miércoles, 14 de enero de 2009
El Agua del Concreto
EL AGUA
El agua es un componente esencial en las mezclas de concreto y morteros, pues permite que el cemento desarrolle su capacidad ligante.
El agua es un componente esencial en las mezclas de concreto y morteros, pues permite que el cemento desarrolle su capacidad ligante.
Para cada cuantía de cemento existe una cantidad de agua del total de la agregada que se requiere para la hidratación del cemento; el resto del agua solo sirve para aumentar la fluidez de la pasta para que cumpla la función de lubricante de los agregados y se pueda obtener la manejabilidad adecuada de las mezclas frescas. El agua adicional es una masa que queda dentro de la mezcla y cuando se fragua el concreto va a crear porosidad, lo que reduce la resistencia, razón por la que cuando se requiera una mezcla bastante fluida no debe lograrse su fluidez con agua, sino agregando aditivos plastificantes.
El agua utilizada en la elaboración del concreto y mortero debe ser apta para el consumo humano, libre de sustancias como aceites, ácidos, sustancias alcalinas y materias orgánicas.
En caso de tener que usar en la dosificación del concreto, agua no potable o de calidad no comprobada, debe hacerse con ella cubos de mortero, que deben tener a los 7 y 28 días un 90% de la resistencia de los morteros que se preparen con agua potable.
En caso de tener que usar en la dosificación del concreto, agua no potable o de calidad no comprobada, debe hacerse con ella cubos de mortero, que deben tener a los 7 y 28 días un 90% de la resistencia de los morteros que se preparen con agua potable.
Algunas de las sustancias que con mayor frecuencia se encuentran en las aguas y que inciden en la calidad del concreto se presentan a continuación:
· Las aguas que contengan menos de 2000 p.p.m. de sólidos disueltos generalmente son aptas para hacer concretos; si tienen más de esta cantidad deben ser ensayados para determinar sus efectos sobre la resistencia del concreto.
· Si se registra presencia de carbonatos y bicarbonatos de sodio o de potasio en el agua de la mezcla, estos pueden reaccionar con el cemento produciendo rápido fraguado; en altas concentraciones también disminuyen la resistencia del concreto.
· El alto contenido de cloruros en el agua de mezclado puede producir corrosión en el acero de refuerzo o en los cables de tensionamiento de un concreto pre esforzado.
· El agua que contenga hasta 10000 p.p.m. de sulfato de sodio, puede ser usada sin problemas para el concreto.
· Las aguas acidas con pH por debajo de 3 pueden crear problemas en el manejo u deben ser evitadas en lo posible.
· Cuando el agua contiene aceite mineral (petróleo) en concentraciones superiores a 2%, pueden reducir la resistencia del concreto en un 20%.
· Cuando la salinidad del agua del mar es menor del 3.5%, se puede utilizar en concretos no reforzados y la resistencias del mismo disminuye en un 12%, pero si la salinidad aumenta al 5% la reduccion dela resistencia es del 30%.
El agua del curado tiene por objeto mantener el concreto saturado para que se logre la casi total hidratación del cemento, permitiendo el incremento de la resistencia.
Las sustancias presentes en el agua para el curado pueden producir manchas en el concreto y atacarlo causando su deterioro, dependiendo del tipo de sustancias presentes. Las causas más frecuentes de manchas son: El hierro o la materia orgánica disuelta en el agua.
sábado, 10 de enero de 2009
Clasificacion de los Cementos Portland
CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS PORTLAND
El conocimiento bastante extenso sobre el cemento en cuanto a composición, características y comportamiento permite fabricar cementos con propiedades específicas.
La clasificación más usada se encuentra en la norma ICONTEC 30, basada en las normas ASTM;
La clasificación es la siguiente:
· Cemento Portland tipo 1. Es destinado a obras de hormigón en general, al que no se le exigen propiedades específicas.
· Cemento Portland tipo 1M. Alcanza resistencias superiores a las del tipo 1.
· Cemento Portland tipo 2. Es resistente a la acción moderada de sulfatos y el desprendimiento de calor es menor que en los cementos normales.
· Cemento Portland tipo 3. Alcanza alta resistencia inicial.
· Cemento Portland tipo 4. El desprendimiento de calor es bajo.
· Cemento Portland tipo 5. Ofrece alta resistencia a la acción de los sulfatos.
· Cemento Portland Blanco. Se elabora con materias primas seleccionadas que no contienen oxido de hierro, por eso la coloración. Se usa para decoración.
También figuran 1A, 1MA, 2A y 3ª, que corresponden a los ya indicados con adición de material incorporador de aire.
Las características nombradas en cada tipo de cemento se obtienen variando las proporciones de los compuestos en el clinker y esto se logra partiendo de la dosificación de las materias primas.
A la mayoría de los cementos portland se les adiciona otras sustancias con fines generalmente económicos. Los materiales adicionados pueden ser calizas, escorias de alto horno o puzolanas.
Agregar calizas al clinker no es conveniente porque reduce la resistencia a la compresión del cemento, aunque ofrece mayor plasticidad durante el proceso inicial de reacción con el agua.
A los cementos que se les adiciona escorias se les llama cemento siderúrgico tipo 5. El uso de ellos se recomienda en obras de concreto, donde se requiere alta resistencia al ataque químico, bajo calor de hidratación y resistencias iníciales no altas. Es el cemento ideal para obras sumergidas en aguas marinas o en contacto con aguas sulfatadas y también para estructuras de concreto de gran masa, por presentar baja variación de volumen y por consiguiente menor riesgo de fisuracion y agrietamiento.
A los cementos con adición de puzolanas se les llama Cemento Portland Puzolanicos .Las puzolanas al igual que las escorias son resistentes a los sulfatos y desprenden bajo calor de hidratación; la reacción de hidratación es lenta.
Tanto las puzolanas como las escorias contienen sílice en forma reactiva; estos materiales finamente divididos y en presencia de agua reaccionan con el hidróxido de calcio desprendido en la hidratación del cemento, formando compuestos con propiedades cementantes de características similares al cemento portland.
Las resistencias alcanzadas con los cementos siderúrgicos y puzolanicos son tardias con respecto a las obtenidas con los cementos portland.
El conocimiento bastante extenso sobre el cemento en cuanto a composición, características y comportamiento permite fabricar cementos con propiedades específicas.
La clasificación más usada se encuentra en la norma ICONTEC 30, basada en las normas ASTM;
La clasificación es la siguiente:
· Cemento Portland tipo 1. Es destinado a obras de hormigón en general, al que no se le exigen propiedades específicas.
· Cemento Portland tipo 1M. Alcanza resistencias superiores a las del tipo 1.
· Cemento Portland tipo 2. Es resistente a la acción moderada de sulfatos y el desprendimiento de calor es menor que en los cementos normales.
· Cemento Portland tipo 3. Alcanza alta resistencia inicial.
· Cemento Portland tipo 4. El desprendimiento de calor es bajo.
· Cemento Portland tipo 5. Ofrece alta resistencia a la acción de los sulfatos.
· Cemento Portland Blanco. Se elabora con materias primas seleccionadas que no contienen oxido de hierro, por eso la coloración. Se usa para decoración.
También figuran 1A, 1MA, 2A y 3ª, que corresponden a los ya indicados con adición de material incorporador de aire.
Las características nombradas en cada tipo de cemento se obtienen variando las proporciones de los compuestos en el clinker y esto se logra partiendo de la dosificación de las materias primas.
A la mayoría de los cementos portland se les adiciona otras sustancias con fines generalmente económicos. Los materiales adicionados pueden ser calizas, escorias de alto horno o puzolanas.
Agregar calizas al clinker no es conveniente porque reduce la resistencia a la compresión del cemento, aunque ofrece mayor plasticidad durante el proceso inicial de reacción con el agua.
A los cementos que se les adiciona escorias se les llama cemento siderúrgico tipo 5. El uso de ellos se recomienda en obras de concreto, donde se requiere alta resistencia al ataque químico, bajo calor de hidratación y resistencias iníciales no altas. Es el cemento ideal para obras sumergidas en aguas marinas o en contacto con aguas sulfatadas y también para estructuras de concreto de gran masa, por presentar baja variación de volumen y por consiguiente menor riesgo de fisuracion y agrietamiento.
A los cementos con adición de puzolanas se les llama Cemento Portland Puzolanicos .Las puzolanas al igual que las escorias son resistentes a los sulfatos y desprenden bajo calor de hidratación; la reacción de hidratación es lenta.
Tanto las puzolanas como las escorias contienen sílice en forma reactiva; estos materiales finamente divididos y en presencia de agua reaccionan con el hidróxido de calcio desprendido en la hidratación del cemento, formando compuestos con propiedades cementantes de características similares al cemento portland.
Las resistencias alcanzadas con los cementos siderúrgicos y puzolanicos son tardias con respecto a las obtenidas con los cementos portland.
viernes, 9 de enero de 2009
Resistencia mecanica el Cemento y Fisuras
RESISTENCIA MECANICA DEL CEMENTO
La resistencia mecánica del cemento endurecido es la propiedad del material que tiene mayor influencia en los fines estructurales para los cuales se emplea.
Para medir la resistencia mecánica del cemento, se fabrican probetas de mortero, empleando arena normalizada de Otawa con una gradación abierta, compuesta por tres tamaños y con una proporción determinada de 2.75 partes de esta arena por una parte de cemento. Utilizando la cantidad de agua necesaria para que el mortero tenga una fluidez entre 110 y 115.
La norma ICONTEC 220 especifica el método para determinar la resistencia a la compresión en probetas de mortero. No se mide la compresión en probetas de concreto como sería lo más lógico, puesto que es la mayor y la más importante aplicación del cemento, pero existe dificultades en obtener agregados gruesos normalizados.
Para medir la resistencia mecánica del cemento, se fabrican probetas de mortero, empleando arena normalizada de Otawa con una gradación abierta, compuesta por tres tamaños y con una proporción determinada de 2.75 partes de esta arena por una parte de cemento. Utilizando la cantidad de agua necesaria para que el mortero tenga una fluidez entre 110 y 115.
La norma ICONTEC 220 especifica el método para determinar la resistencia a la compresión en probetas de mortero. No se mide la compresión en probetas de concreto como sería lo más lógico, puesto que es la mayor y la más importante aplicación del cemento, pero existe dificultades en obtener agregados gruesos normalizados.
RETRACCION Y FISURAS
En condiciones normales la pasta de cemento se contrae al endurecer; la mayor retracción ocurre en los primeros dos o tres meses de hidratación del cemento. En cementos normales esta retracción es del orden de 0.015%.
Las retracciones se originan cuando los esfuerzos y tensiones internas que se producen en proceso de fraguado y/o endurecimiento de la pasta de cemento son superiores a la resistencia de la propia masa.
Las retracciones pueden ser debidas a condiciones hidráulicas o a condiciones térmicas.
Las de orden hidráulico son motivadas por composición mineralógica del cemento, como:
· Alto contenido de silicato tricalcico
· Alto contenido de aluminato tricalcico
· Alto contenido de álcalis
· Fraguado y endurecimientos rápidos
· Bajo contenido de yeso.
Las de orden térmico se deben a:
· Finura del cemento
· Bajo poder de retención de agua por parte del cemento
· Alta dosificación del cemento
Cuando las retracciones son grandes pueden producir fisuras; sin embargo, existen causas ajenas al cemento que producen fisuramiento, como:
· Asentamiento o desplazamiento de la propia estructura.
· Deformaciones que experimenta el terreno de cimentación, por sobrecarga
· O debidas al medio ambiente, como son: la baja humedad relativa, altas temperaturas o vientos fuertes que producen desecación rápida del concreto fresco.
En condiciones normales la pasta de cemento se contrae al endurecer; la mayor retracción ocurre en los primeros dos o tres meses de hidratación del cemento. En cementos normales esta retracción es del orden de 0.015%.
Las retracciones se originan cuando los esfuerzos y tensiones internas que se producen en proceso de fraguado y/o endurecimiento de la pasta de cemento son superiores a la resistencia de la propia masa.
Las retracciones pueden ser debidas a condiciones hidráulicas o a condiciones térmicas.
Las de orden hidráulico son motivadas por composición mineralógica del cemento, como:
· Alto contenido de silicato tricalcico
· Alto contenido de aluminato tricalcico
· Alto contenido de álcalis
· Fraguado y endurecimientos rápidos
· Bajo contenido de yeso.
Las de orden térmico se deben a:
· Finura del cemento
· Bajo poder de retención de agua por parte del cemento
· Alta dosificación del cemento
Cuando las retracciones son grandes pueden producir fisuras; sin embargo, existen causas ajenas al cemento que producen fisuramiento, como:
· Asentamiento o desplazamiento de la propia estructura.
· Deformaciones que experimenta el terreno de cimentación, por sobrecarga
· O debidas al medio ambiente, como son: la baja humedad relativa, altas temperaturas o vientos fuertes que producen desecación rápida del concreto fresco.
jueves, 8 de enero de 2009
Fraguado del Cemento
FRAGUADO DEL CEMENTO
Al mezclar el cemento con el agua, se forma una pasta en estado plástico, en el cual la pasta es trabajable y moldeable, después de un tiempo que depende de la composición química del cemento, la pasta adquiere rigidez; es conveniente distinguir entre el fraguado y el endurecimiento, pues este último se refiere a resistencia de una pasta fraguada. El tiempo que transcurre desde el momento que se agrega el agua, hasta que la pasta pierde viscosidad y eleva su temperatura se denomina “tiempo de fraguado inicial”, e indica que la pasta esta semidura y parcialmente hidratada. Posteriormente la pasta sigue endureciendo hasta que deja de ser deformable con cargas relativamente pequeñas, se vuelve rígida y llega al mínimo de temperatura; el tiempo trascurrido desde que se echa el agua hasta que llega al estado descrito anteriormente se denomina “tiempo de fraguado final”, e indica que el cemento se encuentra aun mas hidratado (no totalmente) y la pasta ya esta dura. A partir de este momento empieza el proceso de endurecimiento y la pasta ya fraguada va adquiriendo resistencia.
La determinación de los tiempos de fraguado es arbitraria y da una idea del tiempo disponible para mezclar, trasportar, colocar, vibrar y apisonar los concretos y morteros de una obra así como el tiempo necesario para transitar sobre ellos y el tiempo para empezar el curado.
La medida de los tiempos de fraguado se hace en el laboratorio siguiendo los métodos de la norma ICONTEC 109 mediante las agujas de Gillmore y la norma ICONTEC118 mediante el aparato de Vicat.
Al mezclar el cemento con el agua, se forma una pasta en estado plástico, en el cual la pasta es trabajable y moldeable, después de un tiempo que depende de la composición química del cemento, la pasta adquiere rigidez; es conveniente distinguir entre el fraguado y el endurecimiento, pues este último se refiere a resistencia de una pasta fraguada. El tiempo que transcurre desde el momento que se agrega el agua, hasta que la pasta pierde viscosidad y eleva su temperatura se denomina “tiempo de fraguado inicial”, e indica que la pasta esta semidura y parcialmente hidratada. Posteriormente la pasta sigue endureciendo hasta que deja de ser deformable con cargas relativamente pequeñas, se vuelve rígida y llega al mínimo de temperatura; el tiempo trascurrido desde que se echa el agua hasta que llega al estado descrito anteriormente se denomina “tiempo de fraguado final”, e indica que el cemento se encuentra aun mas hidratado (no totalmente) y la pasta ya esta dura. A partir de este momento empieza el proceso de endurecimiento y la pasta ya fraguada va adquiriendo resistencia.
La determinación de los tiempos de fraguado es arbitraria y da una idea del tiempo disponible para mezclar, trasportar, colocar, vibrar y apisonar los concretos y morteros de una obra así como el tiempo necesario para transitar sobre ellos y el tiempo para empezar el curado.
La medida de los tiempos de fraguado se hace en el laboratorio siguiendo los métodos de la norma ICONTEC 109 mediante las agujas de Gillmore y la norma ICONTEC118 mediante el aparato de Vicat.
FALSO FRAGUADO
Con este nombre se conoce al endurecimiento prematuro y anormal del cemento, que se presenta dentro de los primeros minutos que sigue a la adición del agua y difiere del fraguado relámpago porque no presenta desprendimiento de calor; además, al volver a mezclar la pasta sin agregarle agua se restablece la plasticidad y fragua normalmente sin pérdida de resistencia.
Este fenómeno se debe a las temperaturas altas (mayores de 100°C) en la molienda, que ocasionan deshidratación parcial o total del retardador que es el yeso. Si la operación de falso fraguado se presenta en la mezclada del concreto, se debe prolongar el tiempo de mezclado y no debe agregarse más agua, porque se altera la relación agua-cemento.
Con este nombre se conoce al endurecimiento prematuro y anormal del cemento, que se presenta dentro de los primeros minutos que sigue a la adición del agua y difiere del fraguado relámpago porque no presenta desprendimiento de calor; además, al volver a mezclar la pasta sin agregarle agua se restablece la plasticidad y fragua normalmente sin pérdida de resistencia.
Este fenómeno se debe a las temperaturas altas (mayores de 100°C) en la molienda, que ocasionan deshidratación parcial o total del retardador que es el yeso. Si la operación de falso fraguado se presenta en la mezclada del concreto, se debe prolongar el tiempo de mezclado y no debe agregarse más agua, porque se altera la relación agua-cemento.
Los Factores que mas inciden en los Tiempos de Fraguado
· Composición química del cemento
· Finura del cemento; entre mas fino sea, es mayor la velocidad de hidratación
· Mientras mayor sea la cantidad de agua de amasado, dentro de ciertos limites, mas rápido es el fraguado.
· A menor temperatura ambiente, las reacciones de hidratación son mas lentas.
La norma ICONTEC 121 determina los tiempos de fraguado del cemento portland.
· Finura del cemento; entre mas fino sea, es mayor la velocidad de hidratación
· Mientras mayor sea la cantidad de agua de amasado, dentro de ciertos limites, mas rápido es el fraguado.
· A menor temperatura ambiente, las reacciones de hidratación son mas lentas.
La norma ICONTEC 121 determina los tiempos de fraguado del cemento portland.
miércoles, 7 de enero de 2009
Propiedades Fisicas y Mecanicas del Cemento
PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DEL CEMENTO PORTLAND
Las propiedades físicas y mecánicas del cemento portland se miden mediante ensayos realizados en el cemento puro, en la pasta o en el mortero y muestran la calidad del cemento si se comparan los resultados con las especificaciones de la norma ICONTEC 121.
PESO ESPECÍFICO
La densidad o peso especifico se define como la relación de peso a volumen; su valor varía entre 3.08 a 3.20 gr/cm3 para el cemento portland tipo 1, pero el cemento que tiene adiciones tiene un peso especifico menor porque el contenido de clinker es menor.
El peso especifico del cemento no indica la calidad del cemento, pero se emplea en el diseño y control de mezclas de concreto; sin embargo un peso especifico bajo y una finura alta indican que el cemento tiene adiciones.
La norma ICONTEC 221 Indica el procedimiento para determinar el peso especifico del cemento.
El peso especifico del cemento no indica la calidad del cemento, pero se emplea en el diseño y control de mezclas de concreto; sin embargo un peso especifico bajo y una finura alta indican que el cemento tiene adiciones.
La norma ICONTEC 221 Indica el procedimiento para determinar el peso especifico del cemento.
SUPERFICIE ESPECIFICA (finura)
La finura del cemento es una de las propiedades físicas más importantes del cemento, ya que está directamente relacionada con la hidratación del mismo.
La hidratación de los granos de cemento ocurre del exterior hacia el interior; luego el área superficial de la partícula de cemento constituye el material de hidratación, y el tamaño de los granos (su finura) tiene gran influencia en la velocidad de hidratación, en el desarrollo de calor, en la refracción y en el aumento de resistencia con la edad.
Cuando el cemento es muy fino endurece más rápido y por tanto desarrolla alta resistencia en menor tiempo; sin embargo libera mayor cantidad de calor y por ende aumenta la retracción y la susceptibilidad a la figuración, además una molienda fina aumenta los costos de producción y hace que el cemento sea susceptible a hidratarse con la humedad ambiental, por lo que su vida útil es más corta.
Un grano fino exuda menos que un grano grueso porque retiene mejor el agua al tener mayor superficie de hidratación.
La finura se expresa por el área superficial de las partículas contenidas en un grano de cemento y se llama superficie específica; se mide en cm2/gr.
En el laboratorio la densidad se puede medir de dos maneras:
Por tamizados en tamices No100 (149) y No 200 (79) siguiendo la norma ICONTEC No 226
La finura se mide en el laboratorio mediante el aparato de permeabilidad al aire de Blaine, siguiendo la norma ICONTEC No 33. El método consiste en determinar la permeabilidad del aire de una capa de cemento y se basa en el hecho de que la cantidad y el tamaño de los poros de una muestra de determinada densidad son funciones del tamaño de las partículas y de su distribución granulométricas.
La hidratación de los granos de cemento ocurre del exterior hacia el interior; luego el área superficial de la partícula de cemento constituye el material de hidratación, y el tamaño de los granos (su finura) tiene gran influencia en la velocidad de hidratación, en el desarrollo de calor, en la refracción y en el aumento de resistencia con la edad.
Cuando el cemento es muy fino endurece más rápido y por tanto desarrolla alta resistencia en menor tiempo; sin embargo libera mayor cantidad de calor y por ende aumenta la retracción y la susceptibilidad a la figuración, además una molienda fina aumenta los costos de producción y hace que el cemento sea susceptible a hidratarse con la humedad ambiental, por lo que su vida útil es más corta.
Un grano fino exuda menos que un grano grueso porque retiene mejor el agua al tener mayor superficie de hidratación.
La finura se expresa por el área superficial de las partículas contenidas en un grano de cemento y se llama superficie específica; se mide en cm2/gr.
En el laboratorio la densidad se puede medir de dos maneras:
Por tamizados en tamices No100 (149) y No 200 (79) siguiendo la norma ICONTEC No 226
La finura se mide en el laboratorio mediante el aparato de permeabilidad al aire de Blaine, siguiendo la norma ICONTEC No 33. El método consiste en determinar la permeabilidad del aire de una capa de cemento y se basa en el hecho de que la cantidad y el tamaño de los poros de una muestra de determinada densidad son funciones del tamaño de las partículas y de su distribución granulométricas.
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