Tecnologia Del Concreto

UNIDAD I

GENERALIDADES.

EL CONCRETO COMO MATERIAL.

El concreto es básicamente una mezcla de agregados y pasta. La pasta está compuesta de cemento portland y agua, la cual une los agregados para formar una masa semejante a una roca, pues la pasta se endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua.

La pasta está compuesta por cemento portland, agua y aire atrapado o aire influido intencionalmente. Es la fase continua del concreto dado que siempre está unida con algo de ella misma atreves de todo el conjunto de esta.

El agregado es la fase descontinua del concreto dado que sus partículas no se encuentran unidas o en contacto unas con otras generalmente se dividen en dos grupos “finos y gruesos”.

La calidad del concreto depende de gran medida de la calidad de la pasta.

En un concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado está cubierta con pasta y también todos los espacios entre partículas de agregado.

CEMENTO PORTLAND: Es un aglomerado hidráulico y proviene de la calcinación hasta fusión incipiente de materiales arcillosos y calcáreos y posteriormente molienda muy fina del Clinker que es el material resultante, con una pequeña adición de yeso menor al 1% del peso total. El cemento al mezclarlo con agua va a formar una pasta aglomerante que unida a los agregados aumentara su resistencia y se volverá más rígida atreves del tiempo.

TIPOS DE CEMENTO.

Tradicionales: Cemento portland tipo 1, 2, 3, 4 y 5.

Tipo 1: Es para uso general donde no se requiera propiedades especiales.

Tipo 2: Donde se requiera moderado calor y moderada resistencia.

Tipo 3: Donde se requiera alta resistencia inicial.

Tipo 4: Donde se requiera bajo nivel de hidratación.

Tipo 5: Donde se requiera alta resistencia a los sulfatos.

AGREGADOS.

Es el conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial, son la parte inerte del concreto y constituyen el 65 y 75% del total del concreto.

Los agregados se dividen en dos grupos:

1. Agregados finos: Consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pasan la malla 4.5 (4.75 mm).

2. Agregados gruesos: Consisten en grava o agregados triturados y son aquellas partículas retenidas en la malla N 4 (4.75 cm). El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25mm.

Agua.

El agua es un elemento indispensable en la elaboración de la mezcla ya que sirve para la hidratación del cemento y el desarrollo de este, debiendo cumplir ciertos requisitos para que no sea perjudicial al concreto.

 Agua natural y potable.

 Insabora.

 Incolora.

 Inolora.

27/Agosto/2013.

HISTORIA DEL CEMENTO.

El pueblo egipcio ya utilizaba el mortero para unir bloques y losas de piedra en sus construcciones. Los griegos y los romanos producían mortero de gran fuerza el cual era capaz de resistir la acción de agua dulce o salada.

Un material volcánico muy apropiado lo encontraron los romanos en un lugar llamado possuali que actualmente se conoce como puzolana en Inglaterra fue patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla la cual al agregar agua produce una pasta que de nuevo se calcinaba, se molía y batía hasta producir un polvo muy fino.

El nombre del cemento portland fue dado por la similitud que este tenía con la piedra de la isla de portland del canal inglés.

En 1824 James Porcker, Joseph Aspden patentan el cemento portland, material que obtuvieron de la calcinación a alta temperatura de una caliza arcillosa.

En 1845 Isaac Johnson obtiene el prototipo del cemento moderno (quemado) a muy alta temperatura una mezcla de caliza y arcilla.

En 1816 se construyó el primer puente de concreto no reforzado en Zowilac Francia.

En 1825 el primer concreto moderno se utiliza en la construcción del canal de Erie.

En 1868 se realiza el primer embarque de cemento portland a USA.

En 1904 la América Standard (STN) publica por primera vez sus estándares de calidad para el cemento.

En 1906 en Hidalgo Nuevo León se instala la primera fábrica para la producción de cemento en México con una capacidad de 20 mil toneladas al año.

En 1942 CEMEX se considera como el cuarto productor de cemento a nivel mundial con una producción de 30.3 millones de toneladas al año.

FABRICACIÓN DEL CONCRETO.

Se genera a partir de materiales minerales calcáreos tales como la caliza y por alúmina y sílice que se encuentran como arcilla en la naturaleza.

Si es necesario mejorar la composición química de las materia primas se agrega óxido de hierro, las calizas están compuestas en más del 60% de carbonato de calcio que cuando se calcina genera oxido de calcio.

Hay diferentes tipos de caliza y prácticamente todas pueden servir para la producción del cemento solo que no contengan grandes cantidades de magnesio.

A las arcillas constituidas principalmente por oxido de silicio de un 45 a un 65% por óxidos de aluminio de entre 10 y 15%, oxido de fierro de 6 a 12% y por cantidades variables de óxido de calcio 4 y 10%.

La pizarra representa aproximadamente un 15% de la materia prima que forma el Clinker.

Como estos minerales son suaves, el sistema de extracción requiere explosivos con menor potencia que el de la caliza.

La arcilla que se emplea para la producción de cemento está constituida por un silicato con porcentajes menores de hierro y otros elementos.

El yeso, sulfato de calcio hidratado es un producto regulador del fraguado que es un proceso de endurecimiento del cemento, haciendo que se retrase y el obrero tenga tiempo de preparar el material.

PROCESO DE FABRICACIÓN.

1. Obtención y preparación de materias primas.

El proceso se inicia con el estudio y evaluación mineral con el estudio y evaluación mineral de las materias primas (caliza y arcilla), necesarias para conseguir la composición de óxido metálico para la producción de Clinker. Una vez evaluada se transmite a la colocación sobre la carretera.

02/Septiembre/2013.

El Clinker se compone de los siguientes óxidos: Oxido de calcio del 60 al 69%, Oxido de sílice del 18 al 24%, Oxido de aluminio del 4 al 8% y Óxido de hierro del 1 al 2%. La obtención de la proporción adecuada de los distintos óxidos se realiza mediante la dosificación de los minerales, es decir, caliza y manganeso para el aporte de óxido de sílice, de aluminio y de hierro.

Como segundo paso se complementa, se planifica la explotación y se inicia el proceso. La perforación, quema, remoción, plastificación, carga y transporte de material vivo.

Las materias primas esenciales (caliza, margas y arcilla) que son extraídas de canteras en general próximas a la planta, debe proporcionar los elementos esenciales en el proceso de fabricación del cemento (calcio, sílice, aluminio y hierro), muy habitualmente debe apelarse a otras materias primas secundarias, bien naturales (bauxita, mineral de hierro) o subproductos y residuos de otros productos (escorias de siderurgia, arenas de fundición) como a cortadoras de dichos elementos. Las calizas pueden ser de dureza elevada, de tal modo que sea necesario utilizar explosivos y luego trituración, o superficialmente blandas como para poderse explotar sin el uso de explosivos. El material resultante de voladuras es transportado en camiones para su trituración, los mismos que son cargados mediante palas o cargadores frontales de gran capacidad.

Las materias primas naturales son sometidas a una primera trituración, o bien en cantera a su llegada a fábricas de cemento donde se descarga para su almacenamiento. La trituración de la roca se realiza en dos etapas inicialmente se procesa en una chancadora primaria de tipo cono que puede reducirla de un tamaño máximo de 1.5m hasta 25 cm. El material se deposita en un parque de almacenamiento, seguidamente se verifica su composición química, pasa a trituración secundaria la cual reduce el tamaño aproximadamente a 2mm.

03/Septiembre/2013.

El material triturado se lleva a la planta por cintas transportadoras, depositándolo en un parque de materias primas. En algunos casos se efectúa un proceso de prehomegenizacion.

La pre homogenización realizada mediante diseños adecuados apilamiento y la extracción de los materiales en los almacenamientos reduce la variabilidad de los materiales.

Este material es transportado y almacenado en un silo del cual se alimenta el molino de crudo. Ahí mismo se tienen dos silos más con los materiales correctivos (minerales de hierro y caliza correctiva alta), se dosifica dependiendo sus características y mediante basculas el material del molino de crudo. Los estudios que se realizan en fábrica permiten dosificar la mezcla de materias primas para obtener la composición deseada.

MOLIENDA Y COCCIÓN DE MATERIAS PRIMAS.

Esta etapa comprende la molienda de materias primas por molinos de bolas, por prensas de rodillos a fuerza de compresión elevadas, que producen un material de gran finura.

En este proceso se efectúa la selección de los materiales de acuerdo al diseño de la mezcla previsto con la molienda, optimizamos el material crudo que ingresa al horno, considerando el cemento de mejor característica. Con la molienda se logra reducir el tamaño de las partículas de materiales para que las reacciones químicas de cocción en el horno puedan realizarse de forma adecuada. El molino muele y pulveriza los materiales hasta un tamaño de 0.5mm.

El material molido debe de ser homogenizado

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