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1 .1 EL CEMENTO

 

Generalidades

El cemento es un ligante hidráulico, o sea una sustancia que mezclada con el agua, está en condiciones de endurecer ya sea en el aire, como debajo del agua. La piedra de cemento en vía de formación presenta resistencias elevadas y no se disuelve en el agua. En Argentina los cementos responden a las exigencias de las normas IRAM.
Historia
Los romanos utilizaban en la antigüedad una mezcla hidráulica compuesta de calcáreos arcillosos con agregados de puzolanas o bien harina de laterita. Con los agregados apropiados, ellos estaban en condiciones de producir el Opus Caementitium o“cemento romano”, precursor de nuestro hormigón y que dio origen al término cemento.
 
En 1824, el ingles J.Aspin, elaboró y patentó un producto similar al cemento, obtenido mediante la cocción de una mezcla de calcáreos y arcilla finamente molida. Este ligante permitiría confeccionar un hormigón similar al obtenido con la piedra Pórtland (calcáreo muy resistente de la isla de Portland) comúnmente utilizado en Inglaterra para la construcción. De aquí la denominación “ Cemento Portland”.

 

Fabricación 

La fabricación del cemento Portland consiste en la preparación de una mezcla de materias primas con granulometría definida, sometida a cocción hasta el umbral del punto de fusión y finalmente molida a polvo fino y reactivo: el cemento.
Globalmente se puede distinguir cuatro etapas en la fabricación del cemento:
1. Extracción y triturado de la materia prima: Para producir una tonelada de cemento es necesario utilizar por lo menos una tonelada y media de materia prima -calcáreos- y arcilla que liberan agua y dióxido de carbono durante la cocción. La piedra bruta es pretriturada en la cantera hasta el tamaño de un puño.
2. Mezclado y reducción de la materia prima hasta una finura similar a la de la harina: Esta etapa prevé el mezclado de las diversas materias primas en las proporciones correspondientes a la composición química óptima. El material que se encuentra en el molino a bolas o vertical es simultáneamente secado y triturado en fino polvo. A la salida se obtiene la harina cruda que será mezclada en los silos de homogeneización hasta la obtención de una composición uniforme.

3. Cocción de la Harina y transformación del clinker: El proceso de cocción a una temperatura de aproximadamente 1.450­ºC es la operación principal en la fabricación del cemento. Antes de entrar en el horno rotativo, la harina pasa a través de un cambiador térmico y se calienta a casi 1.000ºC. A la salida el material se presenta bajo la forma de clinker incandescente que será rápidamente enfriado al aire. Los combustibles utilizados son: carbón, petróleo, gas natural y, cada vez más frecuentemente, materiales recuperados como solventes, aceites usados o neumáticos viejos.

4. Molienda del clinker con yeso y aditivos: Para obtener el material reactivo deseado, el clinker es molido en la unidad de molienda con una pequeña cantidad de yeso que actúa como regulador de fraguado.

Según el tipo de cemento se agregan al clinker, durante la molienda, compuestos minerales (calcáreos, puzolanas, escorias de alto horno, cenizas volantes) para formar los llamados cementos Portland con adiciones.

 

clinker

Imagen Clinker - La materia prima se calienta hasta formar el clinker
el cual se muele después con yeso para formar el cemento

 

 


Control de calidad del cemento

La calidad de los cementos argentinos está garantizada por un triple procedimiento:

 

·Control interno de la fabricación.

·Certificación oficial del sistema de gestión de calidad.

·Control por medio de un organismo externo.

 

Control interno de la fabricación 

En todas las fases de la fabricación, desde la cantera hasta la expedición, se toman y analizan muestras. Una cuidadosa vigilancia de la producción, garantiza una calidad elevada y constante.

El tratamiento estadístico de los resultados de los muestreos al momento de la expedición, debe responder constantemente a las exigencias previstas en la norma IRAM.

 

Sistema de gestión de la calidad 

La producción de los cementos argentinos responde a un sistema de calidad y de management certificado según las normas ISO de la serie 9000.

 

Órgano externo de control

El control interno de la fabricación se complementa con un órgano independiente de control externo. Este control es efectuado con muestras tomadas ad hoc en la cementera y actualmente es llevado a cabo por el CECON ( INTI ).


 

Los tipos de cemento y su composición según la norma IRAM 50.000 (Norma Argentina)
La norma IRAM 50.000 clasifica los cementos en categorías indicadas en la tabla 1.1.1.a

 

TIPO DE CEMENTO
Nomenclatura
Composición (g/100g)
 
Clinker +

Sulfato de calcio

Puzolana

(P)

Escoria

(E)

Filler calcáreo

(F)

Cemento portland normal
CPN
100-90
 
0-10
 
Cemento portland con “filler” calcáreo
CPF
99-80
 
 
1-20
Cemento portland con escoria
CPE
89-65
 
11-35
 
Cemento portland compuesto
CPC
98-65
Dos o más, con P+E+F<=35
Cemento portland puzolánico
CPP
85-50
15-50
   
Cemento de alto horno
CAH
65-25
 
35-75
 
             

Tabla 1.1.1.a. Composición de los cementos según la norma IRAM 50.000 (Norma Argentina)

 

 

Para ciertas aplicaciones, puede resultar conveniente emplear cementos que posean determinadas propiedades especiales, según el siguiente listado definido en la norma IRAM 50.001 ( tabla 1.1.1.b)

Denominación
Designación
de Alta Resistencia Inicial
ARI
Moderadamente Resistente a los Sulfatos
MRS
Altamente Resistente a los Sulfatos
ARS
de Bajo Calor de Hidratación
BCH
Resistente a la reacción Alcali-Agregado
RRAA
Blanco
B

Tabla 1.1.1.b Cementos con propiedades especiales

 

Las categorías de resistencia 

Los cementos están divididos en tres categorías de resistencia caracterizadas por los valores30,40, 50, según tabla 1.1.2.

 

Clase de

Resistencia

Resistencia a la Compresión (MPa)
Método de

Ensayo

2 días
7 días
28 días
C P 30
--
Mín. 16
Mín. 30
Máx 50
IRAM 1622
C P 40
Mín. 10
--
Mín. 40
Máx 60
C P 50
Mín. 20
--
Mín. 50
--

Tabla 1.1.2

Categoría de resistencia de los cementos según la norma IRAM 50.000

En todos los casos, los valores de resistencia obtenidos a los 28 días deberán ser mayores que los obtenidos a los 2 días y a los 7 días.

 

Hidratación del cemento

El cemento mezclado con agua reacciona hidratándose. Esta reacción libera una cierta cantidad de calor y provoca el progresivo endurecimiento de la pasta de cemento.

La hidratación proporciona esencialmente dos productos principales. (Fig. 1.1.5):

·Agujas (silicatos de calcio hidratados o CSH) de lento crecimiento con tendencia pronunciada a la compactación, responsable de la formación de una matriz densa y resistente.

·Pequeñas placas de hidróxido de calcio (Ca(OH)2), muy alcalinas, sin aporte de resistencia pero adecuadas para proteger a la armadura de la corrosión.

 

 
Fig. 1.1.5 Piedra de cemento endurecida observada al microscopio de barrido electrónico (SEM).

 

Almacenamiento y conservación del cemento 

El cemento puede conservarse indefinidamente,sin deteriorarse, en la medida en que esté protegido de la humedad, incluyendo la existente en el aire. En las plantas de hormigón, en las obras y en el transporte de larga duración, el cemento tiende a deteriorarse, por lo que deben observarse ciertas precauciones para su almacenamiento.

 

Cemento en bolsas

El almacenamiento del cemento embolsado debe hacerse en un depósito cerrado impermeable. Se recomienda observar las siguientes reglas:

·Apilar las bolsas sobre una plataforma elevada sobre el piso del local y separar las pilas de las paredes.

·Apilar las bolsas de modo de minimizar la circulación de aire entre ellas.

·Cubrir las pilas con láminas de plástico resistente.

·Almacenar las bolsas de modo de ir utilizándolas en el mismo orden en que se las fue recibiendo.

·Evitar periodos de almacenamiento superiores a los 60 días.

·No arrojar las bolsas desde lo alto ni arrastrarlas por el piso.

·Las bolsas inferiores pueden presentar grumos blandos de compactación.

 

Cemento a granel 

El cemento almacenado en los grandes silos de las plantas de cemento de distribución puede permanecer largos períodos sin deteriorarse.

Para minimizar la formación de grumos duros durante el transporte y almacenamiento a granel, se recomienda:

 

·Inspeccionar periódicamente la estanqueidad de las compuertas cerradas de los vehículos de trasporte a granel.

·Mantener las compuertas cerradas cuando no se las usa.

·Usar sistemas de aire comprimido con trampas de agua.

·Inspeccionar regularmente los silos por posibles grumos o pegas.

 

Indicaciones de seguridad 

El cemento es un ligante hidráulico. En contacto con el agua o con la humedad se produce una reacción alcalina. Dentro de lo posible se debe evitar el contacto con la piel. En el caso de contactos con los ojos, enjuagar inmediatamente con abundante agua y consultar al medico.

 

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