LA TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN
En este capítulo continuaremos con los materiales para fabricar hormigón.
09/07/2015
Fuente: Boletín Técnico de la Construcción Notrasnoches
Autor: Bernardo Paez Catalán. Constructor Civil PUC.
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MATERIALES PARA FABRICAR HORMIGÓN
CEMENTO
Generalidades
El cemento es un polvo finísimo de color gris que mezclado con agua forma una pasta que endurece tanto bajo agua como al aire. Por la característica de endurecer con y bajo agua, el cemento es definido como un conglomerante hidráulico.
La velocidad del endurecimiento depende de la temperatura.
Cemento Portland
El componente básico que le proporciona la propiedad hidráulica es el clinquer Portland, producto mineralizado obtenido por calcinación entre 1400° y 1500°C de minerales calizos-arcillosos o mezclas proporcionadas de calizas y arcillas.
La composición química del clinquer está determinada aproximadamente por:
Alrededor de un 95% de cuatro fases mineralizadas y una fase vítrea.
Alrededor de un 5% de compuestos menores ocluidos en las fases anteriores.
Las fases mineralizadas son
3CaO·SiO2 : (C3S) : silicato tricálcico
2CaO·SiO2 : (C2S) : silicato dicálcico
3CaO·Al2O3 : (C3A) : aluminato tricálcico
4CaO·Al2O3·Fe2O3 : (C4AF) : aluminio-ferrito tetracálcico
La fase vítrea es una solución amorfa de composición molecular variable de C3A y C4AF. Los componentes menores son MgO, K2O, NaO, SO3, Ti O2, Mn2 O3, residuos insolubles y otros.
La proporción en que se encuentran las faces mineralizadas y vítrea depende de la composición de las materias primas, de la temperatura de cocción y de la velocidad de enfriamiento, dando origen a cementos de distintos comportamientos.
El clinquer desarrolla su hidraulicidad en forma casi instantánea, por lo cual para regular su uso a tiempo adecuados en las obras, se le muele junto con mineral de yeso. La mezcla de clinquer y hasta 3% de mineral de yeso constituye el cemento Portland Clásico.
CEMENTOS CON ADICIONES
Algunos productos naturales o artificiales adicionados al clinquer dan cementos Portland especiales que, además de mantener las propiedades típicas del Portland puro (fraguado y resistencia), poseen propiedades especialmente relacionadas con la durabilidad y la resistencia química. Entre los productos más conocidos y utilizados están las puzolanas, las cenizas volantes y las escorias básicas granuladas de alto horno.
La norma NCh 161 Of. 68 fija los requisitos que deben cumplir las puzolanas, en tanto que las escorias están definidas en la norma NCh 148 Of. 68, la que, además, establece las proporciones máximas en que se pueden mezclar con el clinquer Portland.
El uso de estos productos se basa en el hecho de que tienen una alta reactividad química latente que se activa durante la hidratación del clinquer a temperatura ambiente, como sigue:
- En el caso de las puzolanas y cenizas volantes, estos productos fraguan y endurecen al combinarse químicamente con las cal hidratada - Ca (OH) 2 - liberada del clínquer durante su hidratación.
-En el caso de las escorias, por tener una composición química de cal -sílice- alúmina algo parecida al clínquer, la presencia de la cal hidratada del clinquer es sólo un activador inicial de los fenómenos del fraguado y endurecimiento.
Los fenómenos del fraguado y endurecimiento son la consecuencia de la hidratación del cemento debido a la reacción química del agua con las fases mineralizadas del clínquer.
La hidratación es un proceso complejo que se alarga en el tiempo y se manifiesta por un progresivo espesamiento y rigidización de la mezcla.
Aunque el proceso es uno solo, se acostumbra denominarlo con dos nombres típicos:
El fraguado. Al mezclar el cemento con el agua resulta una pasta blanda plástica, que permanece en ese estado durante un tiempo que depende del tipo de cemento luego empieza a aumentar la viscosidad de las pasta hasta hacerse indeformable. Pueden distinguirse dos etapas, según un procedimiento normalizado:
-Fraguado inicial, caracterizado por un aumento brusco de la viscosidad con una elevación de la temperatura, se determina por un grado de penetración de una aguja en la pasta.
-Fraguado final, la pasta rigidiza haciéndose indeformable, se determina por la oposición a la penetración.
El endurecimiento. La pasta rígida desarrolla resistencias mecánicas que aumentan con regularidad a medida que transcurre el tiempo.
El tiempo de fraguado se mide en la pasta normal que lleva una cantidad de agua (agua con consistencia normal) que es típica para cada cemento. Para la medición se utiliza un equipo normalizado conocido como aparato de Vicat, según la Norma NCh 152 Of. 70.
La resistencia del cemento se mide en el mortero normal constituido por una mezcla de:
1 parte en peso del cemento
3 partes en peso de arena normal
0,5 partes de agua
La arena normal tiene una calidad y una granulometría especificadas. Su abastecimiento proviene de la zona de San Sebastián.
Con la mezcla se confeccionan probetas de dimensión 40x40x160 mm que se ensayan primero a flexotracción, y los trozos resultantes a compresión en una sección de 40x40 mm, según Norma NCh 158 Of. 67.
Otras características que definen la calidad de un cemento son:
-La finura, expresada como superficie específica (Blaine) medida en cm²/g.
-La expansión, expresada como aumento de longitud de una probeta de 25x25x250 mm después de someterla a presión y temperatura en autoclave.
Cuando un cemento cumple con los requisitos que fija la Norma NCh 148 Of. 68, está en condiciones de ser usado en la generalidad de las obras de hormigón.
En el próximo artículo nos referiremos a la clasificación de los cementos en Chile, los áridos sus requisitos concepto de banda granulométrica.
