Material de construcción - cemento y sus características

1. TECNOLOGIA DEL
CONCRETO
CAPITULO I
CONCRETO

2. CONCRETO
1.- DEFINICION
El concreto es un material de uso común, o
convencional y se produce mediante la
mezcla de tres componentes esenciales,
cemento, agua y agregados, a los cuales
eventualmente se incorpora un cuarto
componente que genéricamente se designa
como aditivo.

3.  Económico
 Se consigue en todas partes
 Relativamente fácil de producir
 Versatil
 Se puede fabricar como uno lo
requiera
 Fácil de moldear
 Resistente
 Durable
 Aislante térmicamente
 Se utiliza en todo tipo de ambientes

4. CONCRETO
 2. COMPONENTES DEL CONCRETO
El concreto fresco es una mezcla
semilíquida de cemento Pórtland, arena
(agregado fino), grava o piedra triturada
(agregado grueso) y agua

5. CEMENTO

6. CEMENTO
 - Cemento Pórtland
 Según la Norma Técnica Peruana NTP 334.009, el
cemento Pórtland es un cemento hidráulico producido
mediante la pulverización del Clìnker compuesto
esencialmente por silicatos de calcio hidráulicos y que
contiene generalmente una o más de las formas
sulfato de calcio como adición durante la molienda
 Cemento Pórtland = Clinker Pórtland + Yeso

7. CEMENTO
 - Cemento Pórtland Puzolànico:
Es aquel cemento que contiene puzolana se
obtiene por la pulverización conjunta de una
mezcla de clìnker Pórtland y puzolana con
adición de Sulfato de calcio.
 Cemento Pórtland = Clinker Pórtland + Yeso +
Puzolánico Puzolana
. El contenido de puzolana debe estar
comprendido entre 15 y 40% en peso total.

8. CEMENTO
 - Materias primas del cemento Pórtland
 a. Materiales calcáreos: Deben tener un adecuado contenido de carbonato
de calcio (Co3Ca) que será entre 60% a 80%, y no deberá tener mas de
1.5% de magnesia. Aquí tenemos a las margas, cretas y calizas en general
estos materiales suministran el óxido de calcio o cal.
 b. Materiales arcillosos: Deben contener sílice en cantidad entre 60% y
70%. Estos materiales proveen el dióxido de silicio o sílice y también el óxido
de aluminio o alúmina, aquí tenemos a las pizarras, esquistos y arcillas en
general.
 c. Minerales de fierro: Suministran el óxido férrico en pequeñas cantidades.
En algunos casos éstos vienen con la arcilla.
 d. Yeso: Aporta el sulfato de calcio.

9. FABRICACIÓN DEL
CEMENTO

10. FABRICACION DEL CEMENTO
 1.- Extracción de la materia prima:
 2.- Reducción de la Caliza y su homogenización
 3.- Molienda
 4.- Obtención Clinker - Horneado
 5.- Obtención del Cemento
 6.- Envase y Despacho del cemento

11. EL proceso industrial de fabricación de cemento, comienza en las
canteras con la extracción de las materias primas, que se efectúa
normalmente mediante tajo abierto, con el uso de perforadoras especiales
y posteriores voladuras. El material así extraído es cargado mediante
palas de gran capacidad en camiones, los que transportan la materia
prima hasta la planta de trituración primaria
Proceso de Fabricación - Canteras

12. Proceso de Fabricación - Chancado
El proceso de trituración de la caliza, materia prima básica
del cemento, permite reducir el material con tamaño de
hasta 1.2m a un tamaño final menor de 75 mm. Este
material triturado es transportado hasta las canchas de
almacenamiento de la planta mediante fajas transportadoras

13. Es la etapa del proceso de fabricación
donde se dosifica las características
químicas de la harina que se desea
obtener. El sistema consta de básculas
dosificadoras, cada una de ellas capaz
de gobernar las proporciones de caliza,
arcilla, minera de hierro, etc., que se
incorporan al molino de crudo para lograr
la mezcla y finura de la harina,
controlado en forma automática por un
sofisticado sistema interactivo de análisis
químico por Rayos X.
Proceso de Fabricación
- Molino de Crudo

14. Proceso de Fabricación
- Horneado
La harina cruda, previamente homogenizada para darle
uniformidad a la mezcla pulverizada, es introducida
mediante sistemas de transporte neumático a un
intercambiador de calor por suspensión de gases de
varias etapas, en la base del cual se encuentran
instalados modernos sistemas de precalcinación de la
harina antes de la entrada del horno rotativo donde se
desarrollan las restantes reacciones físicas y químicas
que dan lugar a la formación del "clinker" a temperaturas
de 1400 - 1450

15. Esta instalación constituida por molinos de bolas de
circuito cerrado y dos prensas de rodillos con
separadores neumáticos, permiten obtener una finura
muy uniforme y de alta superficie específica. La
molturación del clinker se realiza conjuntamente con
un pequeño porcentaje de yeso, para regular la
fragua del cemento y cuando se produce cemento
"puzolánico" se utilizan tanto materiales puzolánicos
como yeso en la molturación.
Proceso de Fabricación - Molino de Cemento

16. El 80% aproximadamente de los cementos producidos en las
cementaras del país son entregados a los clientes en sacos de
papel y/o reforzados con polipropileno con un contenido de 42.50
kilogramos, si el cliente cuenta con las facilidades de descarga,
también el cemento se puede entregar en pequeños
contenedores (Big Bags) de 1.5 toneladas. El restante 20% es
entregado a granel.
Proceso de Fabricación
- Ensacado

17. CEMENTO
Compuestos Químicos
Durante la calcinación en la fabricación
del clinker de cemento Pórtland los
óxidos se combinan con los
componentes ácidos de la materia prima
entre si dando lugar a cuatro importantes
compuestos.

18. Designación Fórmula Abreviatura Porcentaje
Silicato tricálcico 3CaO.SiO2 C3S 30% a 50%
Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 C2S 15% a 30%
Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 C3A 4% a 12%
Ferro aluminato
tetracálcico
4CaO.Al2O3.Fe2O3
C4AF 8% a 13%
Cal libre CaO
Magnesia libre
(Periclasa)
MgO

19. CEMENTO
 Propiedades de los compuestos principales
 a. Silicato Tricálcico (C3S), conocido también
como alita.
 • Se hidrata y endurece rápidamente
 • Es el más importante de los compuestos del cemento
 • Determina la rapidez o velocidad de fraguado
 • Determina la resistencia inicial del cemento
 • Libera gran cantidad de calor de hidratación es
equivalente a 120 cal/gr. Este compuesto tiene mucha
importancia en el calor de hidratación de los cementos
 • Contribuye una buena estabilidad de volumen
 • Contribuye a la resistencia al intemperismo

20. CEMENTO
 b. Silicato Dicálcico (C2S), conocido también
como belita.
 • Contribuye con las resistencias a edades mayores a una
semana
 • Por su porcentaje en el clinker es el segundo en
importancia
 • Se hidrata y endurece con lentitud
 • Alcanza elevada resistencia a la compresión a largo
plazo (después de prolongado endurecimiento)
 • El valor de hidratación es equivalente a 63 cal/gr
 • Contribuye a la resistencia al intemperismo junto al C3S
 • Su contribución a la estabilidad de volumen es regular

21. CEMENTO
 c. Aluminato Tricálcico (C3A)
 • Es el primero en hidratarse, o sea fragua con mucha
rapidez (hidratación violenta)
 • Libera gran cantidad de calor durante los primeros días de
la hidratación
 • Incide levemente en la resistencia mecánica
 • Tiene baja resistencia al intemperismo (acción del hielo y
deshielo)
 • Tiene mala estabilidad de volumen
 • Escasa resistencia a la acción del ataque de los sulfatos y
ataques químicos
 • Calor de hidratación equivalente a 207

22. CEMENTO
 d. Ferro Alumínato Tetra calcico (C4AF)
 • Reduce la temperatura de formación del clinker
 • Rápida velocidad de hidratación
 • El calor de hidratación es equivalente a 100 cal/gr
(moderado)
 • En la resistencia mecánica no esta definida su influencia
 • La estabilidad de volumen es mala
 • Influye en el color final del cemento

23. CEMENTO: Componentes Secundarios
 a. Cal Libre
 • Es un componente accidental a causa de:
 * defectos de dosificación
 * Combinación imperfecta de la cal con otros materiales.
Inadecuada cocción del clinker
 * Deficiencia de enfriamiento del clinker
 Inconvenientes
 En presencia de agua o sustancias ácidas forma sales de calcio
las cuales dan origen a expansiones agrietamientos y
desmoronamientos del concreto
 Límites
 El contenido de cal debe ser inferior al 2%

24. CEMENTO: Componentes Secundarios
 b. Óxido de Magnesio
 • Es una sustancia que generalmente acompaña al óxido
de cal
 Inconvenientes
 Cuando la cantidad de MgO es superior a 5% en el
clinker el cemento puede ser expansivo
 Límites de la Norma
 La norma ASTM C 150 para un cemento Portland ha
fijado en 5% el contenido máximo de óxido de magnesio
en los cemento I,II,III y IV; y en 4% en el cemento tipo V

25. CEMENTO: Componentes Secundarios
 c. Óxido Sodio y Potasio
 • Conocidos también como álcalis, son elementos inevitables de
la materia prima del cemento
 Inconvenientes
 En pequeñas concentraciones son inocuos, pero cuando
sobrepasan determinados porcentajes son nocivos por su
capacidad de reaccionar con determinados compuestos
presentes en algunos agregados, esta reacción da origen a
expansiones con la consecuente destrucción del concreto
 Límites de la Norma
 La norma ASTM C 150 indica que el cemento normal no deberá
contener más de 0,6 % de álcalis en peso del cemento y que
dicho porcentaje se calculará como el porcentaje de áxido de
sodio mas 0,658 veces el porcentaje de óxido de potasio

26. CEMENTO
 Propiedades del cemento
 a. Finura o Fineza
 Grado de molienda del polvo, se
expresa por la superficie específica,
en m²/kg.
 Importancia: A mayor finura, crece la
resistencia, pero aumenta el calor de
hidratación y cambios de volumen.
 A mayor finura del cemento mayor
rapidez de hidratación del cemento y
mayor desarrollo de resistencia.
 Ensayos para determinarlo:
 • Permeabilimetro de Blaine
 • Turbidimetro de Wagner Permeabilimetro de
Blaine

27. CEMENTO
 b. Peso Especifico
 Referido al peso del cemento por unidad de
volumen, se expresa en gr/cm³. En el laboratorio
 se determina por medio de:
 • Ensayo del Frasco de Le Chatelier (NTP
334.005
 Importancia: Se usa para los cálculos en el diseño de
mezclas
 Los pesos específicos de los cementos Pórtland son de
aproximadamente 3.15

28. CEMENTO
 c. Tiempo de Fraguado
 Es el tiempo entre el mezclado (agua
con cemento) y la solidificación de la
pasta. Se expresa en minutos. Se
presenta como: El tiempo de Fraguado
Inicial y El tiempo de Fraguado Final.
 En el laboratorio existen 2 métodos para
calcularlo
 • Agujas de Vicat : NTP 334.006 (97)
 • Agujas de Gillmore : NTP 334.056 (97)
 Importancia: Fija la puesta correcta en
obra y endurecimiento de los concretos y
morteros.
Aguja de Vicat

29. CEMENTO
 d. Resistencia a la Compresión
 Mide la capacidad mecánica del cemento a
soportar una fuerza externa de compresión .
 Es una de las más importantes propiedades, se
expresa en kg/cm².
 En el laboratorio se determina mediante:
 • Ensayo de compresión en probetas cúbicas de
5 cm de lado (con mortero cemento-arena
normalizada): NTP 334. 051 (98)
 Se prueba a diferentes edades : 1,3,7, 28 días.
 Importancia: Propiedad que decide la calidad de
los cementos

30. CALOR DE HIDRATACION DE LOS
COMPUESTOS
 Es el calor que se genera por la reacción ( agua + cemento )
exotérmica de la hidratación del cemento, se expresa en
cal/gr.y depende principalmente del C3A y el C3S . En el
laboratorio se determina mediante:
 • Ensayo del Calorímetro de Langavant o el de la Botella
Aislante. Se emplea morteros estándar: NTP 334.064

COMPUESTOS ( CAL/GR)
C2 S 62
C3 S 120
C3 A 207
C4 AF 100

31. CEMENTO
f. Estabilidad de Volumen
 Representa la verificación de
los cambios volumétricos por
presencia de agentes
expansivos,
 Se expresa en %. En el
laboratorio se determina
mediante:
 • Ensayo en Autoclave : NTP
334.004 (99)

32. CEMENTO
G. Contenido de aire
 Mide la cantidad de aire atrapado o retenido en
la mezcla (mortero), se expresa en % del
volumen total. En el laboratorio se determina
mediante:
 • Pesos y volúmenes absolutos de mortero C-A
en molde cilíndrico estándar: NTP 334.048
 Importancia: Concretos con aire atrapado
disminuye la resistencia (5% por cada 1 %)

33. CEMENTO
Tipos de cementos
 a. Cementos Pórtland sin adición
 - Tipo I: Para usos que no requieran propiedades
especiales de cualquier otro tipo
 - Tipo II: Para uso general y específicamente cuando se
desea moderada resistencia a los sulfatos o moderado
calor de hidratación
 - Tipo III: Para utilizarse cuando se requiere altas
resistencias iniciales
 - Tipo IV: Para emplearse cuando se desea bajo calor de
hidratación
 - Tipo V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia
a los sulfates.

34. CEMENTO
 b.Cementos Pórtland Adicionados
 - Cementos Pórtland Puzolánicos (NTP 334.044 )
 -Cemento Pórtland Puzolánico Tipo IP: Contenido de puzolana
entre 15% y 40%.
 - Cemento Pórtland Puzolánico Modificado Tipo I (PM) :
Contenido de puzolana menos de 15%.
 - Cementos Pórtland de Escoria ( NTP 334.049 )
 - Cemento Pórtland de Escoria Tipo IS : Contenido de escoria
entre 25% y 70%
 - Cemento Pórtland de Escoria Modificado Tipo I (SM) :
Contenido de escoria menor a 25%
 - Cementos Pórtland Compuesto Tipo 1 (Co) (NTP 334.073):
Cemento adicionado obtenido por la pulverización conjunta de
Clinker Pórtland y materiales calizos (travertino), hasta un 30%
de peso

35. USOS
 Portland Tipo I
Este cemento está destinado al uso común y
corriente en construcciones de concreto y trabajos de
albañilería. Su uso está recomendado en todas
aquellas obras en las cuales no se requieren
características y/o especificaciones de otros tipos
especiales de cemento. Este cemento se recomienda
para la construcción de estructuras de edificios,
estructuras industriales, viviendas unifamiliares,
conjuntos habitacionales, y todas aquellas obras que
se construyan sobre terrenos con exposición menor
de 150 p.p.m.' de sulfato soluble en agua.


36. Portland Tipo II

Este cemento esta destinado a obras de concreto en
general, principalmente donde se requiera una
resistencia moderada a la acción de los sulfatos
alcalinos (Tipo MS) y/o cuando se requiera un moderado
calor hidratación (Tipo MH). Se recomienda para
estructuras de edificios, estructuras industriales,
puentes, obras portuarias, tuberías de concreto,
perforaciones, y todas aquellas obras que requieren
soportar la acción moderada de los suelos ácidos y/o
aguas subterráneas.

37. Portland Tipo V
 Este cemento esta destinado a obras, es un cemento
especial que además de reunir las cualidades del
Cemento Portland tipo II, es usado donde se requiera
una elevada resistencia a la acción concentrada de los
sulfatos .Se recomienda su uso en estructuras de
canales, alcantarillas, túneles y sifones con suelos y
aguas que contengan alta concentración de sulfatos,
así como de obras portuarias que estén
permanentemente expuestas a la acción de las aguas
marinas.

38. Portland Tipo I (PM)
 Este cemento está destinado a construcciones
generales de concreto y cuando así sea
especificado por el constructor, este cemento
puede ser usado en obras que requieran una
moderada resistencia a sulfatos. Este cemento
Hidráulico producido mediante la molienda
conjunta de clinker, puzolana y yeso, en el cual
la puzolana esta presente en no más del 15%
en la masa del cemento portland puzolanico.

39. Portland Tipo I (P)
 Este cemento está destinado a construcciones
generales de concreto y cuando así sea
especificado por el constructor, este cemento
puede ser usado en obras que requieran una
moderada resistencia a sulfatos. Este cemento
Hidráulico producido mediante la molienda
conjunta de clinker, puzolana y yeso, en el cual
la puzolana esta presente entre 15% y 40% en
la masa del cemento portland

40.  Los Cementos en el Perú
 En el Perú, actualmente tenemos las siguientes empresas
cementeras:
 NOMBRE - UBICACIÓN
 Cementos Lima S A Atocongo – Lima
 Cementos Pacasmayo S A A Pacasmayo - La Libertad
 Cemento Andino S A Condorcocha - Tarma ( Junin )
 Yura SA Yura - Arequipa
 Cemento Sur S A Caracote - Juliaca ( Puno )
 Cemento Rioja Pucallpa - Ucayali

41. EMPRESA TIPOS DE CEMENTO QUE
PRODUCE
Cementos Lima S A Sol I, Sol II, Supercemento Atlas
IP
Cementos Pacasmayo S A Pacasmayo I, Pacasmayo II,
Pacasmayo V,
Pacasmayo MS-ASTM C-1157 ,
Pacasmayo IP,
Pacasmayo ICo
(COMPUESTO )Cemento Andino S A Andino I, Andino II, Andino V,
Andino IPM
Cementos Selva Cemento Pórtland Tipo I, Tipo II,
Tipo V
,Puzolanico 1P,Compuesto 1Co
Yura SA Yura Tipo I, Yura IP, Yura IPM,
Tipo V, Tipo II
Cemento Sur S A Rumi I, Inti 1PM, Portland tipo II,
Portland Tipo V.
Cemento Rioja S.A. Cemento Pórtland Tipo IPM

42. CEMENTO
 Almacenamiento del cemento
 ° Ubicación y características del área donde se asienta la
construcción.
 ° Espacios disponibles.
 ° Consumo promedio de concreto de acuerdo al
cronograma de la obra
 ° Consumo máximo y duración del periodo en el cual se
realiza la mayor producción de concreto.
 ° Forma y medios de aprovisionamiento de los
materiales.
 ° Stock mínimo que es conveniente mantener.
 ° Ubicación de las mezcladoras o central de mezcla.

43. PUZOLANA

44. PUZOLANA
 DEFINICIÓN.- Es el nombre genérido que se
le da a los materiales silicios aluminosos, los
cuales por sí solos poseen poco o ningún
valor cementante pero en forma finamente
dividida y en presencia del agua reaccionan
químicamente con el hidróxido de calcio a
temperatura de ambiente para formar
componentes que sí posean propiedades
cementantes.

45. PUZOLANA - CLASES
 Naturales: son aquellos que siendo productos
de los naturales ya sean con minerales o
formación sedimentaria o ignea tienen
actividad puzolánica. Sin necesidad de ningún
proceso previo para su utilización excepto su
molienda.
 Artificiales: son aquellas que teniendo un
origen sedimentario necesitan ser tratados
para tener actividad puzolanica arcillas,
pizarras.
 Sub productos: son los originadas como sub
productos industriales por ser principalmente
de combustión de carbonos de los centrales
termoeléctricas se les denomina cenizas
volantes.

46. PUZOLANA: ACTIVIDAD PUZOLÁNICA
 La puzolana debe cumplir con cierto requisitos establecidos en
la norma ASTM NTP, para poder ser utilizadas mediante
procedimiento donde se establecer por normas donde se
prueban.
 METODO
 Metodo de la cal. se muele la puzolana a una fineza similar a la
que va ser obtenida a la del proceso molienda y luego se le
agrega la cal, luego se le añade arena de Ottawa y agua.
 Puzolana + arena de Ottawa + agua
 Luego a esta preparación se coloca en 3 probetas cilíndricas
luego estas probetas se dejan a 7 días.
 Pasado este tiempo se prueba su resistencia la cual no debe ser
inferior a 55kg /cm2.
 Método cemento: se hace una prueba comparativa a una
probeta de 100% de cemento y una segunda probeta de 35%
de puzolana y 65% de cemento luego de un tiempo de curado
de 28 días.
 Este segundo debe llegar como mínimo a 75% de resistencia de
la primera probeta.