materiales

1. MATERIALES
Ing. JAVIER CÁRDENAS GUTIÉRREZ
Ingeniero Civil Especialista en
Alta gerencia Especialista en
Gestión Ambiental F. MBA en
Dirección de Proyectos

2. PRIMERA PARTE
MATERIALES DE INGENIERÍA

3. CONCRETO
Puede definirse como la mezcla de:
Mezcla que al
endurecerse forma
un todo compacto
(Piedra Artificial) y
después de cierto
tiempo es capaz de
soportar grandes
esfuerzos de
compresión.
Material
Aglutinante
(cemento
Portland)
Material de
relleno
(Agregados
o áridos)
Eventualmente,
AditivosAgua

4. RESEÑA HISTÓRICA
Se remonta al año 2.690
A.C.
• Fueron los egipcios cuando construyeron la pirámide de Gizeh (con
mortero de yeso y arena).
• En Grecia y Roma, se realizan estructuras a base de caliza calcinada
(cal viva) y agua.…Más Tarde
• Material volcánico conseguido en cercanías del pueblo de Pozzuoli.
• Panteón Romano
• El coliseo Romano
• La Basílica de Constantino
• El puente de Gard, entre otras.
• Fueron pioneros los mayas y aztecas en México en la construcción de
ciudades.
• Machu Picchu en Perú.
Aparece el Cemento
Puzolánico
En Latinoamérica
• A John Smeaton se le encomendó construir el faro de Eddyston en la
Costa de Cornwall (Inglaterra), y dedujo que la cal hidráulica sólo
podía obtenerse de una caliza que tuviera un alto contenido de
impurezas de tipo arcilloso.
En 1.756
• Joseph Aspdin (Inglaterra), calcinó en un horno una mezcla de 3
partes de piedra caliza /1 de arcilla, la cual molió y pulverizó después,
obteniendo la patente del Cemento Portland.
En 1.824
• Isaac Johnson perfeccionó la fórmula para hacer cemento Portland,
quemando una mezcla de caliza y arcilla hasta formar el Clinker.En 1.845
En 1.900 • Empezó el crecimiento notable de la Industria Cementera.

5. OCEMENT PORTLAND
• Es una de las materias primas
en día, más indispensables.
de la construcción más populares, y hoy
• Es un material aglomerante que tiene propiedades de adherencia y
cohesión, las cuales le permiten unir fragmentos minerales entre sí,
para formar un todo compacto con resistencia y durabilidad adecuadas.
•Tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, ya
que con ella experimenta una reacción química. Este proceso se llama
Hidratación, por lo cual son también llamados CEMENTOS
HIDRÁULICOS.

6. FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND
A partir de materiales minerales calcáreos como la caliza,
Alúmina y Sílice, que se encuentran en la naturaleza.
1. Explotación
de M.P.
2. Preparación ,
Dosificación y
Molienda de M.P.
7. Empaque y
Distribución
ETAPAS DEL
PROCESO
6. Adiciones
finales y Molienda
3.
Homogeneización
5. Enfriamiento 4. Clinkerización

7. 1. EXPLOTACIÓN DE MATERIA PRIMA
• La materia prima (Caliza y
Arcilla) se extraen de las canteras
(por procedimientos normales).
• Las calizas pueden ser de dureza
elevada (requiere de explosivos), o
blandas.
• Las arcillas normalmente
condiciones
directamente
se
de
con
encuentran en
poder mezclarse
las calizas (su
es
extracción
arrastre,habitualmente por
palas mecánicas, cargadores, etc.).

8. 2. PREPARACIÓN, DOSIFICACIÓN Y
MOLIENDA DE MATERIA PRIMA
La caliza se lleva a una trituradora para una
trituración primaria
25mm).
(Tamaño máximo 1’’ o
Si la arcilla es bastante húmeda. Se debe
mezclar para formar la lechada en un molino
de lavado.
Las materias primas se
lastrituran y adicionan en
proporciones correctas en el
molino de crudo, donde se
secan y se reduce su tamaño
a un polvo fino. Este polvo
seco se llama grano molido,
crudo o HARINA.
La mezcla de caliza triturada y la lechada de
arcilla se lleva a un molino de crudos
moledores (bolas o barras) que muele y
pulveriza los materiales hasta un tamaño
medio de 0,05mm.
La molienda se efectúa en presencia de
agua y el producto que resulta tiene entre
35 y 50% de agua, se conoce como PASTA.
VÍAHÚMEDA
VÍASECA

9. 3. HOMOGENIZACIÓN
VÍA HÚMEDA
La pasta es bombeada a
tanques de homogeneización
llamados Balsas, que impiden la
sedimentación de los sólidos
mediante agitación mecánica y
burbujeo de aire comprimido.
VÍA SECA
La harina que sale del molino
se lleva a unos silos de
homogenización donde se
hacen los ajustes finales y la
mezcla se homogeniza
inyectando aire a presión por
la parte inferior del silo.

10. 4. CLINKERIZACIÓN
La mezcla homogeneizada se somete a un
tratamiento térmico en grandes hornos
rotatorios, los cuales alcanzan temperaturas
entre 1.400 y 1.500 ºC.
VÍA HÚMEDA VÍA SECA
La pasta es bombeada al horno por
donde empieza a descender,
encontrando progresivamente mayores
temperaturas.
1. Se elimina el H2O y se libera el CO2.
2. El material seco sufre reacciones
químicas hasta que entre un 20-
30% del material se vuelve líquido y
la cal, la sílice y la alúmina vuelven a
combinarse.
3. La masa se funde en bolas de
diámetro, conocidos como clinker.
• En este proceso el horno está
constituido por dos partes: una fija y
una móvil.
• Los gases calientes originados en la
parte rotativa del horno son extraídos.
• La materia cruda es inyectada en la
parte superior y desciende por
gravedad. Posteriormente penetra en el
horno en un estado de descarbonatación
parcial.

11. 5.ENFRIAMIENTO
El clinker sale
de
a una temperatura
aproximada 1.200-1.300 ºC, y el
descenso de temperatura (hasta 50-70
ºC) debe ocurrir en forma brusca y
rápida, debido a que si se enfría
lentamente se presenta óxido
hidratar
de
en
del
magnesio, el cual se puede
presencia de humedad con aumento
volumen y posibilidad
del concreto hecho con
de
tal
desintegración
cemento.
El enfriamiento brusco se logra haciendo
pasar aire frío por el clinker, en
enfriadores de tipo parrilla.

12. 6. ADICIONES FINALES Y MOLIENDA
El clinker frío se lleva a un molino, donde se pulveriza
con una pequeña adición de yeso (2-5%), que sirve para
evitar el fraguado relámpago del cemento y regular la
velocidad de endurecimiento.

13. 7. EMPAQUE Y DISTRIBUCIÓN
Luego de los respectivos ensayos de control y calidad, el
cemento es empacado y distribuido para su consumo.
Se empaca en sacos de 50 kg o de 42,5 kg.

14. PROPIEDADES QUÍMICAS DEL CEMENTO
PORTLAND
Composición Química
Hidratación del Cemento
Formación de la Pasta de
Cemento
Reacciones de Hidratación
Calor de Hidratación
Resistencia a los Sulfatos

15. 1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL C.P.
Silicato
Tricálcico
(C3S)
ALITA
Silicato
Dicálcico
(C2S)
Ferroaluminato
tetracálcico
(C4AF)
Componentes
principales
del Cemento
BELITA
Aluminio
Tricálcico
(C3A)

16. 2. HIDRATACIÓN DEL CEMENTO
SÓLIDOS
•Conjunto de Partículas que difieren en cuanto
a su composición química, morfológica y
calidad cementante.
AGUA
•Cantidad de agua requerida para lograr la
hidratación del cemento.
POROS
•Difieren principalmente en tamaño, y por lo
eltanto, controlan el movimiento y
comportamiento del agua necesaria para los
procesos químicos de hidratación.
SEHACESOBRELA
PASTADECEMENTO

17. 3. FORMACIÓN DE LA PASTA DE
CEMENTO
+ AGUA = Pasta deReacciones Químicas: CEMENTO Cemento
A medida que va perdiendo agua:
El proceso inicial forma un gel:
GEL ESTABLEGEL INESTABLE
Responsable de las propiedades
mecánicas de las pastas endurecidas
Posee un % muy elevado de agua

18. 4. REACCIONES DE HIDRATACIÓN
Principales Reacciones
de Hidratación del
Clinker
Corresponde Hidratación de
los silicatos y aluminatos de
calcio.
La resistencia se debe a
hidratación del C3S (Silicato
tricálcico) y el C3A (Aluminio
tricálcico).
La resistencia se debe a
aumento de hidratación del
C3S.
La resistencia se debe a C3S
y pequeña contribución del
C2S, silicato dicalcico.
La resistencia se debe a
hidratación del C2S
A los 3 días
A los 7 días
A los 28 días
Después de 28 días

19. 5. CALOR DE HIDRATACIÓN
«Es un proceso exotermico que hace que los concretos al
fraguar y endurecer aumenten de temperatura».
El calor de
del
Hidratación depende de la composición
química cemento, y por lo tanto, el calor de
hidratación es aproximadamente igual a la suma de los
calores de hidratación de los compuestos individuales.

20. 6. RESISTENCIA A LOS SULFATOS
Se debe controlar el contenido de C3A (Aluminato tricálcico)
Ya que los sulfatos atacan el concreto endurecido
Porque reaccionan con el aluminato tricalcico
PARA FORMAR EL SULFOALUMINATO DE
CALCIO
Tiene un volumen mayor que el de los componentes
que los originan