Aglomerantes

CAPITULO II

AGLOMERANTES

II.- DEFINICIÓN

Material que puede contener a otro, sin necesidad que exista reacción entre ellos y que pasan a formar un conjunto. También se puede afirmar que es un compuesto (de una o varias sustancias), y que tiene la capacidad de endurecimiento en presencia de agua y que actúan uniendo materiales heterogéneos. Tienen por lo tanto la propiedad de adherir diferentes materiales sueltos hasta originar nuevos. En la construcción necesitamos utilizar estos materiales a fin de permitirnos aglomerar diferentes materiales de construcción a fin de lograr la edificación

2.1 CLASIFICACION

De acuerdo a su composición Química:

• Orgánicos: Resinas, polímeros en general

• Inorgánicos: Yesos, cales, cementos , puzolanas etc.

De acuerdo a su forma de reacción:

• Térmicos: Cuando adquiere resistencia por enfriamiento

• Poliméricos: Cuando adquiere resistencia por reacciones de polimerización

• Hidráulicos: Cuando adquieren resistencias en presencia de agua.

De acuerdo a su fragua :

• Aéreos

Aquellos que fraguan y adquieren cohesión y dureza en un medio seco ejemplo: el barro, yeso, la cal aérea , etc.

Dentro de los aglomerantes a base de barro se tienen : adobe, tapial Quincha etc.

• Hidráulicos

Además de fraguar en un ambiente seco también pueden hacerlo en un medio húmedo e incluso sumergidos en el agua Ejemplo: Cemento, cal hidráulica .

De acuerdo a su procedencia:

• Naturales

Provenientes de la calcinación de rocas naturales ejemplo: De la calcinación de las rocas calizas se obtienen las cales ,los cementos naturales obtenidos de la cocción de las rocas margas ( arcilla y caliza ),el yeso etc.

• Artificiales

Obtenidos a partir de la cocción de piedras de composición conocida y dosificada ejemplo: cementos artificiales obtenidos de la caliza, arcilla y yeso.

• Hidrocarbonados

Aquellos que endurecen cuando se calientan ejemplo: el betún ,el alquitrán etc.

I.-CEMENTOS

1.1 Antecedentes Históricos

El uso de los cementos empezó en la más remota antigüedad y ha sufrido una evolución errática para llegar al presente estado de técnica. Los antiguos egipcios usaban un cemento que se fabricaba por un proceso de calcinación, siendo de esta manera la primera contribución a esta industria. Los romanos aumentaron el conocimiento y las técnicas adquiridas por los pueblos anteriores llevando los trabajos de ingeniería civil, incluyendo el uso del hormigón, a un nivel relativamente complicado. Los primeros morteros consistían en cal hidráulica a la que agregaban ceniza volcánica.

En el siglo 18, un ingeniero inglés John Smeaton, quizá el primer hombre al que se le pudiera llamar ingeniero civil, estudió los cementos. Hizo este estudio cuando fue comisionado para reconstruir el faro de Eddystone , encontrando que unas calizas arcillosas parecían producir el mejor cemento hidráulico. En realidad el primer cemento portland, un pariente lejano del portland que conocemos ahora, se le acredita con mayor frecuencia a Joseph Aspdin.

En 1824 Aspdin ,obtuvo una patente británica para fabricar un producto al que llamó específicamente cemento portland. La importancia del trabajo de Aspdin, es que las temperatura usadas para la calcinación, fueron sobre el punto de fusión, combinando de esta forma casi toda la cal (CaO) libre y llegando a un producto superior.

Otros investigadores, a fines del siglo 19 empezaron a estudiar la composición química del cemento, Le Chatelier descubrió que, el silicato de tricálcico era el principal componente del cemento. Otras investigaciones, en el campo de la aplicación del cemento, publicada en 1917 por Duff Abrams, conocida como efectos de la relación agua-cemento en la resistencia, es la más valiosa de las contribuciones, a la tecnología del hormigón.

Cronológicamente se pueden mencionar algunos hitos importantes :

En 1824, Joseph Aspdin; patento el cemento Pórtland (vía húmeda).

En 1840, primera fabricación del cemento en el mundo.

En 1845, Isaac Jonson; clinkerizacion (calcinación de la caliza mas arcilla)

En 1867; se hacen las primeras losas con acero embebido en el concreto (concreto armado)

En 1868, se inicia la exportación de cemento de Inglaterra a Estados Unidos

En 1871, se empieza la producción de cemento en Estados Unidos.

En 1886, se inicia el uso de hornos rotatorios en la producción del clinker.

En 1890, se adiciona yeso para retardar la fragua.

1.2 Definiciònes

Pasta : está compuesta de: cemento, agua y aire = C + Agua+ aire

Mortero: se obtiene agregando arena a la pasta = C + Agua + Arena + aire

Concreto (Hormigón) : mezcla de mortero con grava = C + Agua + Arena + piedra + aire

Aditivo: sustancia que se agrega al hormigón, para modificar sus propiedades, tanto en estado fresco como endurecido.

Cementos:

Según la Norma Técnica Peruana, el cemento Pórtland es un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del Clinker compuesto esencialmente por silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas sulfato de calcio como adición durante la molienda, Es decir:

Cemento Pórtland = Clinker Pórtland + Yeso

El Clinker Pórtland es un producto semiacabado de forma de piedras negruzcas de tamaños de ¾” aproximadamente, obtenido de la calcinación de una mezcla de materiales calcáreos y arcillosos en proporciones convenientes, hasta llegar a una fusión incipiente (Clinkerización) a 1450 °C.

Está compuesto químicamente por Silicatos de calcio, aluminatos de calcio, ferro aluminatos de calcio y otros en pequeñas cantidades, los cuales se forman por la combinación del Óxido de Cálcio (CaO) con los otros óxidos: dióxido de silicio (SiO2) , óxido de aluminio (A12O3) y óxido férrico (Fe2O3).

El Clìnker Pórtland se enfría rápidamente y se almacena en canchas al aire libre.

El cemento Pórtland es un polvo muy fino de color verdoso. Al mezclarlo con agua forma una masa (pasta) muy plástica y moldeable que luego de fraguar y endurecer, adquiere gran resistencia y durabilidad.

1.3 Materias primas del cemento Pórtland

Las principales materias primas necesarias para la fabricación de un cemento Pórtland son:

a. Materiales calcáreos: Deben tener un adecuado contenido de carbonato de calcio (Co3Ca) que será entre 60% a 80%, y no deberá tener mas de 1.5% de magnesia. Aquí tenemos a las margas, cretas v calizas en general estos materiales suministran el óxido de calcio o cal.

b. Materiales arcillosos: Deben contener sílice en cantidad entre 60% y 70%. Estos materiales proveen el dióxido de silicio o sílice y también el óxido de aluminio o alúmina, aquí tenemos a las pizarras, esquistos y arcillas en general.

c. Minerales de fierro: Suministran el óxido férrico en pequeñas cantidades. En algunos casos éstos vienen con la arcilla.

d. Yeso: Aporta el sulfato de calcio.

Nota: El yeso se añade al Clinker para controlar (retardar y regular) la fragua. Sin el yeso, el cemento fraguaría muy rápidamente debido a la hidratación violenta del aluminato tricálcico y el ferro aluminato tetracálcico.

1.4 Composición Química

a. Componentes Químicos

Los componentes químicos del cemento Pórtland se expresan por el contenido de óxidos, en porcentajes. Los principales óxidos son: la cal, sílice, alúmina y el óxido férrico, siendo el total de éstos del 95% al 97%. En pequeñas cantidades también se presentan otros óxidos: la magnesia, el anhídrido sulfúrico, los álcalis y otros de menor importancia. Así tenemos:

Oxido Componente Porcentaje Típico Abreviatura

CaO 58% - 67% C

SiO2 16% - 26% S

Al2O3 4% - 8% A

Fe2O3 2% - 5% F

SO3 0.1% - 2.5%

MgO 1% - 5%

K2O y Na2O 0% - 1%

Mn2O3 0% - 3%

TiO2 0% - 0.5%

P2O5 0% - 1.5%

Pérdida x Calcinación 0.5% - 3%

b. Compuestos Químicos

Los compuestos químicos formados por la combinación de los óxidos entre si por la cocción a altas temperaturas. Los principales compuestos que constituyen aproximadamente el 95% del cemento, también se presentan en menores cantidades, otros compuestos secundarios.

Designación Fórmula Abreviatura Porcentaje

Silicato tricálcico 3CaO.SiO2 C3S 30% a 50%

Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 C2S 15% a 30%

Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 C3A 4% a 12%

Ferro aluminato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 8% a 13%

Cal libre CaO

Magnesia libre (Periclasa) MgO

1.5 Propiedades de los compuestos principales

a. Silicato Tricálcico (C3S)

• Es el más importante de los compuestos del cemento

• Determina la rapidez o velocidad de fraguado

• Determina la resistencia inicial del cemento

• El calor de hidratación es equivalente a 120 cal/gr. Este compuesto tiene mucha importancia en el calor de hidratación de los cementos

• Contribuye una buena estabilidad de volumen

• Contribuye a la resistencia al intemperismo

b. Silicato Dicálcico (C2S)

• Es el segundo en importancia

• Endurece

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