cemento y agua

1. 2. Insumos del Concreto:
Cemento y Agua
Ing. Ana M. García La Madrid
2016

2. Logro
 Descubrir la importancia del cemento y agua en la elaboración de concreto.

3. Primer Horno de Cemento - Aspdin

7. C E M E N T O
MATERIAS PRIMAS - CALCÁREOS Y ARCILLOSOS
DOSIFICACIÓN
HORNO GIRATORIO HASTA FUSIÓN INCIPIENTE
CLINKER (COMPUESTOS)
MOLIDO + ADICIÓN DE YESO
ANÁLISIS CEMENTO COMPUESTOS
OXIDOS
Ca O
Si O2
AI2O3
Fe2O3
Mg O
Na2O
K2O
OXIDOS
Ca O
Si O2
AI2O
Fe2O3
Mg O
Na2O
K2O
SO3
PC
RI
SILICATO BICÁLCICO
SILICATO TRICÁLCICO
ALUMINATO TRICÁLCICO
FERRO - ALUMINATO
TETRACALCICO
SILICATO DE CALCIO
HIDRATADOS (TOBERMORITA)
ALUMINATOS DE CALCIO
HIDRATADOS
HIDROXIDO DE CALCIO Ca (OH)2 PORTLANDITA
COMPUESTOS HIDRATADOS

8. 2. FASES MINERALES (COMPUESTOS) DEL CLINKER
C3S
C2S
C3A
C4AF
3CaO.SiO2
2CaO.SiO2
3CaO.Al2O3
4CaO.Al2O3.Fe2O3
CaO
MgO
Silicato tricálcico
Silicato dicálcico
Aluminato tricálcico
Ferroaluminato tetracálcico
Cal libre
Magnesia libre (periclasa)
ABREVIATURAFÓRMULADESIGNACIÓN

9. INFLUENCIA DE LOS COMPUESTOS
Rápido yprolongado
Lento y muy prolongado
Muy rápido y de corta duración
Lento ypoco significativo
Alto (120 cal/g)
Bajo (62 cal/g)
Muy alto (207 cal/g)
Moderado (100 cal/g)
Rápida
Lenta
Muy rápida
Rápida
C3S
C2S
C3A
C4AF
DESARROLLO DE
RESISTENCIA
CALOR DE
HIDRATACIÓN
VELOCIDAD DE
HIDRATACIÓN
FASE

10. REACCIONES DE HIDRATACION
2 (3CaO.SiO2) + 11 H2O --> 3CaO.2SiO2.8H2O + 3 (CaO.H2O)
Silicato tricalcico Silicato de calcio hidratado Hidróxido de calcio
2 (2CaO.SiO2) + 9 H2O --> 3CaO.2SiO2.8H2O + CaO.H2O
Silicato dicalcico Silicato de calcio hidratado Hidróxido de calcio
___________________________________________________________________________
3CaO.Al2O3 + 3(CaO.SO3.2H2O) + 26 H2O -->6CaO. Al2O3.3SO3.32H2O
Aluminato tricálcico YESO Etringita
2(3CaO.Al2O3) + 6CaO. Al2O3.3SO3.32H2O + 4 H2O --> 3(4CaO. Al2O3.SO3.12H2O)
Aluminato tricálcico Etringita Monosulfoaluminato de calcio
___________________________________________________________________________
4CaO.Al2O3.Fe2O3) + 2(CaO.H2O) + 10 H2O --> 6CaO. Al2O3.Fe2O3.12H2O)
Ferroaluminato tetracálcico Hidróxido de calcio Ferroaluminato de calcio hidratado

11. Volúmenes relativos de los compuestos principales en la microestructura de
pastas de cemento en proceso de hidratación (a/c=0,50)
• C-S-H e hidróxido de calcio: formaciones paralelas y crecientes.
• Yeso: se consume en formación de etringita (AFt) y ésta se transforma en
monosulfoaluminato de calcio (AFm, fase sulfatada final estable en pasta hidratada).
• Volumen de poros: inicialmente ocupados por la fase líquida, se ve reducido
progresivamente, al ser rellenado por los productos sólidos de la hidratación.

12. PRODUCTOS DE HIDRATACION
Silicatos de calcio Hidratados
 fibras o agujas de lento crecimiento con tendencia pronunciada a la compactación,
 responsable de la formación de una matriz densa y resistente.
 El cemento hidratado contiene aprox. 50% de C-S-H.
 Hidróxido de calcio:
 pequeñas placas muy poco resistentes,
 parcialmente soluble y vulnerable al ataque de los sulfatos,
 importante en la protección de las armaduras frente a la corrosión debido al alto
nivel alcalino que aporta al concreto. El cemento hidratado contiene del 15% a 25%
de Ca(OH)2

13. Progreso de la hidratación de una partícula de cemento
1.
2.
3.
4.

14. Influencia de la relación a/c sobre la resistencia de la pasta:
La resistencia de la pasta depende del grado de interrelación
entre los productos de hidratación de las partículas de cemento.

15. CEMENTOS PORTLAND
TIPO I: De uso general.
TIPO II: De uso general, específicamente cuando se desea
moderada resistencia a los sulfatos.
TIPO II(MS):De uso general,especificamente cuando sea
necesario moderado calor de hidratación
TIPO III: Cuando se requiere alta resistencia inicial.
TIPO IV: Cuando se desea bajo calor de hidratación.
TIPO V: Para emplearse cuando se desea alta
resistencia a los sulfatos.

16. CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS
CEMENTO +YESO +ADICION MINERAL
ADICIÓN MINERAL:
Materiales inorgánicos que se incorporan al
cemento o al concreto, con el fin de mejorar
sus propiedades.
PRINCIPALES ADICIONES:
a) Puzolanas
b) Escoria de Alto Horno
c) Fillers

17. PRINCIPALES ADICIONES
 PUZOLANAS Naturales y Artificiales
 ESCORIA DE ALTOS HORNOS
 FILLER CALIZO

18. ADICIONES
Es evidente que en los últimos 30 años,el uso de productos en el
concreto tanto aditivos como adiciones ha crecido en forma muy
significativa.
El uso de los cementos adicionados ofrece posibilidad de uso de menos
clinker para una misma cantidad de cemento.
Por otro lado sirven para reducir las emisiones de CO2 al disminuir la
cantidad necesaria de Clinker para la fabricación del cemento.

19. PUZOLANAS
Las puzolanas naturales son materiales crudos o calcinados
que tienen actividad puzolánica.
Tufos y cenizas volcánicas
Tierras de diatomeas
Para que sean activas deben encontrarse al estado vitreo
(amorfo) o poder ser llevadas a dicho estado.

20. PUZOLANAS ARTIFICIALES

21. ESCORIA DE ALTOS HORNOS
 Subproducto de la fabricación del acero, cuya composición resulta
similar a la del cemento.
 Su actividad depende en gran parte del sistema de enfriamiento.
 Rápido-Propiedades Hidraúlicas
 Lento -Material inerte

22. FILLER CALIZO
 Piedra caliza finamente molida
 Su finura lo hace funcionar como un filler
 Los cementos con esta adición tienen desarrollo rápido de la
resistencia

23. CEMENTOS PUZOLANICOS
 CEMENTO PORTLAND IP (entre 15% y 40%)
 CEMENTO PORTLAND IPM (hasta 15%)

24. CEMENTO CON ESCORIA
 CEMENTO CON ESCORIA (25% a 70%)

25. CEMENTO PORTLAND COMPUESTO ICo
 CEMENTO PORTLAND ICo (Hasta 30%)
 Adición caliza u otro material no activo finamente molido

26. CEMENTO PORTLAND TERNARIO
 CEMENTO PORTLAND IT Ternario
(Cemento portland con dos adiciones)

27. USO DE LOS CEMENTOS ADICIONADOS
Uso generalICoPORTLAND COMPUESTO
Uso generalIS, I(SM)PORTLAND DE ESCORIA
Uso generalIP, I(PM)PORTLAND PUZOLÁNICO
Uso generalIPORTLAND
APLICACIONESTIPOCEMENTO
Puede ser especificado:
• Resistencia moderada a los sulfatos (MS)
• Moderado calor de hidratación (MH)

28. ESPECIFICACION DE LA PERFORMANCE
No existen restricciones de la composición del cemento o
de sus constituyentes.
TIPOS:
Tipo GU.- Uso general.
Tipo HE.- De alta resistencia inicial.
Tipo MS.- De moderada resistencia a los sulfatos.
Tipo HS.- De alta resistencia a los sulfatos.
Tipo MH.- De moderado calor de hidratación.
Tipo LH.- De bajo calor de hidratación.

29. NORMAS
 -5 normas sobre especificaciones,
 -1 norma de muestreo e inspección,
 -1 norma sobre terminología,
 -4 normas sobre adiciones,
 -4 normas sobre aditivos,
 - 45 normas sobre métodos de ensayo
 Las Normas Técnicas Peruanas (NTP) guardan armonía con las Normas ASTM.

30. NORMAS SOBRE ESPECIFICACIONES
NTP 334.009 NTP 334.090 NTP 334.082
PRESCRIPTIVA PRESCRIPTIVA PERFORMANCE
CEMENTOS CEMENTOS TODOS
TRADICIONALES ADICIONADOS
I,II,II(MH),III IP,IPM,IS,Ico,IL y GU,MS,HE,MH,
IV y V IT. HS y LH
ASTM C150 ASTM C595 ASTM C1157

31. ANTECEDENTES DE LA NTP 334.082
 NORMA DE PERFORMANCE
1992-En EEUU entra en vigencia la norma ASTM C1157
“Standard Performance Specifications for Blended Hydraulic Cements”
1998-En el Perú la NTP 334.082 “Cementos Portland Adicionados. Especificaciones de
Performance”
1998-La norma ASTM C1157 se extiende a todos los cementos.
2001-Lo mismo en el Perú para la NTP 334.082

32. DIFERENCIAS
NORMA PRESCRIPTIVA NORMA DE PERFORMANCE
ENSAYOS FISICOS ENSAYOS FISICOS
ENSAYOS QUIMICOS
MS y HS Resistencia a los
Sulfatos
MH y LH Calor de
Hidratación

33. CEMENTOS PORTLAND
REQUISITOS FÍSICOS
290*
330*
----
----
----
----
290*
----
----
----
Calor de hidratación,
7 días, máx, kJ/kg
28 días, máx, kJ/kg
0,10* (6 meses)0,10 (6 meses)0,04* (14 días)--------
Resistencia a los sulfatos,
% máximo de expansión.
0,800,800,800,800,80
Expansión en autoclave,
%, máximo.
45
420
45
420
45
375
45
375
45
375
Tiempo de fraguado, min.
Inicial, mín.
Final, máx.
130
200
250
100
170
280*
80
150
210
100
170
280*
120
190
280*
Resistencia a compresión
3 días, kg/cm2, mín.
7 días, kg/cm2, mín.
28 días, kg/cm2, mín.
IP, I(PM), ICo
ASTM C 595
NTP 334.090
Tipo MS
ASTM C 1157
NTP 334.082
Tipo V
ASTM C 150
NTP 334.009
Tipo II
ASTM C 150
NTP 334.009
Tipo I
ASTM C 150
NTP 334.009
REQUISITOS FÍSICOS
NORMA ASTM
NORMA TÉCNICA PERUANA
*Requisito opcional.

34. CEMENTOS PORTLAND
REQUISITOS QUÍMICOS
------------0,6*0,6*0,6*Álcalis Equivalentes
(Na2O + 0,658 K2O), máx, %
------------58----Aluminato tricalcico(C3A), máx, %
------------0,750,750,75Residuo insoluble,máx, %
8,05,0----3,03,03,0Pérdida por ignición, máx, %
4,04,0----2,33,03,5Trióxido de azufre (SO3), máx, %
6,06,0----6,06,06,0Óxido de magnesio (MgO),máx, %
Tipo ICo
ASTM C 1157
NTP 334.090
Tipo IP, I(PM)
ASTM C 595
NTP 334.090
Tipo MS
ASTM C 1157
NTP 334.082
Tipo V
ASTM C 150
NTP 334.009
Tipo II
ASTM C 150
NTP 334.009
Tipo I
ASTM C 150
NTP 334.009
REQUISITOS QUÍMICOS
NORMA ASTM
NORMA TÉCNICA PERUANA
*Requisito opcional.

35. EL AGUA EN EL CONCRETO
LA NTP 339.088

36. AGUA PARA EL CONCRETO
EL AGUA PARA EL CONCRETO ES USADA PARA :
- AGUA PARA MEZCLADO
- AGUA PARA CURADO
- AGUA PARA LAVADO
AGUA PARA MEZCLADO
LAS AGUAS DE CURADO Y LAVADO COMO ESTÁN EN
CONTACTO CON EL CONCRETO UN TIEMPO RELATIVAMENTE
CORTO PUEDEN CONTENER SUSTANCIAS NOCIVAS EN MAYOR
PORCENTAJE.
EXISTEN REQUERIMIENTOS MUCHO MÁS ESTRICTOS QUE
PARA LAS OTRAS

37. AGUA PARA CONCRETO
AGUA POTABLE = AGUA APTA PARA CONCRETO
NO SIEMPRE
AGUAS MINERALES
AGUA POTABLE
AGUAS CON AZÚCARES
AGUA CONCRETO SUSPENSIONES O SALES

38. AGUA PARA CONCRETO
MUESTREO DEL AGUA NTP - 339.070
MUESTRAS REPRESENTATIVAS
MUESTRAS PERIÓDICAS
DISTINTAS HORAS
DISTINTOS DÍAS
DISTINTOS PUNTOS
MEZCLA COMPUESTA

39. AGUA PARA CONCRETO
NORMA DE REQUISITOS
NTP 339.088
AGUA POTABLE - APTA PARA SU USO EN CONCRETO
REQUISITOS PREVIOS :
MATERIA ORGÁNICA
RESIDUO SÓLIDO
PH >6, <8
SULFATOS
CLORUROS
CARBONATOS (NORMA RESTRICTIVA)
REQUISITOS DEFINITIVOS :
PROBETAS - RESISTENCIA EN COMPRENSIÓN
ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUADO
(NORMA DE PERFORMANCE)

40. AGUA PARA CONCRETO NTP 339.088
 La innovación importante en esta norma está en el impulso que da al reuso del agua (lavado de
Mixers) en el mezclado del concreto.
 Responde así a las regulaciones medio ambientales cada vez más estrictas.

41. Gracias.