TIPOS Y USOS DE CEMENTOS Introducción El Cemento Portland, uno de los componentes básicos para la elaboración del concreto, debe su nombre a Joseph Aspdin, un albañil i nglés quién en 1824 obtuvo la patente para este producto. Debido a su semejanza con una caliza natural que se explotaba en la Isla de Portland, Inglaterra, lo denominó Cemento Portland. Los cementos Portland son cementos hidráulicos compuestos principalmente de s ilicatos de calcio hidráulicos, esto es, fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua. En el curso de esta reacción, denominada hidratación, el cemento se combina con el agua para formar una pasta, y cuando le son agregados arena y grava triturada, se forma lo que se conoce como el material más versátil utilizado para la construcción: el CONCRETO. El clinker, la materia prima para producir el cemento, se alimenta a los molinos de cemento junto con mineral de yeso, el cual actúa como regulador del fraguado. La molienda conjunta de éstos materiales produce el cemento. Las variables a controlar y los porcentajes y tipos de materiales añadidos, dependerán del tipo de cemento que se requiera producir. El tipo de materias primas y sus proporciones se diseñan en base al t ipo de cemento deseado. La norma ASTM C 150 establece ocho diferentes tipos de cemento, de acuerdo a los usos y necesidades del mercado de la construcción:
Clasificación de los cementos
Tipo, nombre y aplicación
I: Normal. Para uso general, donde no son requeridos otros tipos de cemento. IA: Normal. Uso general, con inclusor de aire. II: Moderado. Para uso general y además en construcciones donde existe u n moderado ataque de sulfatos o se requiera un moderado calor de hidratación. IIA: Moderado. Igual que el tipo II, pero con inclusor de aire. III: Altas resistencias. Para uso donde se requieren altas resistencias a edades tempranas. IIIA: Altas resistencias. Mismo uso que el tipo III, con aire incluido. IV: Bajo calor de hidratación. Para uso donde se requiere un bajo calor de hidratación. V: Resistente a la acción de los sulfatos. Para Para uso general y además en construcciones donde existe un alto ataque ataque de sulfatos.
Tipo I
Este tipo de cemento es de uso general, y se emplea cuando no se requiere de propiedades y características especiales que lo protejan del ataque de factores agresivos como sulfatos, cloruros y temperaturas originadas por calor de hidratación. Entre los usos donde se emplea est e tipo de cemento están: pisos, pavimentos, edificios, estructuras, elementos prefabricados.
Tipo II
El cemento Portland tipo II se utiliza cuando es necesario la protección contra el ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje, siempre y cuando las concentraciones de sulfatos sean ligeramente superiores a lo normal, pero sin llegar a ser severas (En caso de presentarse concentraciones mayores se recomienda el uso de cemento Tipo V, el cual es altamente resistente al ataque de los sulfatos). Genera normalmente menos calor que el cemento tipo I, y este requisito de moderado calor de hidratación puede especificarse a opción del comprador. En casos donde s e especifican límites máximos para el calor de hidratación, puede emplearse en obras de gran volumen y particularmente en climas cálidos, en aplicaciones como muros de contención, pilas, presas, etc. La Norma ASTM C 150 establece como requisito opcional un máximo de 70 cal/g a siete días para este tipo de cemento.
Tipo III
Este tipo de cemento desarrolla altas resis tencias a edades tempranas, a 3 y 7 días. Esta propiedad se obtiene al molerse el cemento más finamente durante el proceso de molienda. Su utilización se debe a necesidades específicas de la construcción, cuando es necesario retirar cimbras lo más pronto posible o cuando por requerimientos particulares, una obra tiene que ponerse en servicio muy rápidamente, como en el caso de carreteras y autopistas.
Tipo IV
El cemento Pórtland tipo IV se utiliz a cuando por necesidades de la o bra, se requiere que el calor generado por la hidratación sea mantenido a un mínimo. El desarrollo de resistencias de este tipo de cemento es muy lento en comparación con los otros tipos de cemento. Los usos y aplicaciones del cemento tipo IV están dirigidos a obras con estructuras de tipo masivo, como por ejemplo grandes presas. La hidratación inicia en el momento en que el cemento entra en contacto con el agua; el endurecimiento de la mezcla da principio generalmente a las tres horas, y el desarrollo de la resistencia se logra a lo largo de los primeros 30 días, aunque éste continúa aumentando muy lentament e por un período mayor de tiempo En la fabricación del cemento se utilizan normalmente calizas de diferentes tipos, arcillas, aditivos -como el mineral de fierro cuando es necesario- y en ocasiones materiales silicosos y aluminosos. Estos materiales son triturados y molidos finamente, para luego ser alimentados a un horno rotatorio a una temperatura de 1,400 grados centígrados y producir un material nodular de color verde oscuro denominado CLINKER.
Cementos Hidráulicos Mezclados
Estos cementos han sido desarrollados debido al interés de la industria por la conservación de la energía y la economía en su producción. La norma ASTM C 595 reconoce la existencia de cinco tipos de cementos mezclados: Cemento Portland de escoria de alto horno - Tipo IS. Cemento Pórtland puzolana - Tipo IP y Tipo P. Cemento de escoria - Tipo S.
Cemento Pórtland modificado con puzolana - Tipo I (PM). Cemento Pórtland modificado con escoria - Tipo I (SM).
Tipo IS
El cemento Pórtland de escoria de alto horno se puede emplear en las construcciones de concreto en general. Para producir este tipo de cemento, la escoria del alto horno se muele junto con el clinker de cemento Pórtland, o puede también molerse en forma separada y luego mezclarse con el cemento. El contenido de escoria varía entre el 25 y el 70% en peso.
Tipo IP y Tipo P
El cemento Pórtland IP puede ser empleado en construcciones en general y el tipo P se utiliza en construcciones donde no sean necesarias resistencias altas a edades tempranas. El tipo P se utiliza normalmente en estructuras masivas, como estribos, presas y pilas de cimentación. El contenido de puzolana de estos cementos se sitúa entre el 15 y el 40 % en peso.
Tipo S
El cemento tipo S, de escoria, se usa comúnmente en donde se requieren resistencias inferiores. Este cemento se fabrica mediante cualquiera de los siguientes métodos: 1) Mezclando escoria molida de alto h orno y cemento Pórtland. 2) Mezclando escoria molida y cal hidratada. 3) Mezclando escoria molida, cemento Pórtland y cal hidratada.
El contenido mínimo de escoria es del 70% en peso del cemento de escoria
Tipo I (PM)
El cemento Pórtland tipo I (PM), modificado con puzolana, se emplea en todo tipo de construcciones de concreto. El cemento se fabrica combinando cemento Pórtland o cemento Pórtland de escoria de alto horno con puzolana fina. Esto se puede lograr: 1) Mezclando el cemento Pórtland con la puzolana 2) Mezclando el cemento Pórtland de escoria de alto horno con puzolana 3) Moliendo conjuntamente el clinker de cemento con la puzolana 4) Por medio de una combinación de molienda conjunta y de mezclado.
El contenido de puzolana es menor del 15% en peso del cemento terminado.
Tipo I (SM)
El cemento Pórtland modificado con escoria, TIPO I (SM), se puede emplear en todo tipo de construcciones de concreto. Se fabrica mediante cualquiera de los siguientes procesos: 1) Moliendo conjuntamente el clinker con alguna escoria granular de alto horno 2) Mezclando escoria molida y cal hidratada 3) Mezclando escoria, cemento Pórtland y cal hidratada
El contenido máximo de escoria es del 25% del peso del cemento de escoria. A todos los cementos mezclados arriba mencionados, se les puede designar la inclusión de aire agregando el sufijo A, por ejemplo, cemento TIPO S-A. Además, en este tipo de cementos, la norma establece como requisito opcional para los cementos tipo I (SM), I (PM), IS, IP y los denominados con s ubfijo MS o MH lo siguiente: mo derada resistencia a los sulfatos y/o moderado calor de hidratación y en caso del tipo P y PA, moderada resistencia a los sulfatos y/o bajo calor de hidratación.
La Norma ASTM C 1157 establece los requisitos de durabilidad para los cementos hidráulicos cuando se utilicen en aplicaciones especiales o para uso general. Por ejemplo, donde se requieran altas resistencias tempranas, moderada a alta resistencia a lo s sulfatos, moderado o bajo calor de hidratación y opcionalmente baja reactividad con los agregados reactivos a los álcalis.
Cementos Especiales
Cementos para Pozos Petroleros
Estos cementos, empleados para sellar pozos petroleros, normalmente están hechos de clinker de cemento Pórtland. Generalmente deben tener un fraguado lento y deben ser resistentes a temperaturas y presiones elevadas. El Instituto Americano del Petróleo (American Petroleum Institute) establece especificaciones (API 10-A) para nueve clases de cemento para pozos (clases A a la H). Cada clase resulta aplicable para su uso en un cierto rango de profundidades de pozo, temperaturas, presiones y ambientes sulfatados. También se emplean tipos convencionales de cemento Pórtland con los aditivos adecuados para modificar el cemento.
Cementos Plásticos
Los cementos plásticos se fabrican añadiendo agentes plastificantes, en una cantidad no mayor del 12% del volumen total, al cemento Pórtland de TIPO I ó II durante la operación de molienda. Estos cementos comúnmente son empleados para hacer morteros y aplanados.
Cementos Pórtland Impermeabilizados
El cemento Pórtland impermeabilizado usualmente se fabrica añadiendo una pequeña cantidad de aditivo repelente al agua como el estearato de sodio, de aluminio, u otros, al clinker de cemento durante la molienda final.
Otros Tipos de Cementos
Cementos de Albañilería
Estos son cementos hidráulicos diseñados para emplearse en morteros, para construcciones de mampostería. Están compuestos por alguno de los si guientes: cemento Pórtland, cemento Pórtland puzolana, cemento Pórtland de escoria de alto horno, cemento de esc oria, cal hidráulica y cemento natural. Además, normalmente contienen materiales como cal hidratada, caliza, creta, talco o arcilla. La trabajabilidad, resistencia y color de los cementos de albañilería se mantienen a niveles uniformes gracias a los controles durante su manufactura. Aparte de ser empleados en morteros para trabajos de mampostería, pueden utilizarse para argamasas y aplanados, mas nunca se deben emplear para elaborar concreto.
Cementos Expansivos
El cemento expansivo es un cemento hidráulico que se expande ligeramente durante el período de endurecimiento a edad temprana después del fraguado. Debe satisfacer los requisitos de la especificación ASTM C 845, en l a cual se le designa como cemento tipo E-1. Comúnmente se reconocen tres variedades de cemento expansivo: E-1(K) contiene cemento Pórtland, trialuminosulfato tetracálcico anhídro, sulfato de calcio y óxido de calcio sin combinar. E-1(M) contiene cemento Pórtland, cemento de aluminato de calcio y sulfato de calcio. E-1(S) contiene cemento Pórtland con un contenido elevado de aluminato tricálcico y sulfato de calcio.
Cemento Portland Blanco
El cemento Pórtland blanco difiere del cemento Pórtland gris únicamente en el color. Se fabrica conforme a las especificaciones de la norma ASTM C 150, normalmente con respecto al tipo I ó tipo III; el proceso de manufactura, sin embargo, es controlado de tal manera que el producto terminado sea blanco. El cemento Pórtland blanco es fabricado con materias primas que contienen cantidades insignificantes de óxido de hierro y de manganeso, que son las sustancias que dan el color al cemento gris. El cemento blanco se utiliza para fines estructurales y para fines arquitectónicos, como muros precolados, aplanados, pintura de cemento, páneles para fachadas, pegamento para azulejos y como concreto decorativo.
En el mundo existen una gran variedad de tipos de cementos La norma ASTM especifica: -8 tipos de cemento Pórtland, ASTM C150: I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV, V. -6 tipos de cemento hidráulico mezclado, ASTM C59 5: IS, IP, P, I(PM), I(SM), S. Tipo IS.- Cemento Pórtland con escoria de alto horno Tipo IP.- Cemento Pórtland con adicion Puzolanica. Tipo P.- Cemento Pórtland con puzolana para usos cuando no se requiere alta resistencia inicial. Tipo I (PM).- Cemento Pórtland con Puzolana modificado. Tipo I (SM).- Cemento portland con escoria, modificado. Tipo S.- Cemento con escoria para la combinacion con cemento Portland en la fabricación de concreto y en combinacion con cal hidratada en la fabricación del mortero de albañilería. -3 tipos de cemento para mampostería, ASTM C91: N, M, S.
TIPO I, cemento común, para usos generales, es el que más se emplea para fines estructurales cuando no se requieren de las propiedades especiales especificadas para los otros cuatro tipos de cemento. En las tablas 1.5 y 1.6 se dan diferentes características para los cemen tos Tipo I. ESPECIFICACIONES Tipo
Norma Boliviana NB 011 I
Categoría resistente
Norma Española UNE 80-301 I
40
45
clinker %
95-100
95-99
componentes adicionales %
0a5
1a5
Perdidas por calcinación, % Máx.
5,0
5,0
Residuo insoluble, % Máx.
3,0
5,0
Trióxido de azufre, % Máx.
3,5
4,5
Oxido de magnesio, % Máx.
6,0
-
Mínima a los :3 días
17,0
-
7 días
25,0
30,0
28 días
40,0
45,0
Mínimo inicial, Minutos
45
60
Máximo final, Horas
10
12
2600
-
Autoclave, % máximo
0,8
-
Le Chatelier, mm máx.
10
10
Composición
Requerimientos Químicos
Requerimientos Físicos Resistencia a la compresión, Mpa
Fraguado Vicat
Superficie especifica mínima, cm2/g Expansión
TABLA 1.6
ESPECIFICACIONES QUÍMICAS PARA LOS CEMENTOS TIPO I CARACTER STICAS QU MICAS TIPO DE CEMENTO (NB 061) I IP IF P Perdida por calcinación (% máx.) 5 7 7 8 Residuo insoluble (% máx.)
3
-
5
Trióxido de azufre (S0 3) (% máx.)
3,5
4
4
Oxido de magnesio (MgO) (% máx.) 6
6
6
6
Puzolanicidad 8 o 15 días
-
-
>0
-
TIPO II, cemento modificado para usos generales y se emplea cuando se prevé una exposición moderada al ataque por sulfatos o cuando se requiere un moderado calor de hidratación. Estas características se logran al imponer limitaciones en el contenido de C3A y C3S del cemento. El cemento tipo II adquiere resistencia con más lentitud que el tipo I; pero a final de
cuentas, alcanza la misma resistencia. Este tipo de cem ento se usa en el hormigón expuesto al agua de mar. TIPO III, cemento de alta resistencia inicial, recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción. Este cemento se obtiene por un molido más fino y un porcentaje más elevado de C3A y C3S. El hormigón tiene una resistencia a la compresión a los 3 días aproximadamente igual a la resistencia a la compresión a los 7 días para los tipos I y II y una resistencia a la compresión a los 7 días casi igual a la resistencia a la compresión a los 28 días para los tipos I y II. Sin embargo, la resistencia última es más o menos la misma o menor que la de los tipos I y II. Dado que el cemento tipo III tiene un gran desprendimiento de calor, no se debe usar en hormigones masivos. Con un 15% de C3A presenta una mala resistencia a los sulfatos. El contenido de C3A puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada a los sulfatos o a 5% cuando se requiere alta resistencia. TIPO IV. Cemento de bajo calor de hidratación. Los porcentajes de C2S y C4AF son relativamente altos; El bajo calor de hidratación en el cemento tipo IV se logra limitando los compuestos que más influyen en la formación de calor por hidratación, o sea, C3A y C3S. Dado que estos compuestos también aportan la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. Este cemento se usa para estructuras de hormigón masivo, con bajas relaciones superficie/volumen. Requiere mucho más tiempo de curado que los otros tipos. TIPO V. Cemento resistente a los sulfatos. La resistencia al sulfato se logra minimizando el contenido de C3A (≤5%), pues este compuesto es el más susceptible al ataque por sulfatos.
Este tipo se usa en las estructuras expuestas a los sulfatos alcalinos del suelo o del agua, a los sulfatos de las aguas freáticas y para exposición al agua de mar. Las resistencias relativas de los hormigones preparados con cada uno de los cinco tipos de cemento se comparan en la tabla 1.9, a cuatro edades diferentes; en cada edad, se han normalizado los valores de resistencia para comparación con el hormigón de cemento tipo I. TABLA 1.7
CARACTERÍSTICAS DE LOS CEMENTOS PÓRTLAND* Características Opcionales Tipo* Descripción I Uso General 1, 5 II Uso general; calor de hidratación moderado y resistencia moderada a los 1, 4, 5 sulfatos III Alta resistencia inicial 1, 2, 3, 5 IV Bajo calor de hidratación 5 V Alta resistencia a los sulfatos 5, 6 Características Opcionales 1. Aire incluido, IA, IIA, IIIA. 2. Resistencia moderada a los sulfatos: C 3 A máximo, 8%. 3. Alta resistencia a los sulfatos: C 3 A máximo, 5%. 4. Calor de hidratación moderado: calor máximo de 290 kJ/kg (70cal/g) a los 7 días, o la suma de C 3S y C3 A, máximo 58%. 5. Álcali bajo: máximo de 0.60%, expresado como Na 2O equivalente. 6. El limite de resistencia Alternativa de sulfatos esta basado en el ensayo de expansión de barras de mortero. (*) Para cementos especificados en la ASTM C 150.
TABLA 1.8 COMPOSICIÓN TÍPICA DE LOS COMPUESTOS DE LOS CEMENTOS PÓRTLAND Perdida por Calcinación CaO Libre % Tipo de Compuesto % cemento C3SC2SC3A C4AF MgO SO3 % I 55 19 10 7 2.8 2.9 1 1
TABLA 1.9
II
51 24 6
11
2.9
2.5
0.8
1
III
57 19 10
7
3
3.1
1
1.6
IV V
28 49 4 38 43 4
12 9
1.8 1.9
1.9 1.8
0.9 0.9
0.8 0.8
RESISTENCIAS DE LOS CEMENTOS TIPO I, II, III,IV Y V En el mundo existen una La norma ASTM especifica: gran variedad de tipos de cementos -8 tipos de cemento Pórtland, ASTM C150: I, IA, II, IIA, -6 tipos de Tipo IS.- 28 días III, IIIA, IV, V. cemento Cemento hidráulico Pórtland mezclado, con escoria ASTM de alto C595: IS, IP, horno P, I(PM), I(SM), S. Tipo IP.- Cemento Pórtland Tipo P.Tipo I 100 con adicion Puzolanica. Cemento (SM).Pórtland con Cemento puzolana portland para usos con escoria, cuando no se modificado. requiere alta resistencia inicial. Tipo I (PM).Cemento Pórtland con Puzolana modificado. Tipo S.- Cemento con -3 tipos de 96 escoria para la combinacion cemento para con cemento Portland en la mampostería, fabricación de concreto y en ASTM C91: combinacion con cal N, M, S. hidratada en la fabricación
3 meses
100
100
del mortero de albañilería.
En el mundo existen una gran variedad de tipos de cementos
La norma ASTM especifica:
110
-8 tipos de cemento Pórtland, -6 tipos de Tipo IS.- 62 ASTM C150: I, IA, II, IIA, cemento Cemento III, IIIA, IV, V. hidráulico Pórtland mezclado, con escoria ASTM de alto C595: IS, IP, horno P, I(PM), I(SM), S. Tipo IP.- Cemento Pórtland Tipo P.Tipo I 85 con adicion Puzolanica. Cemento (SM).Pórtland con Cemento puzolana portland para usos con escoria, cuando no se modificado. requiere alta resistencia inicial. Tipo I (PM).Cemento Pórtland con Puzolana modificado.
100
100
100
CON INCLUSIÓN DE AIRE, ASTM C150: TIPO IA, IIA Y IIIA,.. Estos tipos tienen una composición semejante a las de los tipos I, II y III, excepto que durante la fabricación, se m uele junto con estos últimos un agente inclusor de aire. Este constitu ye un mal método para obtener aire incluido, ya que no se puede hacer variar la dosis del agente para compensar otros factores que influyan en el contenido de aire en el hormigón. Estos cementos se usan para la producción de hormigón expuesto a heladas severas. CEMENTOS MEZCLADOS ASTM C595: TIPO IS, IP, P, I(PM), I(SM), S. Estos cementos consisten en mezclas, que se muelen juntas, de clinker y ceniza muy fina, puzolana natural o calcinada, o bien, escoria, dentro de los límites en porcentaje especificados de los componentes. También pueden consistir en mezclas de cal de escoria y cal de puzolana. En general, pero no necesariamente, estos cementos dan lugar a una resistencia mayor a la reacción álcali-agregado, al ataque por sulfato y al ataque del agua de mar, pero requieren un curado de mayor duración y tienden a ser menos resistentes a los daños por la sal para deshelar y descongelar. Dan lugar a una menor liberación de calor y es posible que ganen resistencia con mayor lentitud, en especial a bajas temperaturas.
Cementos Puzolánicos1.- Endurecen más lentamente, en especial en ambientefrío, y requieren
en general más agua de amasado que el Pórtland normal; pero a largo plazo llegan a superar las resistencias de este, confiere al hormigón una elevadadensidad, disminuyendo su porosidad y haciéndolo mas compacto, lo que aumenta su resistencia química. Todo ello lo hace recomendable paragran numero de obras (canales, pavimentos. obras en aguas muy puras o ambientes medianamente agresivos, hormigonados bajo agua, obras marítimas, etc.).
Cemento de Alto Horno.- Se obtiene por enfriamiento brusco en agua de la ganga fundida procedente de procesos siderúrgicos. Dado su contenidoen cal combinada, la escoria no es una simple puzolana, sino que tiene de porsi propiedades hidráulicas, es decir, que es un verdadero cemento, fragua yendurece muy lentamente, por lo que debe ser acelerada por la presencia de algo que libere cal, como el clinker de Pórtland. Estos cementos presentan poca retracción y un débil calor de hidratación, porlo que pueden ser utilizados sin riesgo en grandes macizos. A cambio y por lamisma razón, son muy sensibles a las bajas temperaturas, que retardanapreciablemente su endurecimiento, por lo que no deben utilizarse por debajo de los + 5 ºC.
PARA MAMPOSTERÍA, ASTM C91, TIPO N, S Y M . Son cementos de baja resistencia utilizados exclusivamente en albañilería. El tipo M tiene la resistencia más alta, alcanzando 20MPa. Una característica de este tipo de cemento es su mayor plasticidad. Este tipo se usa también para revoque; asimismo, suele contener una piedra caliza finamente molida junto con el clinker y un plastificante inclusor de aire. Una marca que se encuentra en el mercado es CALCEMIT.
CEMENTO BLANCO. Este tipo cumple con los requisitos del tipo I o del tipo III, olos de ambos. En él se utilizan materias primas de bajo hierro y bajo manganeso y unapagado especial para prod ucir un color blanco puro. API especial 10 para pozos petroleros. Este tipo consta de varias clases y está diseñado para s atisfacer las condiciones de presión y temperatura elevadasque se encuentran en la inyección de grout en los pozos petroleros. Este tipo produce una pasta aguada de baja viscosidad y fraguado lento, tan líquida comoes posible para facilitar el bombeo a presión en los pozos profundos. Es de bajo contenido de C3A, de molido grueso y no puede contener alguna sustancia para ayudar a la pulverización.
TIPOS EXPANSIVOS . Estos tipos se usan para inhibir la contracción del hormigón y minimiz ar el agrietamiento. Tienen baja resistencia al sulfato.
CEMENTOS DE ALTA ALÚMINA . Este tipo contiene aluminatos de calcio,en lugar de silica tos de calcio. Tiene una elevada resistencia temprana (a las 24hrs) y propiedades refractarias. Puede experimentar un 40% de regresión en la resistencia después de secar durante un periodo de 6 meses, si elhormigón no se mantiene frío durante las primeras 24 h después de mezclar y vaciar.
CARACTERISTICAS Y CRITERIOS DE EMPLEO DE LOS CEMENTOS PORTLAND
Cemento tipo I30
Característ - Baj o c alo r d e hidratación - Baja retracción. icas
Cemento tip o I 40
- Resistencia mecánicaalta.
Cementos puzolá nicos IP 30- IP40
- Hormigones mas trabajables, mas compactos,mas impermeables, y de mayor resistencia química. - bajo calor de hidratación - menor fisuración yretracción química - Poca resistenciaquímica, - evolución de Limitacion - Resistenciamecánica media. - Po caresistenciaquímica resistenciamas lenta, es por lo que seaconseja dejar el apuntaladode los encofrados 10 días más de lo acostumbrado - Hormigón armado. - obras de hormigón Indicado - Hormigónarmado. - Hormigón pretensado. en masa de grandes ara Hormigón enmasa depequeño omedianov - Prefabricación. volúmenes olumen. - obras marítimas, - Pavimentos yfirmes de vertederos carreteras. industriales - Estabilizaciónde suelos. osanitarios - obras en medios agresivos por aguas puras, carbónicas o con débil acidez - hormigones muy impermeables - Prefabricación. Obras en aguas, terrenoso - hormigón en No Obras enaguas, terr enoso ambientesagres ambientes agresivos. climas secos o fríos, indicado ivos. - obras en ambientes ara Piezas de hormigónarmado de gran es muy agresivos Macizos de granvolumen, sobrelodo end pesor . - obras que osificaciones altas. requieren alta Elementos o piezasfisurables por retra resistencia inicial cción. - Cuidar elalmacenamiento. No debe Precaucion - Cuidar elalmacenamiento.No debe prol onga rse má sde tres meses. prolo ngarse más de do smeses. curar prolongadame es nte, sobretodo Cuidar el amasado y,sobre todo, el cu en climas secos y rado. fríos - evitar desecación Precauciones para evitarfisuracion po durante el r retracción dur ante las primerashoras. prime periodo de endurecimiento en climas calidos y secos - Endurecimiento rápido.
TIPOS DE CONCRETO Concretos Cruz Azul ofrece una amplia gama de concretos premezclados entre los que se encuentran:
Relleno Fluido Material de relleno cementante autocompactable de baja resistencia controlada, usado principalmente en vez de un relleno compactado. El mismo es cuidadosamente dosificado en masa y mezclado para ser entregado en obra en estado fresco con la fluidez necesaria (generalmente con asentamiento mayor a 20 cm.) y densidad compatible con los requerimientos del proyecto, sustituto de suelo, que se coloca de forma líquida y que una vez endurecido presenta un mejor comportamiento y mejores propiedades que las de un relleno tradicional hecho con materiales granulares. Ventajas
Resistencia a la compresión de 1 a 15 kg/cm2
No requiere compactación
No requiere curado
Garantiza un relleno completo en cepas y cavidades
Las excavaciones pueden hacerse de sección menor
No requiere de personal calificado para su colocación
Ahorros de tiempo y dinero en trabajos de relleno y compactación
Ahorros de tiempo y dinero en la ejecución de ensayes de terracerías
Rápida apertura al tráfico
Fácilmente excavable
Puede cortarse con serrucho
Autocompactable El concreto autocompactable es un concreto diseñado para que se coloque sin necesidad de vibradores en cualquier tipo de elemento. A condición de que la cimbra sea totalmente estanca, este concreto puede ser colocado en:
Muros y columnas de gran altura
Elementos de concreto aparente
Elementos densamente armados
Secciones estrechas
Cimbras de formas caprichosas
Elementos prefabricados, presforzados o postensados
Bombeos a grandes distancias horizontales o verticales
Pisos industriales
Losas de entrepiso o sobre terreno
Casas de interés social coladas en cimbra metálica o de madera
Cadenas de cimentación excavadas en el terreno
El concreto autocompactable aporta al Profesional de la Construcción, entre otros beneficios:
Puede elaborarse para cualquier extensión de revenimiento
Puede elaborarse en cualquier grado de viscosidad
El concreto se compacta dentro de las cimbras por la acción de su propio peso
Fluye dentro de la cimbra sin que sus componentes se segreguen
Llena todos los resquicios de la cimbra aún con armado muy denso
No se requiere de personal para colocar el concreto
Acabados aparentes impecables
Se elimina el resanado de las superficies
Colocación silenciosa al eliminarse el uso de vibradores
Con relaciones a/c muy bajas (0.3) se elimina el curado a vapor
Con relaciones a/c muy bajas (0.3) pueden lograrse resistencias de 200 kg/cm2 a las 4 horas
Puede elaborarse en cualquier color
Ahorros en: personal, vibradores, combustibles y tiempo de colocación
Baja contracción El concreto de baja contracción mantiene estabilidad volumétrica, deformaciones predecibles y adherencia al concreto endurecido. Está diseñado para usarse en la construcción de elementos que requieren de mayor estabilidad volumétrica que el concreto convencional:
Pisos en naves industriales
Edificios de gran altura
Elementos pretensados o postensados
Pavimentos de tráfico intenso
Patios de maniobras
Grout para bases de equipos
Hangares
Losas y pisos postensados
El concreto de baja contracción aporta al Profesional de la Construcción los siguientes beneficios:
Fraguado uniforme y controlado
Fácil acabado de las superficies
Notable reducción del agrietamiento y alabeo de los pisos
Elimina los costos de reparaciones prematuras
El diseñador puede emplear los criterios de diseño de manera eficiente
El diseñador puede especificar la máxima contracción tolerada
Mayor espaciamiento de juntas
Puede suministrarse en cualquier color
Evita la aplicación de endurecedores superficiales minerales o metálicos
La aplicación de endurecedores superficiales líquidos es opcional
Estructural RET Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribución, que los esfuerzos resultantes debido a cargas externas son contrarrestados a un grado deseado. Diseñado para obras de elevada exigencia estructural donde se requiera un descimbrado rápido de los elementos colados. Puede solicitarse especificando una determinada resistencia a la compresión, por ejemplo, a 16, 24, 36, 48 ó 72 horas. Se puede aplicar en la construcción de cualquier tipo de edificación o en la construcción de elementos prefabricados, presforzados o postensados. El concreto estructural AR aporta al Profesional de la Construcción los s iguientes beneficios:
Acelera la velocidad de construcción
Rápido descimbrado
Optimiza el uso de las cimbras
Menores costos de construcción
Acelera la puesta en servicio de la estructura
Lanzado Con el concreto lanzado sea por vía seca o por vía húmeda se logra una excelente adherencia entre el concreto y el sustrato sobre el cual es lanzado. Mediante el lanzado a gran presión el concreto puede colocarse en lugares de difícil acceso o en elementos de forma irregular. Algunas aplicaciones del concreto lanzado:
Estabilización de taludes en minas y carreteras
Estabilización de roca en minas
Recubrimiento de mampostería, piedra o tabique
Reparaciones en superficies horizontales, verticales o sobre cabe za
Revestimiento de túneles
Construcción de cúpulas
Construcción de cisternas y albercas
El concreto lanzado aporta para el Profesional de la Construcción beneficios como:
No requiere de cimbra
Se adapta a la forma del elemento que se va a colar
Adherencia superior en piedra, concreto, acero y madera
Puede ser colocado en lugares inaccesibles para un operario o una bomba convencional
Con el procedimiento de vía húmeda el rebote es menor al 5% y prácticamente sin desprendimiento de polvo
Puede ser reforzado con fibras de acero o de polipropileno de alto desempeño
Puede elaborarse en cualquier color
Puede dársele el acabado que se desee
Puede diseñarse para su autocurado
Ligero Un concreto para ser usado en elementos secundarios de las edificaciones que requieran ser ligeras para reducir las cargas muertas o para colar elementos de relleno que no soporten cargas estructurales, también puede ser usado para construir viviendas c on aislante térmico. Este concreto puede ser usado en:
Losas y muros
Muros divisorios
Capas de nivelación
Relleno de nivelación
Aislante
El concreto ligero proporciona al Profesional de la Construcción entre otros beneficios:
Disminuye el peso de la estructura
Disminuyen las cargas a la cimentación
Disminuye el consumo de energía en sitios con clima extremo
Mortero Estabilizado El mortero estabilizado es un mortero premezclado que se suministra en camión revolvedora y que puede ser solicitado para que, dependiendo de las necesidades de la obra, permanezca en estado plástico hasta por 36 horas o más. Una vez que se aplica el mortero estabilizado inicia su fraguado de manera normal. Este mortero tiene las mismas aplicaciones que se le dan al mortero hecho en obra:
Aplanados
Pegado de bloc, tabiques, mampostería.
Nivelación de firmes
El mortero estabilizado ofrece al Profesional de la construcción, entre otros beneficios:
Se puede solicitar su estabilización por el tiempo que se requiera
Inicia su fraguado al contacto con el sustrato en que se aplique
Se puede solicitar en distintos grados de permeabilidad
No se requiere de almacenar grandes volúmenes de materiales en la obra
Se evitan las mermas de materiales al elaborar mortero en la obra
Se conoce con exactitud el costo del mortero
Cero desperdicio de materias primas en la obra
Alta productividad en la aplicación del mortero
Excelente adherencia
Calidad constante y uniforme
Color uniforme
Se suministra en cualquier color
MR Este concreto se ha diseñado para ser utilizado en la construcción de elementos que estén sujetos a esfuerzos de flexión, por lo tanto su c ampo de aplicación se encuentra en la construcción de:
Pavimentos
Pisos industriales
Infraestructura urbana
Proyectos carreteros
El concreto MR ofrece la Profesional de la Construcción, entre otros, los s iguientes beneficios:
Cumple especificaciones SCT
Bajos costos de mantenimiento
Mayor durabilidad que los pavimentos de asfalto
Mayor seguridad en la conducción de vehículos
Superficie texturizada para evitar derrapes
Mayor adherencia entre los neumáticos y el pavimento
Mayor reflectividad de la luz con el consiguiente ahorro de energía eléctrica
Fluídos El concreto fluido (revenimiento mayor a 20 cm), puede ser aplicado en obras en las que se requiera de concretos convencionales o estructurales. Una aplicación especialmente exitosa es la construcción de casas de interés social.
Para colar elementos estrechos o de difícil acceso
Para colar elementos en cimbras modulares
Para intersecciones de trabes y columnas muy armadas
Para colados rápidos
Para colar con menor cantidad de gente
Para minimizar la necesidad de compactación
Para lograr acabados de alta calidad
Con los concretos fluidos el Profesional de la Construcción puede obtener estos beneficios:
Excelente trabajabilidad
Reducir el costo de colocación
Reducir el costo del vibrado
Reducir el costo de mano de obra
Mayor rapidez en la construcción
Minimizar los defectos superficiales
Minimizar los costos por resanes
Gran facilidad para el bombeo aún a grandes distancias horizontales o verticales
Uniformidad en el aspecto, color y resistencia
Puede suministrarse en cualquier color
Concreto Antibacteriano El concreto antibacteriano es concreto fresco al que se le incorporan aditivos que contienen una combinación de agentes biocidas y funguicidas. El concreto antibacteriano inhibe el crecimiento de colonias de bacterias tanto en la superficie como en el interior de las estructuras de concreto; esta propiedad lo hace apto para ser aplicado en la construcción de:
Hospitales
Restaurantes
Cocinas
Albercas
Gimnasios
Granjas avícolas o porcícolas
Establos
Rastros
Bodegas de almacenamiento de alimentos para consumo humano o animal
Abrevaderos para ganado Canales de conducción de agua
Permeable El concreto permeable se fabrica sin materiales finos como la arena, la cual es sustituida por otro aditivo que reacciona con el cemento, provocando un rápido incremento de su resistencia durante los primeros minutos del fraguado, creando una muestra porosa, muy maleable, fácil de usar y colar, de muy alta resistencia a la
compresión. Una vez colocado permite el paso del agua pluvial hacia el subsuelo lo que permite la recuperación de los mantos freáticos, por lo que puede ser aplicado en la construcción de :
Andadores
Banquetas
Carpeta de rodamiento para tránsito ligero
Estacionamientos a cielo abierto
Anticorrosión El ataque al concreto por substancias que contienen iones cloruro acelera la oxidación del acero de refuerzo con el consiguiente deterioro de las estructuras y la necesidad de costosas reparaciones. El concreto anticorrosión se recomienda:
Para todo tipo de estructuras en zonas costeras marítimas
Para todo tipo de estructuras en zonas industriales donde se hacen procesos químicos
Para la construcción de plantas de tratamiento de agua
Losas armadas en estacionamientos y garages
Con el concreto anticorrosión el Profesional de la construcción obtiene estos beneficios:
Inhibir la oxidación del acero de refuerzo
Reducir la permeabilidad del concreto
Inhibir la acción de la carbonatación del concreto
Reducir la penetración al concreto de otros agentes químicos
Incrementar la durabilidad de las estructuras
Evitar costosas reparaciones prematuras
Arquitectónico El concreto arquitectónico, estructural o decorativo, puede ser solicitado en cualquier resistencia a la compresión, tamaño máximo de agregado y grado de trabajabilidad.
Concreto aparente
Concreto elaborado con cemento blanco
Concreto de cualquier color
Los colores son integrales, la superficie puede ser martelinada
Colores uniformes en toda la superficie del concreto
Colores que no se degradan por la acción de la luz ultravioleta
Concreto con agregado expuesto sin necesidad de martelinar
Concreto con agregado de mármol
Concreto estampado
Baja Permeabilidad El concreto de baja permeabilidad impide la ascensión por capilaridad del agua en contacto con el concreto en muros y cimentaciones, ayudando a mitigar los ataques por agentes químicos agresivos para el concreto tales como sulfatos y bióxido de carbono disueltos en agua.
Alta Resistencia El concreto de Alta Resistencia tiene un módulo de elasticidad más alto, se somete a fuerzas más altas, y por lo tanto un aumento en su calidad generalmente conduce a resultados más económicos. Se elabora para obtener valores de resistencia a la compresión entre 500 y 1000 kg/cm2. Las aplicaciones para un concreto de estas características:
Edificios de gran altura
Puentes
Elementos pretensados o postensados
Columnas muy esbeltas
Pisos con gran resistencia a la abrasión sin necesidad de usar endurecedores superficiales
Con este tipo de concreto el Profesional de la Construcción, obtiene estos beneficios:
Reducción en la geometría de elementos verticales y horizontales
Mayor área de servicio
Menor peso de los edificios
Altas resistencias a edades tempranas
Concreto de baja permeabilidad
Concreto de mayor durabilidad
FABRICACION Y COLOCADO DEL HORMIGON La preparación del hormigón será efectuada en la misma obra o en una central de hormigonado.
-
Cuando la preparación del hormigón se la realice en la obra, los materiales deben ser amasados en una hormigonera. Para obtener la compacidad adecuada, los materiales deberán ser vertidos en el siguiente orden:
Agua (la primera mitad) Grava (para que se vaya lavando) Cemento Arena Agua (la segunda mitad)
El tiempo de amasado debe ser menor o igual a 3 minutos, para obtener un mezclado homogéneo. Una central de hormigonado consta de almacenamiento de materia primas, instalaciones de dosificación, equipos de amasado, equipos de transporte y dispondrá de un laboratorio de control de calidad. Será necesario efectuar ensayos de laboratorio tanto para hormigones preparados en obra como en central para obtener la resistencia cilíndrica del hormigón a los 28 días. Estos ensayos serán realizados mediante el uso de probetas.
Transporte del hormigón: El transporte horizontal o vertical del hormigón debe ser realizado con las precauciones necesarias para evitar cualquier tipo de disgregación en el material, lo que provocaría en el hormigón perdidas de resistencia y homogeneidad. El transporte del hormigón desde la central a la obra puede ser realizado en amasadoras móviles a velocidad de agitación o en equipos adecuados que sean capaces de mantener la homogeneidad del hormigón. Para el transporte del hormigón al lugar de la obra, deben cumplirse las siguientes condiciones:
Durante el transporte no deben segregarse los áridos gruesos, lo que provocaría en el hormigón pérdidas de homogeneidad y resistencia. Los áridos rodados son mas propicios a segregarse que los machacados. Debe evitarse en lo posible que el hormigón se seque durante el transporte.
Vertido y colocación del hormigón:
El vertido y colocación del hormigón debe ser efectuada de manera tal, que no se produzca la disgregación de la mezcla. El vertido debe ser realizado en forma vertical y no debe ser arrojado desde alturas mayores a 2.5 m. La colocación debe ser realizada por capas, entre 20 y 30 cm de espesor. En el hormigonado de superficies incli nadas, el hormigón fresco tiene tendencia a correr o deslizar hacia abajo, especialmente bajo el efecto de vibración. En estos casos se colocará el hormigón de abajo hacia arriba empleando una mezcla de consistencia seca y colocando suples provisionales de fierro dism inuyendo se esta manera su deslizamiento.
Compactación: Para que el hormigón resulte compacto debe emplearse el medio de consolidación m as adecuado a su consistencia, de manera que se eliminen los huecos y se obtenga un completo cerrado de la masa, sin que llegue a producirse la segregación de la mezcla.
La compactación por picado se efectúa mediante una barra metálica que se introduce en l a masa de hormigón repetidas veces de modo que atraviese la capa a consolidar y penetre en la inferior. (No recomendable) La compactación por apisonado se efectúa mediante el golpeteo con un pisón adecuado. (No recomendable) La compactación por vibrado mecánico se emplea cuando se quieren conseguir hormigones resistentes, ya que es apropiada para masas de consistencia seca. (Recomendado).
El método recomendado para la compactación de e lementos de hormigón armado es mediante el vibrado mecánico para evitar la presencia de cangrejeras. Juntas de hormigonado: Al interrumpir el hormigonado de una estructura de hormigón, es necesario que las juntas queden orientadas lo mas perpendicularmente posible a la dirección de las tensiones de compresión, siendo deseable alejarlas de las zonas de máximos esfuerzos.
Figura 24. Juntas de Hormigonado
Generalmente los esfuerzos mínimos se presentan a una distancia de L/5 de la longitud del elemento medida desde el apoyo. En estos puntos el momento es cero.
Figura 25. Diagrama de Momentos
Antes de reanudar el hormigonado, debe limpiarse la junta de toda suciedad y material que quede suelto, retirando con cepillo de alambre u otro procedimiento la capa superficial d e mortero para dejar los áridos al descubierto. Realizada esta operación de limpieza, en la que no deben emplearse ácidos o agentes corrosivos, se humedece la superficie de la junta y se le aplica una lechada de cemento inmediatamente antes de verter el nuevo hormigón.
Curado:
Una vez puesto en obra el hormigón y en tanto este no haya adquirido la resistencia suficiente, deberá ser protegido contra las inclemencias del tiempo que puedan perjudicarle y especialm ente contra un desecamiento prematuro, en particular a causa de soleamiento o viento.
Durante el fraguado y primer endurecimiento de h ormigón, para que pueda efectuarse la necesaria hidratación de todo el volumen de la masa y con el fin de evitar los daños que puedan originarse por una retracción prematura y demasiado rápida, es imprescindible proteger el hormigón contra la desecación lo mas pronto posible después de su puesta en obra a través de diferentes métodos. (Ver Metodología). En general el proceso de curado debe prolongarse al rededor de unos 7 días hasta que el hormigón haya alcanzado como mínimo el 70 % de su resistencia de cálculo.
Desencofrado:
Los encofrados son retirados de acuerdo con las fases previstas en el proyecto, sin producir sacudidas ni choques en la estructura. Las operaciones de desencofrado no serán realizadas hasta que el hormigón haya alcanzado la resistencia necesaria para soportar con suficiente seguridad y sin deformaciones excesivas, los esfuerzos a los que va a estar sometido.
HORMIGON ARMADO Y ESPACIFICACIONES TECNICAS Cemento: Para la elaboración de los distintos tipos de hormigones se debe hacer uso sólo de cementos que cumplan las exigencias de las NORMAS BOLIVIANAS referentes al Cemento Pórtland.
En ningún caso se deben utilizar cementos desconocidos o que no lleven el sello de calidad otorgado por el organismo competente. Para asegurar una buena conservación del cemento e nvasado se debe estibar bajo techo, separando del piso y paredes protegiendo de corrientes de aire húmedo. Para evitar su compactación excesiva no conviene estibar en pilas de más de 10 bolsas de altura. El tiempo de almacenaje de los cementos será menor a 3 meses.
Áridos: Cuando no se tengan antecedentes sobre la utilización de los áridos disponibles, o en caso de duda, deberá comprobarse que cumplan las siguientes condiciones:
Cantidad máxima en % del peso total de la muestra Sustancias perjudiciales
árido fino
árido grueso
- Terrones de arcilla
1.00
0.25
- Partículas blandas
-----
5.00
- Finos que pasan por e l tamiz 0.080
5.00
1.00
- Material retenido por el tamiz 0.063
0.50
1.00
1.20
1.20
- Compuestos de azufre expresados en SO4= referidos al árido seco
Tabla 9. Condiciones mínimas para los áridos
Se prohíbe el empleo de áridos que contengan o puedan contener materias orgánicas, piritas o cualquier otro tipo de sulfuros o impurezas. Al menos el 90 % en peso del árido grueso será de tamaño inferior a la menor de las dimensiones siguientes:
-
Los cinco sextos de la distancia horizontal libre entre armaduras independientes o de la distancia libre entre una armadura y el parámetro mas próximo.
-
La cuarta parte de la anchura, espesor o dimensión mínima de la pieza que se hormigona.
Los áridos deberán ser almacenados de tal forma que queden protegidos de una posible contaminación por el ambiente y especialm ente por el terreno, no debiendo ser mezclados de forma incontrolada los distintos tamaños. Deberán también adoptarse las necesarias precauciones para eliminar en lo posible la segregación tanto durante el almacenamiento como en su transporte. Se aconseja que el módulo de finura de la arena sea mayor a 2.58 y a la vez el tamaño de la grava entre ½ ” y 1 ”.
Agua de amasado y/o curado:
El agua debe ser limpia y deberán rechazarse las que no cumplan una o varias de las siguientes condiciones:
- Exponente de hidrógeno pH
5
- Sustancias disueltas
≤ 15 gr/lt
- Sulfatos, expresados en SO4=
≤ 1 gr/lt
- Ion cloro Cl¯
≤ 6 gr/lt
- Hidratos de Carbono - Sustancias orgánicas solubles en éter
0 ≤ 15 gr/lt
Tabla 10. Condiciones mínimas para el agua
Aditivos:
Podrá autorizarse el empleo de aditivos, siempre que se justifique mediante oportunos ensayos realizados en laboratorio, que la sustancia o sustancias agregadas en proporciones y condiciones previstas, produzcan el efecto deseado sin riesgos para la resistencia y la durabilidad del hormigón o las armaduras.
Los aditivos pueden ser plastificantes, aireantes, retardadores o aceleradores del fraguado, etc. Su eficacia debe ser demostrada mediante ensayos previos. Tanto la calidad como las condiciones de almacenamiento y utilización, deberán aparecer claramente especificadas en los correspondientes envases, o en los documentos de suministro.
Encofrados:
A los encofrados de madera se les exige como cualidades principales las de ser rígidos, resistentes y limpios.
Los encofrados de madera deben ser pintados con aceite sucio sobre la superficie interior antes de la colocación del hormigón, para impermeabilizar la madera y evitar que se adhiera con el hormigón Se debe colocar chanfles en las esquinas del encofrado, para evitar desmochaduras o agrietamientos de los distintos elementos al momento del desencofrado.
Armaduras:
Las armaduras para el hormigón serán de acero y estarán constituidas por:
- Barras lisas - Barras corrugadas
Los diámetros nominales de las barras lisas y corrugadas que se utilizan en el proyecto y construcción de obras de hormigón armado, serán exclusivamente los siguientes:
Diámetro (pulg.)
1/4
5/16
3/8
1/2
5/8
3/4
1
1 ¼”
Diámetro (mm)
6
8
10
12
16
20
25
32
Área (cm²)
0.28
0.50
0.79
1.13
2.01
3.14
4.91
8.04
Peso (kgr/m)
0.22
0.40
0.61
0.89
1.58
2.24
3.85
6.22
Tabla 11. Diámetros nominales de barras
Las barras no presentarán defectos superficiales por efectos de oxidación, grietas ni sopladuras. El límite de fluencia del acero deberá ser mayor o igual a 4200 Kg/cm². Todos los ensayos de control de calidad del acero serán realizados de acuerdo a las normas UNE.
