Materiales De Ingenieria CEMENTOS "Portland"

1. ¿Cuáles tipos de cementos (diferentes al portland) existen en el mundo y cuál es su aplicación?

Se pueden agrupar en dos grandes familias, tipos básicos de cementos:

1. De origen arcilloso, obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporción 1 a 4 aproximadamente.

2. De origen puzolánico, la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico.

Son diferentes en su composición, sus propiedades de resistencia durabilidad y por lo tanto por sus usos. Su composición química se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a través del cocido de calcáreo, arcilla y arena, se muele finamente, se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Eco material CEMENTO PUZOLANICO CP40. Se utiliza en climas cálidos, en la colocación de grandes cantidades y especialmente en elementos donde se requiere impermeabilidad alta y durabilidad.

Cemento Siderúrgico. La puzolana en estos cementos es sustituida por ceniza de carbón proveniente de centrales termoeléctricas, escoria de fundición o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Tiene mala resistencia a las aguas agresivas y desarrolla mayor calor durante el fraguado; presenta alta alcalinidad natural que hace más resistente a la corrosión atmosférica causada por los sulfatos y una alta temperatura al fraguado.

Cemento de Fraguado Rápido Cemento Romano o Prompt natural. Se caracteriza por iniciar su fraguado a los pocos minutos después de hecha la pasta. Su producción es similar al cemento portland con temperaturas menores a 1000 y 1200 grados centígrados, es apropiado para trabajos menores por su rápido fraguado no permitiendo su manejo, se consigue resistencias muy altas aproximadamente a las 3 horas entre 8 y 10 Mpa.

Cemento Aluminoso o Cemento Fundido. Se produce a partir de la Bauxita con impurezas de óxido de hierro, óxido de titanio, óxido de silicio, óxido de calcio y carbonato de calcio. Buena resistencia a agentes químicos, resistente a altas temperaturas, resistencia elevada que disminuye con el tiempo o conversión interna, con el tiempo se convierte en poroso, no se usa en armaduras pre-tensados. Se recomienda su uso en hormigón refractario, reparaciones rápidas, se usa en alcantarillados, zonas de vertidos industriales, terrenos sulfatados, ambientes marinos, como mortero o construcciones refractarias y carreteras .

2. Resuma la historia del cemento Portland resaltando las fechas y los personajes que han contribuido al desarrollo del material.

En la antigua Grecia se emplearon pastas y morteros elaborados con arcilla o greda, yeso y cal para unir mampuestos en las edificaciones. Se utilizaban tolvas volcánicas extraídas de la isla de Santorini, los primeros cementos naturales en el siglo I a.C. se empezó a utilizar en Roma que ha resistido la inmersión en aguas marinas por siglos. Su composición de cenizas volcánicas obtenidas en Pozzuoli, cerca del Vesubio. En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentación de un faro en el acantilado de Eddy Stone, en la costa Cornwall, empleando un mortero de cal calcinada. El siglo XIX Joseph Aspdin y James Parker llevaron en 1824 el Portland Cement llamado así por su color gris verdoso oscuro similar a la piedra de Portland, Isaac Johnson en 1845 obtiene el prototipo del cemento moderno con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. En el siglo XX surge el auge de la industria del cemento debido a los experimentos de los químicos Franceses Vicat y Le Chaterier y el Alemán Michaelis que logran cemento de calidad homogénea. La invención del horno rotatorio para calcinación y el molino tubular y los métodos de transportar hormigón fresco ideados por Juergen Heinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907

3. ¿Cuáles son los compuestos del cemento portland y de acuerdo con éstos como determinan o influyen en las características y propiedades de los diferentes tipos de cementos portland.

Cemento Portland Común (tipo I)

El más empleado en la construcción destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se especifique una utilización de otro tipo. (Edificios, estructuras industriales, conjuntos habitacionales), donde no hay exposición a sulfatos en el suelo o en agua del subsuelo, se tiene especial cuidado por la cantidad de cal activa dentro de él ya que puede causar falta de solidez del cemento. Hoy contienen más C3S y mayor finura. Libera más calor de hidratación que otros tipos de cemento. Es el más común en Colombia, se conoce como cemento gris.

Cemento Portland tipo 1 especial (o modificado)

Es considerado como un cemento más resistente que el tipo 1, y generalmente es usado por las empresas constructoras.

Cemento modificado (Tipo II).

Se produce para obras que requieren poca generación de calor o un ataque moderado de sulfato. Este cemento es más destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos, o en dado caso, donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado. Por ejemplo es usado en zonas cercanas al mar. Puede ser usado en puentes y en tuberías de concreto.

Cemento Portland de endurecimiento rápido (Tipo III)

Similar al tipo I, igual desarrolla resistencia rápidamente, debido a su mayor contenido de C3S (hasta 70%) y su mayor finura. Su utilización está regida por la necesidad de iniciar labores sobre la superficie donde se colocó el concreto elaborado con este cemento. Es usado cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible, o en dado caso cuando es necesario desencofrar a los pocos días de vaciado. Generalmente utilizado en prefabricados, combinando rápido endurecimiento y buena resistencia.

Cemento Portland de bajo calor (tipo IV).

Se desarrolló en USA para la construcción de grandes represas de gravedad, bajo calor de hidratación, adquiere la mayor resistencia a mayor tiempo que el portland ordinario sin afectar la resistencia final. Requiere bajo calor de hidratación en que no deben producirse dilataciones durante el fraguado.

Cemento resistente al sulfato (Tipo V).

Bajo contenido de C3A que contrarresta el ataque del sulfato. Las sales más activas son el sulfato de magnesio y el sodio, el sulfato ataca si la estructura se moja y se seca constantemente. Es usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos, por ejemplo en canales, alcantarillas, obras portuarias, en general, construcciones que tienen constante contacto con el agua de mar.

Cementos Portland especiales de endurecimiento rápido.

Su producción basada en solicitudes especiales de endurecimiento súper rápido, alta resistencia se logra por su mayor finura y un mayor contenido de yeso, sus usos en pretensados y reparaciones.

Cementos con fraguado regulado se realizan con mezcla de cemento Portland y fluroaluminato de calcio, con retardador (ácido cítrico). De 1 a 30 min su fraguado.

Cemento Portland de alto horno (Tipo IS).

Se mezcla con escoria de alto horno granulado, desperdicio de fundición de hierro por su contenido de cal, sílice y alúmina, es semejante al tipo I, su resistencia es menor a edades tempranas pero se estabiliza con el tiempo, se recomienda para obras atacadas por salinas.

Puzolanas.

Material silicosos y aluminoso, por sí solo no posee propiedades cementantes pero en presencia de humedad, temperatura normal, reacciona con cal. Son cenizas volcánicas o pumicita, exquisitos de opalina y pedernal, tierra diatomácea calcinada, arcilla quemada y ceniza de combustible calcinada o fuel ash.

Cementos Portland-Puzolánicos.

Su hidratación lenta constituye una gran ventaja al igual que su bajo precio.

Alcanza su máxima resistencia durante un periodo largo .

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4. Elaborar una tabla no la normatividad en Colombia referente al cemento portland, incluyendo los ensayos de laboratorio

Normas NTC Título Objetivo Norma Invías Norma ASTM

NTC 30 Cemento Portland. Clasificación y nomenclatura Esta norma establece la clasificación y nomenclatura de los cementos Portland de acuerdo con sus cualidades y usos. ASTM C204

NTC 31 Ingeniería Civil y Arquitectura. Cemento Definiciones. Establece las definiciones para el cemento, algunas de sus propiedades, subproductos y componentes.

NTC 33 Ingeniería Civil y Arquitectura. Método para determinar la finura del cemento hidráulico por medio del aparato Blaine de permeabilidad del aire. Esta norma establece el método de ensayo para determinar la finura del cemento hidráulico por medio del aparato Blaine de permeabilidad al aire E302-07 ACTM C33

NTC 107 Cementos. Método para determinar la expansión en autoclave del cemento portland Esta norma establece el método de ensayo para determinar la expansión en autoclave de pastas de cemento hidráulico endurecido E-304 ASTM C151

NTC 108 Cementos. Extracción de muestras y cantidad de ensayos para cemento hidráulico. Esta norma establece los procedimientos para la extracción de muestras y para la determinación del número de ensayos de cemento hidráulico, después de que éste se ha producido y está listo para la venta al público E-732 ASTM C183

NTC 109 Cementos. Métodos para determinar los tiempos de fraguado del cemento Hidráulico por medio de las agujas de Gillmore Esta norma tiene por objeto establecer el método de ensayo para determinar los tiempos de fraguado de pastas de cemento hidráulico por medio de las agujas de Gillmore E-306

NTC 110 Método para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico Esta norma establece el método de ensayo para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico E-310-07 ASTM C187

NTC 112 Mezcla mecánica de pastas de cemento hidráulico y morteros de consistencia plástica. Esta norma establece el método para efectuar la mezcla mecánica de pastas de cemento hidráulico y morteros de consistencia plástica E-321-07 ASTM C305

NTC 117 Ingeniería civil y arquitectura. Cementos. Método de ensayos para determinar el calor de hidratación del cemento hidráulico Esta norma establece el método para determinar el calor de hidratación del cemento hidráulico midiendo la diferencia entre el calor de disolución del cemento anhídrido y el calor de disolución del mismo ASTM C186

NTC 118 Método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado del cemento hidráulico mediante el aparato de Vicat. Esta norma establece el método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado del cemento hidráulico mediante el aparato de vicat. E-305-07 ASTM C191

NTC 121 Ingeniería Civil y arquitectura. Cemento Portland. Especificaciones físicas y mecánicas Esta Norma Técnica se refiere a cementos hidráulicos para uso tanto general como especial. No hay restricciones sobre la composición del cemento o de sus componentes ASTM C1157

NTC 174 Concretos. Especificaciones de los agregados para concreto. Esta norma establece los requisitos de gradación y calidad para los agregados finos y gruesos, (excepto los agregados livianos y pesados) para uso en concreto

NTC 184 Cementos. Métodos de análisis químico de los cementos hidráulicos. Esta norma establece los métodos de análisis químico de los cementos hidráulicos. Se puede emplear cualquier método de comprobada precisión y sesgo aceptables para el análisis de los cementos hidráulicos, incluyendo los análisis para propósitos de verificación y certificación. E-311-07 ASTM C114

NTC 220 Determinación de la resistencia de morteros de cemento hidráulico usando cubos de 50 mm o 50,8 mm de lado. Está norma tiene por objeto la determinación de la resistencia a la comprensión de morteros de cemento hidráulico utilizando cubos de 50 mm ó 2 pulgadas de lado E-323-07 ASTM C 109/C109M

NTC 221 Ingeniería civil y arquitectura. Cementos. Método de ensayo para determinar la densidad del cemento hidráulico. Establece el método de ensayo para determinar la densidad del cemento hidráulico. Su principal utilidad está relacionada con el diseño y control de las mezclas de concreto E-307-07 ASTM C188

NTC 224 Método para determinar el contenido de aire en morteros de cemento hidráulico. Esta norma establece el método para determinar el contenido de aire de los morteros de cemento hidráulico bajo las condiciones aquí indicadas E-736 ASTM C185

NTC 225 Método de ensayo para determinar el fraguado rápido del cemento hidráulico (método mortero). Esta norma establece el método para determinar el fraguado rápido de morteros de cemento hidráulico. ASTM C359

NTC 226 Cementos, Método de ensayo para determinar la finura del cemento hidráulico por medio de los tamices de 75 um - No. 200 - y 150 um - No. 100. Establece el método de ensayo para determinar la finura del cemento hidráulico por medio de los tamices de 75um (no. 200) y de 150um (no. 100). E-220

NTC 294 Método de ensayo para determinar la finura del cemento hidráulico utilizando el tamiz 45 um (No. 325). Esta norma establece el método para determinar la finura del cemento hidráulico utilizando el tamiz de 45 um (No.325) E-214 ASTM C430

NTC 297 Cementos. Método de ensayo para determinar el fraguado rápido del cemento hidráulico (método de la pasta). Esta norma establece el método para determinar el fraguado rápido de pastas de cemento hidráulico. E308 ASTM C451

NTC 321 Ingeniería civil y arquitectura. Cemento Portland. Especificaciones químicas Esta norma establece requisitos químicos, las condiciones de empaque y rotulado.

NTC 597 Determinación de la finura del cemento portland por medio del turbidimetro. Contempla aparatos, muestras, procedimiento, cálculos e indicaciones complementarias. E-303

NTC 1514 Método de ensayo para determinar la expansión del cemento por medio de las agujas "Le Chatelier". Establece el método de ensayo para determinar la expansión del cemento, utilizando las agujas de "La Chatelier"

NTC 3330 Cementos. Método de ensayo para determinar el cambio longitudinal de morteros de cemento hidráulico expuestos a una solución de sulfatos Esta norma establece el método de ensayo para determinar el cambio longitudinal de barras de mortero sumergidas en una solución de sulfatos. E-744 ASTM C1012

NTC 3512 Cementos. Cuartos de mezclado, cámaras y cuartos húmedos y tanques para el almacenamiento de agua, empleados en los ensayos de cementos hidráulicos y concretos. Esta norma establece los requisitos que deben cumplir los cuartos de preparación de especímenes de pastas y morteros, las cámaras y los cuartos húmedos y los tanques para el almacenamiento de agua, utilizados para almacenar especímenes de pasta, mortero y concreto ASTM C511

NTC 3774 Ingeniería civil y arquitectura. Práctica estándar para la inspección petrográfica del concreto endurecido Esta norma esboza procedimientos para la inspección petrográfica de muestras de concreto endurecido. Las muestras examinadas pueden ser tomadas de construcciones de concreto, pueden ser productos de concreto o porciones de ellos, o pueden ser especímenes de concreto o mortero que hayan sido expuestos en ambientes naturales, o a condiciones de servicio simuladas ASTM C856

NTC 3828 Método de ensayo para la determinación de la reactividad potencial a los álcalis de mezclas de cemento - agregado (método de la barra de mortero). Este método de ensayo determina la susceptibilidad de las combinaciones cemento-agregado a reacciones expansivas que involucren iones hidroxilo asociados con los álcalis (sodio y potasio), mediante la medición del incremento (o disminución) en la longitud de barras de mortero que contengan la combinación, durante el almacenamiento bajo las condiciones prescritas en el ensayo. E-234-07 ASTM C227

NTC 3937 Ingeniería civil y arquitectura. Arena Normalizada para ensayos de cemento hidráulico. Esta norma es aplicable a la arena normalizada para ser utilizada en los ensayos de cementos hidráulicos

NTC 3938 Cementos. Aparatos para la determinación de cambios de longitud en pasta de cemento, mortero y concreto Aplica a todos los tipos de máquinas eléctricas rotatorias con eje horizontal, maquinas con patas abajo, con patas elevadas y con base de montaje integrada. Contiene símbolos literales para las dimensiones, designación de las máquinas, dimensiones de fija ASTM C490

NTC 4045 Ingeniería Civil y Arquitectura. Agregados livianos para concreto estructural. Esta norma se refiere a agregados livianos utilizados en concreto estructural, en donde las consideraciones principales son el poco peso y la resistencia del concreto a la compresión. Los procedimientos a que se refiere esta norma no están previstos para el control de la calidad del concreto en obra.

NTC 4073 Cementos. Masa de referencia y equipos para determinación de masa y volumen usados en los ensayos físicos de cementos hidráulicos Esta norma específica los requisitos mínimos para básculas, balanzas, masas de referencia y probetas graduadas utilizadas en ensayos físicos de cementos hidráulicos. ASTM C1005

NTC 4927 Cementos. Método de ensayo para medir la expansión del cemento en barras de mortero sumergidas en agua. Esta norma determina la expansión de barras de mortero hechas de cemento portland, del cual el sulfato es una parte integral. ASTM C1038

NTC 5640 Cambio longitudinal del mortero y el concreto de cemento hidráulico endurecido. Esta norma cubre la determinación de los cambios de longitud producidos por causas diferentes a las fuerzas externas aplicadas y a los cambios de temperatura en especímenes de mortero y concreto de cementos hidráulicos endurecidos hechos en laboratorio y expuestos a condiciones controladas de humedad y temperatura. E-326

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