuye lo temperatura y distinta de la disminución de volumen normalmente debida al descenso térmico. Esta retracción suplementaria recibe el nombre de «retracción higro-térmica», que no es del todo reversible.  Congelación Los poros del gel son tan pequeños que no permiten la formación de cristales de hielo, por lo cual sólo el agua contenida en las cavidades capilares es la que se congela cuando la posta de cemento es sometida al efecto de temperaturas bajos; pero la presencia de sustancias disueltas en esta fracción congelable de agua origina otra reducción de lo cantidad de agua que puede solidificarse.  Otras propiedades Debido a que en el hormigón las partículas no coloidales se hallan «encoladas» entre sí mediante el gel de cemento que las rodea, los propiedades mecánicas de aquel se caracterizan, en amplio grado, por la~ del gel. En este sentido se orientan actualmente los estudios de muchas relaciones, tales corno resistencia o la tracción o a lo compresión y edad del hormigón. 4.8. TIPOS DE CEMENTO Y APLICACIONES Portland Tipo I Es un cemento normal, se produce por la adición de Clinker más yeso. De uso general en todas las obras de ingeniería donde no se requiera miembros especiales. De 1 a 28 días realiza 1 al 100% de su resistencia relativa. Portland Tipo II Cemento modificado para usos generales. Resiste moderadamente la acción de los sulfatos, se emplea también cuando se requiere un calor moderado de hidratación. El cemento Tipo II adquiere resistencia más lentamente que el Tipo I, pero al final alcanza la misma resistencia. Las características de este Tipo de cemento se logran al imponer modificaciones en el contenido de Aluminato Tricálcico (C3A) y el Silicato Tricálcico (C3S) del cemento. Se utiliza en alcantarillados, tubos, zonas industriales. Realiza del 75 al 100% de su resistencia. Portland Tipo III Cemento de alta resistencia inicial, recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción. El concreto hecho con el cemento Tipo III desarrolla una resistencia en tres
  • 13. días, igual a la desarrollada en 28 días para concretos hechos con cementos Tipo I y Tipo II ; se debe saber que el cemento Tipo III aumenta la resistencia inicial por encima de lo normal, luego se va normalizando hasta alcanzar la resistencia normal. Esta alta resistencia inicial se logra al aumentar el contenido de C3S y C3A en el cemento, al molerlo más fino; las especificaciones no exigen un mínimo de finura pero se advierte un límite practico cuando las partículas son tan pequeñas que una cantidad muy pequeña de humedad pre hidratada el cemento durante el almacenamiento manejo. Dado a que tiene un gran desprendimiento de calor el cemento Tipo III no se debe usar en grandes volúmenes. Con 15% de C3A presenta una mala resistencia al sulfato. El contenido de C3A puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada al sulfato o al 15% cuando se requiera alta resistencia al mismo, su resistencia es del 90 al 100%. Portland Tipo IV Cemento de bajo calor de hidratación se ha perfeccionado para usarse en concretos masivos. El bajo calor de hidratación de Tipo IV se logra limitándolos compuestos que más influye en la formación de calor por hidratación, o sea, C3A y C3S. Dado que estos compuestos también producen la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. El calor de hidratación del cemento Tipo IV suele ser de más o menos el 80% del Tipo II, el 65% del Tipo I y 55% del Tipo III durante la primera semana de hidratación. Los porcentajes son un poco mayores después de más o menos un año. Es utilizado en grandes obras, moles de concreto, en presas o túneles. Su resistencia relativa de 1 a 28 días es de 55 a 75%. Portland Tipo V Cemento con alta resistencia a la acción de los sulfatos, se especifica cuando hay exposición intensa a los sulfatos. Las aplicaciones típicas comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar. La resistencia al sulfato del cemento Tipo V se logra minimizando el contenido de C3A, pues este compuesto es el más susceptible al ataque por el sulfato. Realiza su resistencia relativa del 65 al 85 %. Cemento Portland blanco Es el mismo Portland regular, lo que defiere es el color, esto se obtiene por medio del color de la manufactura, obteniendo el menor número de materias primas que llevan hierro y oxido de magnesio, que son los que le dan la coloración gris al cemento. Este cemento se usa específicamente para acabados arquitectónicos tales como estuco, pisos y concretos decorativos. Cemento Portland de escoria de alto horno Es obtenido por la pulverización conjunta del Clinker portland y escoria granulada finamente molida con adición de sulfato de calcio. El contenido de la escoria granulada de alto horno debe estar comprendido entre el 15% y el 85% de la masa total.
  • 14. Cemento siderúrgico súper sulfatado Obtenido mediante la pulverización de escoria granulada de alto horno, con pequeñas cantidades apreciables de sulfato de calcio. Cemento Portland puzolánico Se obtiene con la molienda del Clinker con la puzolana. Tiene resistencia parecida al cemento normal y resistente ataques al agua de mar, lo que lo hace aconsejable para construcciones costeras. Para que el cemento sea puzolánico debe contener entre el 15% y el 50% de la masa total. El cemento puzolánico se utiliza en construcciones que están en contactos directos con el agua, dada su resistencia tan alta en medios húmedos. Cemento Portland adicionado Obtenido de la pulverización del Clinker Portland conjuntamente con materiales arcillosos o calcáreos-sílicos-aluminosos. Cemento Aluminoso Es el formado por el Clinker aluminoso pulverizado el cual le da propiedad de tener alta resistencia inicial. Es también resistente a la acción de los sulfatos así como a las altas temperaturas. 4.9. CEMENTOS PERUANOS Cemento Andino S.A. Cemento Andino S.A. es una empresa industrial fundada el 21 de abril del año 1952 con el nombre de Perú Central S.A., razón social que se modificó por la de Cemento Andino S.A. desde el 20 de enero de 1956. En abril de 1956, se inició la construcción de la fábrica original de cemento y entró en operación el 01 de Julio de 1958 con una capacidad instalada de 85,000 TM anuales. Desde el año 2008 la capacidad instalada práctica es de 1'180,000 TM de clinker y 1'500,000 TM de cemento. Los tipos de cemento que fabrica son:  Cemento Pórtland Tipo I  Cemento Pórtland Tipo II  Cemento Pórtland Tipo V  Cemento Pórtland Puzolánico Tipo I (PM) Cementos Lima S.A. Cementos Lima S.A. es la mayor y más importante empresa productora de cemento del Perú. Sus antecedentes en el Perú se remontan a 1916, año en que se da inicio a su fabricación a través de la Compañía Peruana de Cemento Pórtland, que inicia sus operaciones en esa fecha como predecesora de Cementos Lima S.A. En Cementos Lima S.A. se produce las siguientes variedades de cemento:  Cemento Portland Tipo I: Marca "Sol"
  • 15.  Cemento Portland Tipo IP: Marca "Super Cemento Atlas" Cementos Pacasmayo S.A.A. La fábrica de Cementos Pacasmayo fue inaugurada el 27 de noviembre de 1957 con la presencia de varias personalidades de la época. Cementos Pacasmayo se caracteriza por ser una empresa versátil e innovadora que busca satisfacer constantemente las distintas necesidades constructivas del país. Debido a esta versatilidad e innovación es que hemos ido creando cementos especializados que pueden atender todo tipo de obras, tanto para consumo masivo como para obras que requieran especificaciones muy particulares. Actualmente contamos con 5 tipos de cemento, cada uno diseñado para usos específicos.  Cemento Portland Tipo I  Cemento Portland Tipo V  Cemento Portland MS  Cemento Pórtland Extraforte  Cemento Pórtland Extradurable Cementos Selva S.A. Empresa de fabricación y comercio de cemento, subsidiaria de Cementos Pacasmayo. Fue creada en el año 2000. Es dueña de la planta de producción ubicada en la ciudad de Rioja, San Martín. Se producen los siguientes tipos de cementos:  Cemento Portland Tipo I  Cemento Portland Tipo II  Cemento Portland Tipo V  Cemento Portland Puzolánico Tipo IP  Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co Cemento Sur S.A. Cemento Sur S.A., empresa subsidiaria de Yura S.A., tiene como actividad principal la producción y comercialización de cemento así como de cal. Su planta está ubicada en el distrito de Caracoto, provincia de San Román, departamento de Puno. Abastece a la zona alto andina del sudeste del país así como a la zona de selva de la región sur oriental. Sus productos son:  Cemento Portland Tipo I - Marca "Rumi"  Cemento Portland Puzolánico Tipo IPM - Marca "Inti"  Cemento Portland Tipo II
  • 16.  Cemento Portland Tipo V Yura S.A. Yura S.A., desde 1966 se ha constituido en un importante eje de desarrollo de la Macro Región Sur del Perú, cuenta con las Divisiones de Cemento y de Concretos. En Cementos es el cuarto productor nacional de cemento, liderando el abastecimiento del mercado costeño y andino del sur del Perú. Tiene consolidado el liderazgo y la aceptación en su mercado de influencia gracias a su cemento adicionado con puzolana natural. Su División de Concretos presta serviciosa la Industria de la Construcción, produce: concreto premezclado, prefabricados de concreto, y es líder en el mercado de la zona sur del país. Los tipos de cemento que produce son:  Cemento Pórtland Tipo I  Cemento Pórtland Tipo IP  Cemento Pórtland Tipo IPM Cementos Inca S.A. En el año 2007, después de más de 22 años que no se instalaban empresas cementeras en el mercado peruano. Caliza Cemento Inca S.A. ingresa en él mercado inaugurando una nueva planta con tecnología de punta y un riguroso sistema de calidad en cada una de las etapas productivas. Su producto es:  Cemento Pórtland Tipo I Co ecológico 4.10. CONDICIONES DE CONTROL Y ALMACENAJE El cemento necesita un manejo y almacenamiento adecuado para obtener una mejor calidad en los concretos y morteros.  El cemento es sensible a la humedad. Si se mantiene seco, mantendrá indefinidamente su calidad.  La humedad relativa dentro del almacén o cobertizo empleado para almacenar los sacos de cemento debe ser la menor posible.  Se deben cerrar todas las grietas y aberturas en techos y paredes.  Los sacos de cemento no deben almacenarse sobre pisos húmedos, sino sobre tarimas.  Los sacos se deben apilar juntos para reducir la circulación de aire, pero nunca apilar contra las paredes exteriores.  Los sacos se deben cubrir con mantas o con alguna cubierta impermeable.
  • 17.  Los sacos se deben apilar de manera tal que los primeros sacos en entrar sean los primeros en salir.  El cemento que ha sido almacenado durante períodos prolongados puede sufrir lo que se ha denominado "compactación de bodega".  Se debe evitar sobreponer más de 12 sacos si el período de almacenamiento es menor a 60 días. Si el período es mayor, no se deben sobreponer más de 7 sacos. 5. CONCLUSIONES  Al haber concluido este informe, estaremos en la capacidad de conocer que es el cemento y cuáles son sus propiedades de acuerdo a sus tipos, ya sean cementos Portland o especiales.  El cemento es importante para las construcciones, debemos cumplir ciertas reglas para tener una mejor contextura, también tener una buena capacitación.  La contribución del cemento, en la satisfacción de requerimientos de todo ingeniero u obrero, escapa a toda discusión, sobre todo la referida a los materiales de construcción ya que necesitarán de dicho material. Lo dicho abarca, en general, a la construcción.  Al desarrollar este trabajo reconocimos los diferentes métodos del proceso de fabricación del cemento según diferentes autores. El proceso de fabricación de cemento en muy complicado; requiere de mucha paciencia, trabajo arduo y sobretodo la maquinaria suficiente para desarrollar las diferentes etapas de su proceso de fabricación.  El cemento es uno de los componentes principales usados en las obra de construcción civil e hidráulicas, es por eso que debe ser necesario saber conocer como es el proceso de fabricación u origen; es por eso q desarrollamos este trabajo para tal fin.