UNIDAD 1

 1.1 GENERALIDADES DEL CONCRETO

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados (arena y grava o piedra triturada), y algún aglutinante, también conocido como pasta El aglutinante, compuesto de cemento agua y aire, une a los agregados para formar (luego de fraguado), una masa semejante a una roca, esto ocurre, debido a que el aglutinante endurece por una reacción química entre el cemento y el agua.

Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar a ser desde .15mm hasta los 10mm aproximadamente; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No.16 y pueden llegar hasta 152mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea Comúnmente es el de 19mm o el de 25mm.

El aglutinante está compuesto de cemento Pórtland, agua y aire atrapado o incluido intencionalmente. Por lo general, la pasta constituye: entre el 25% al 40 % del volumen total de concreto. Las siguientes gráficas muestran cuatro tipos de mezclas distintas (con aire y sin aire incluido), en donde se muestran los porcentajes ideales en donde el volumen absoluto del cemento está comprendido usualmente entre el 7% y el 15% y el agua entre el 14% y el 21%. En concretos con aire incluido, este puede representar hasta el 8% del volumen de la mezcla, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso. Como los agregados constituyen aproximadamente entre 60% a 75% del volumen total del concreto, su selección es importante (la selección debe ser importante no por el porcentaje del volumen, sino porque son los elementos fundamentales).

Entre menos agua se utilice se tendrá una mejor calidad de concreto, siempre y cuando se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas más rígidas y difíciles de manipular; pero con vibración, aún estas mezclas pueden ser fácilmente manipulables. Para una calidad dada de concreto, las mezclas más rígidas son las más económicas. Por lo tanto, la consolidación del concreto por vibración permite una mejora en la calidad de este mismo y en la economía.

Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico), se pueden modificar agregando aditivos, generalmente se añaden en forma líquida durante su mezcla. Los aditivos se usan comúnmente para:

1) Acelerar o retardar el tiempo de fraguado o endurecimiento.

2) Reducir la demanda de agua.

3) Aumentar la trabajabilidad.

4) Incluir intencionalmente aire y

5) Ajustar otras propiedades del concreto

1.2 HISTORIA Y CLASIFICACION DE CEMENTOS

HIDRAULICOS

   1.2.1 HISTORIA

Desde finales del siglo XVIII y hasta bien entrado el XIX numerosos técnicos y fabricantes contribuyeron al estudio de los cementos naturales en Francia y al desarrollo de una industria que pronto extendió sus aplicaciones, sobre todo en las obras públicas. En Gran Bretaña, estos estudios condujeron a la invención del cemento artificial o cemento Portland y al nacimiento de una industria propia en el ramo.

1796. J. Parker patenta el “cemento romano” en Gran Bretaña

1818. L. J. Vicat estudia en Francia los aglomerantes naturales, estableciendo las bases científicas para la fabricación del cemento artificial

1824. J. Aspdin fabrica por primera vez en Gran Bretaña cemento artificial, el conocido como cemento Portland, que patenta ese año

En 1824 el empresario ladrillero de

Leeds Joseph Aspdin, tras años de experimentación con mezclas de caliza y arcilla, consiguió fabricar el primer cemento artificial, que patentó ese mismo año. Lo llamó “cemento Portland”, pretendiendo asociarlo a la afamada piedra de esta península inglesa. Fue su hijo William Aspdin quien desarrolló el negocio del Portland, que empezó a comercializar.

No obstante, el proceso de fabricación del Portland no estaba suficientemente depurado, y no se podía producir a gran escala.

En 1844 Isaac Charles Jonson (1811-1911), técnico de una empresa rival de la de Aspdin, obtuvo por primera vez el clínker, la base del cemento artificial moderno. Del análisis de la mezcla de cal y arcilla rica en sílice que componía el Portland y el de sus diferentes grados de cocción, concluyó que la mezcla debía calcinarse hasta alcanzar su vitrificación parcial y obtuvo el clinker. Fue un paso más en la producción a gran escala que pronto haría de la industria del cemento artificial uno de los pilares de la Revolución Industrial. El empleo de materiales cementantes es muy antiguo. Los egipcios ya utilizaban yeso impuro calcinado. Los griefos y los romanos utilizaban caliza calcinada y, posteriormente aprendieron a mezclar cal con agua, arena y piedra triturada o ladrillo y tejas quebradas. Este fue el primer concreto de la historia.

    1.2.2 CLASIFICACION DE CEMENTOS HIDRAULICOS 

TIPOS DE CEMENTO

 Se fabrican diferentes tipos de cemento portland para satisfacer a varios requisitos físicos y químicos para aplicaciones específicas. Los cementos portland se producen de acuerdo con las especificaciones ASTM C 150, AASHTO M 85 o ASTM C 1157. La ASTM C 150, Especificaciones de Norma para el Cemento Portland (Standard Specification for Portland Cement), designa ocho tipos de cementos, usando los números romanos, como sigue:

Tipo I Normal

Tipo IA Normal con aire incluido

Tipo II Moderada resistencia a los sulfatos

Tipo IIA Moderada resistencia a los sulfatos con aire incluido

Tipo III Alta resistencia inicial (alta resistencia temprana)

Tipo IIIA Alta resistencia inicial con aire incluido

Tipo IV Bajo calor de hidratación

Tipo V Alta resistencia a los sulfatos

 

CEMENTOS HIDRÁULICOS

Los cementos hidráulicos se fraguan y se endurecen por su reacción química con el agua. También se mantienen duros y estables bajo el agua. Se usan en todos los aspectos de la construcción con concreto. Todos los cementos portland y los cementos mezclados son cementos hidráulicos.

La ASTM C 1157 presenta seis tipos de cementos hidráulicos:

Tipo GU Uso general

Tipo HE Alta resistencia inicial

Tipo MS Moderada resistencia a los sulfatos

Tipo HS Alta resistencia a los sulfatos

Tipo MH Moderado calor de hidratación

Tipo LH Bajo calor de hidratación

 

CEMENTOS PORTLAND MODIFICADOS NORTEAMERICANOS 

El término “cemento portland modificado” usualmente se refiere a un cemento adicionado que contiene principalmente cemento portland, mezclado con pequeñas cantidades (menos que 15%) de adiciones minerales. Sin embargo, algunas regiones poseen cementos portland modificados que no contienen una adición mineral.

1.3 metodos de fabricación del cemento

Paso 1

Con maquinaria se obtiene materia prima, la cual consiste en piedra caliza y esquisto.

Paso 2

Luego de transportar la materia prima, se reduce el tamaño de la misma a través de la trituración. Posteriormente se realiza una mezcla de las materias con base al tipo de cemento que se desea y se lleva a la galera de prehomogenización.

Paso 3

Durante este proceso, la mezcla prehomogenizada se pulveriza y da como resultado un polvo fino llamado harina cruda.

Paso 4

La harina cruda pasa por hornos rotatorios, los cuales la calcinan a altas temperaturas. En seguida se lleva a cabo reacciones químicas con la harina, se enfría y el producto es un material gris oscuro, también conocido como clínker.

Paso 5

El clínker es molido y mezclado con materiales tales como yeso o puzolana, dando paso al producto final conocido como cemento.

Paso 6

Por último, el cemento pasa a silos donde se empaca en sacos o pipetas y se distribuye por todo el país.