Curso Basico de Tecnologia Del Concreto

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CURSO BASICO DE TECNOLOGIA DEL CONCRETO PARA INGENIEROS CIVILES ING. ANA TORRE C.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

“CURSO BASICO DE TECNOLOGÍA DEL

CONCRETO”

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INDICE

INDICE... ... 2

CAPITULO 1: ... 5

CEMENTOS... 5

CAPITULO 2: ... 29

AGUA PARA EL CONCRETO ... 29

CAPITULO 3: ... 432

AGREGADOS PARA EL CONCRETO ... 432

CAPITULO 4: ... 609

ADITIVOS PARA EL CONCRETO... 609

CAPITULO 5: ... 70

EL CONCRETO... 70

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO ... 87

CAPITULO 7: ... 106

ENSAYOS EN EL CONCRETO ... 106

I. EL CONCRETO EN ESTADO FRESCO ... 106

II. EL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO... 110

CAPITULO 8: ... ... 118

CONTROL ESTADÍSTICO EN ELCONCRETO... 118

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA ... 131

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PROLOGO

El presente documento a sido preparado como una herramienta útil para

ampliar y profundizar los conocimientos de la tecnología del concreto, esta dirigido a los estudiante de la facultad de ingeniería civil de la universidad

nacional de ingeniería para ser usado como documento de consulta. La ultima

edición de este libro a sido mejorada y actualizada para poder brindar un notable

incremento de productividad.

Este trabajo a sido elaborado mediante la recopilaciones de notas y apuntes de

clases del curso de tecnología del concreto I sección G con el apoyo

bibliográfico de libros relacionados con la fabricación y diseño del concreto,

manuales para supervisores y normas que rigen a la fabricación del concreto

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CEMENTOS

Profesora::

Ing. Ana Torre Carrillo

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CAPITULO 1:

CEMENTOS

1.-Antecedentes Históricos:

Se saben que desde épocas antiguas que los Romanos utilizaron como agregado ladrillos

quebrados los que eran embutidos en una mezcla de cal con polvo del ladrillo o la ceniza volcánica de esta forma se construyeron una variedad amplia de estructuras como caminos,

acueductos, templos , palacios etc.

Se sabe también que se utilizaron losas de concreto en muchas de sus estructuras públicas grandes como el Coliseo y el Partenón. Para lograr concretos de peso ligero, los romanos utilizaron recipientes de barro que eran embebidos en la estructura generando vacíos en las paredes. Y logrando así su propósito.

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 permitió confeccionar un hormigón similar al obtenido con la piedra Pórtland (calcáreo muy resistente de la isla de Pórtland) comúnmente utilizado en Inglaterra para la construcción. De aquí la denominación “Cemento Pórtland”

2.-Definiciones: Cemento Pórtland

Según la Norma Técnica Peruana NTP 334.009, el cemento Pórtland es un cemento

hidráulico producido mediante la pulverización del Clìnker 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 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.

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

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del Óxido de Calcio (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.

Cemento Pórtland Puzolànico:

Es aquel cemento que contiene puzolana se obtiene por la pulverización conjunta de una mezcla de clìnker Pórtland y puzolana con adición de Sulfato de calcio : El contenido de puzolana debe estar comprendido entre 15 y 40% en peso total. La puzolana debe ser un material arcilloso o silico-aluminoso que por si mismo puede tener poco o ninguna actividad hidráulica pero que finamente dividida y en presencia de humedad reacciona químicamente con el hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias para formar compuestos que poseen propiedades hidráulicas.

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.

4.-Proceso de Fabricaciòn

• Extracción de la materia prima: Esta se realiza con la explotación de los

yacimientos a tajo abierto. El material resultante de la voladura es transportado en camiones para su trituración, los mismos que son cargados mediante palas o cargadores frontales de gran capacidad. Esta etapa comprende los procesos de exploración, perforación, carguìo y acarreo.

• Trituración de la materia prima: Se realiza en dos etapas, inicialmente se procesa

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en una chancadora primaria, del tipo cono que puede reducirla de un tamaño máximo

de 1.5 m hasta los 25 cm.( Chancado primario) . El material se deposita en una cancha de almacenamiento y luego de verificar su composición química, pasa al

chancado secundario reduciéndose a tamaños de hasta ¾” aproximadamente.

• Pre – homogenización : El material triturado se lleva a la planta propiamente dicha por cintas transportadoras, depositándose en un parque de materias primas. En

algunos casos se efectúa un proceso de pre-homogeneización.

• Molienda de Crudos: Este proceso se realiza por medio de molinos de bolas o prensas de rodillos que producen un material muy fino además de dosificarse adecuadamente los materiales para lograr un crudo optimo que será el que ingrese al

horno.

• Homogenización: El Crudo finamente molido debe ser homogenizado a fin de garantizar que el Clìnker sea de calidad constante es decir en esta etapa se debe asegurar la composición química constante del crudo. Una vez homogenizado este material es transportado mediante fajas transportadoras al intercambiador de calor. • Intercambiador de Calor ( Precalentador): Consiste en edificios que cuentan con

una torre de ciclones ubicados uno encima del otro al cual se le denomina

precalentador. El crudo que ya fue homogenizado ingresa por el extremo superior de este precalentador pasando a través de los ciclones quienes captan el calor residual evacuados con los gases de combustión salientes del horno en contracorriente con el flujo del material que ingresa, entonces este crudo que se calienta por acción de los gases generados en el quemador del horno e iniciándose de esta manera el proceso de descarbonataciòn y transformación termo-químico del crudo. En esta etapa se pueden alcanzar temperaturas hasta de 850ºC ( en la entrada al horno rotatorio ) , y en la parte alta ( zona de salida de los gases del precalentador ) se alcanzan temperaturas

alrededor de 280ºC En la base de este edificio se encuentra un sistema de

precalcinaciòn previo a su ingreso al horno rotatorio . El intercambio de calor se produce mediante transferencias térmicas por contacto íntimo entre la materia y los gases calientes provenientes del horno, en un sistema de 4 a 6 ciclones en cascada, que se encuentran al interior de una torre de concreto armado de varios pisos, con alturas superiores a los cien metros.

• Clinkerizaciòn: Es la zona mas importante del horno rotatorio siendo este el elemento fundamental para la fabricación del cemento, se trata de un tubo cilíndrico de acero con diámetros de 4 a 5 mts. y longitudes de 70 a 80 mts. los mismos que interiormente se encuentran revestidos interiormente con materiales refractarios para la obtención del clinker se debe alcanzar temperaturas alrededor de los 1500ºC, el proceso en si es complejo se puede decir que se inicia con el ingreso del crudo

descarbonatado al horno rotatorio y que por efecto del calor que genera la combustión del carbón o petróleo en un quemador situado en el extremo de la salida sufre

transformaciones físicas y químicas , llegándose a obtener el producto intermedio llamado Clinker esto sucede a temperaturas del orden de los 1400 a 1450ºC. El horno rotatorio de Cementos Lima alcanza una longitud de 83 mts y un diámetro de 5.25 mts y una inclinación del 3% que permite el avance del material por deslizamiento , estos

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hornos giran a velocidades de 4.5 r.p.m y la temperaturas van desde 850ºC hasta

1450ºC . Sin embarga la fase liquida que nos indica el inicio del proceso de

sinterización tiene lugar a temperaturas de 1260ºC y que al aumentar la temperatura

aumenta también la fase liquida o fundida.

Temperatura en el horno ºC 110 110-450 600-750 900 1200 1300 1340 1400 1450

Reacciones en el interior del Horno

Evaporación de la humedad( secado ) de los diferentes materiales Deshidratación de los materiales (arcillas, yeso, caoliita),

eliminación del agua adsorbida.

Inicio de reacciones de los materiales deshidratados y formación en pequeñas cantidades del C2S y compuestos intermedios como el

aluminato Calcico y Ferrocalcita ( CA, C2F)

La caliza se ha convertido en cal viva debido a la perdida de gas carbónico ,la cal viva esta lista para reaccionar con el medio ambiente por lo cual es llevada rápidamente a la zona de sinterización.

Las arcillas se empiezan a descomponer y liberan sílice , alumina y Óxidos de fierro, la Sílice reacciona con la cal y se forma el C2S (

Belita)

Se forma el C4AF liquido que actúa como fundente donde s e

disuelven los demás materiales , este liquido es muy adhesivo y empezara a penetrar en los poros del ladrillo refractario , aislándolo y enfriándolo con lo cual queda pegado y se inicia la formación de la costra en el horno.

Los materiales disueltos en el C4AF reaccionan formándose el C2S e

iniciándose el C3A

Se ha formado completamente el C3A , liquido muy viscoso que le

da consistencia a la costra.

Se encuentran formados todos los compuestos

• Enfriamiento: No todos los minerales deseados del clìnker , hidráulicamente activos,

quedan estables después del proceso de clìnkerizaciòn por lo que es necesario que el clìnker caliente deba ser enfriado rápidamente es decir una vez que el clìnker es

descargado por el horno pasa a la tercera parte del circuito de clìnkerizaciòn que se

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dan en los enfriadores. Estos enfriadores se encuentran a la salida del horno y

recibirán toda la carga del material que sale del horno a temperaturas entre 1000 a 1100ºC , constan de varias superficies escalonadas compuestas por placas fijas y

placas móviles alternadas con unos pequeños orificios por donde pasa el aire que es insuflado por la parte inferior por la acción de ventiladores con el objeto de enfriar el clìnker hasta aproximadamente 120ºC para ser almacenado posteriormente a esta

temperatura el material en las canchas de almacenamiento. Si el clinker formado por

el proceso de sinterización se enfría lentamente puede invertirse el sentido de las

reacciones de equilibrio y podrían disolverse en la fase liquida una parte del silicato

Tricàlcico ( compuesto importante para el desarrollo de resistencias en el cemento ) , por lo tanto un proceso de enfriamiento lento podría bajar la resistencia del cemento por otro lado un proceso de enfriamiento rápido el cual es deseable por los efectos que podrían causar en el cemento tales como: mejor molturabilidad por la existencia de fisuras tensionales en el clìnker , menor proporción de alita disuelta.

• Molienda del clìnker: Mediante un proceso de extracción controlado el clìnker entra a los molinos de bolas o prensa de rodillos donde se obtendrá una superficie especifica alta de los granos del cemento.

• Envasado y despacho: Generalmente el cemento se comercializa en bolsas de 42.5 Kg., de acuerdo a los requerimientos del usuario también puede despacharse a granel. Las bolsas, son de en papel krap extensible tipo Klupac con contenido de hojas, entre dos y cuatro de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo. Solo en casos muy especiales y necesarios, estas bolsas van provistas de un refuerzo interior de polipropileno.

Estas bolsas de cemento son periódicamente controladas mediante la verificación de su porosidad al aire, absorción, impermeabilidad y resistencias mecánicas. Las fábricas cementeras también comercializan el cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas. Dichos bolsones son conocidos como big bag.

Todas las fábricas de cementos del Perú despachan cemento a granel. De esta forma se despacha la cantidad mínima de 25 a 30 toneladas. Durante mucho tiempo, el cemento ha sido suministrado en sacos de papel. Sin embargo, la tendencia mundial es el de

distribuirlo a granel, transportándolo en camiones cisterna y almacenándose en silos.

Ventajas de adquirir el cemento a granel:

• Economía en la compra de cemento, mano de obra en la descarga, almacenamiento y manipulación.

• Economía por pérdidas, debido a deterioros en las bolsas.

• Incremento en la productividad de la obra, se cuenta con el cemento iinmediatamente • Mínimo riesgo de robos.

• Además que significa para un país ahorro de sus divisas por la disminución de la importación de insumo para fabricación del envase.

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5.-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 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 MgO K2O y Na2O Mn2O3 TiO2 P2O5 Pérdida x Calcinación b. Compuestos Químicos Porcentaje Típico 58% - 67% 16% - 26% 4% - 8% 2% - 5% 0.1% - 2.5% 1% - 5% 0% - 1% 0% - 3% 0% - 0.5% 0% - 1.5% 0.5% - 3% Abreviatura C S A F

Durante la calcinación en la fabricación del clinker de cemento Pórtland los óxidos se combinan con los componentes ácidos de la materia prima entre si dando lugar a cuatro importantes compuestos . Los principales compuestos que constituyen aproximadamente el 90-95% del cemento, también se presentan en menores cantidades, otros compuestos

secundarios.

Designación Fórmula Abreviatura Porcentaje

Silicato tricálcico

Silicato dicálcico

Aluminato tricálcico

Ferro aluminato tetracálcico

Cal libre

Magnesia libre (Periclasa)

3CaO.SiO2 2CaO.SiO2 3CaO.Al2O3 4CaO.Al2O3.Fe2O3 CaO MgO 10 C3S C2S C3A C4AF 30% a 50% 15% a 30% 4% a 12% 8% a 13%

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Estos compuestos en presencia del agua se hidratan y forman nuevos compuestos que forman la infraestructura de la pasta de cemento endurecido en el concreto .

6.-Propiedades de los compuestos principales

a. Silicato Tricálcico (C3S), conocido también como alita.

• Se hidrata y endurece rápidamente

• Es el más importante de los compuestos del cemento • Determina la rapidez o velocidad de fraguado

• Determina la resistencia inicial del cemento

• Libera gran cantidad de 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), conocido también como belita.

• Contribuye con las resistencias a edades mayores a una semana • Por su porcentaje en el clinker es el segundo en importancia • Se hidrata y endurece con lentitud

• Alcanza elevada resistencia a la compresión a largo plazo (después de prolongado endurecimiento)

• El valor de hidratación es equivalente a 63 cal/gr

• Contribuye a la resistencia al intemperismo junto al C3S • Su contribución a la estabilidad de volumen es regular

c. Aluminato Tricálcico (C3A)

• Es el primero en hidratarse, o sea fragua con mucha rapidez (hidratación violenta)

• Libera gran cantidad de calor durante los primeros días de la hidratación • Incide levemente en la resistencia mecánica

• Tiene baja resistencia al intemperismo (acción del hielo y deshielo) • Tiene mala estabilidad de volumen

• Escasa resistencia a la acción del ataque de los sulfatos y ataques químicos • Calor de hidratación equivalente a 207 cal /gr

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d. Ferro Alumínato Tetra calcico (C4AF)

• Reduce la temperatura de formación del clinker • Rápida velocidad de hidratación

• El calor de hidratación es equivalente a 100 cal/gr (moderado) • En la resistencia mecánica no esta definida su influencia • La estabilidad de volumen es mala

• Influye en el color final del cemento

Nota : El Silicato Tricálcico (C3S) y el Silicato Dicálcico (C2S) constituye el 75% del

cemento. Por eso la resistencia mecánica se debe a éstos dos compuestos.

7.-Propiedades del cemento

a. Finura o Fineza

Referida al grado de molienda del polvo, se expresa por la superficie específica, en m²/kg. En el laboratorio existen 2 ensayos para determinarlo

• Permeabilimetro de Blaine • Turbidimetro de Wagner

Importancia: A mayor finura, crece la resistencia, pero aumenta el calor de hidratación y

cambios de volumen. A mayor finura del cemento mayor rapidez de hidratación del cemento y mayor desarrollo de resistencia.

Ejemplo: Tipo de cemento I II III IV V b. Peso Especifico Finura Blaine m2 / kg 370 370 540 380 380

Referido al peso del cemento por unidad de volumen, se expresa en gr/cm³. En el laboratorio se determina por medio de:

• Ensayo del Frasco de Le Chatelier (NTP 334.005)

Importancia: Se usa para los cálculos en el diseño de mezclas

Los pesos específicos de los cementos Pórtland son de aproximadamente 3.15

c. Tiempo de Fraguado

Es el tiempo entre el mezclado (agua con cemento) y la solidificación de la pasta. Se expresa

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en minutos. Se presenta como: El tiempo de Fraguado Inicial y El tiempo de Fraguado Final. En el laboratorio existen 2 métodos para calcularlo

• Agujas de Vicat : NTP 334.006 (97)

• Agujas de Gillmore : NTP 334.056 (97)

Importancia: Fija la puesta correcta en obra y endurecimiento de los concretos y morteros.

d. Estabilidad de Volumen

Representa la verificación de los cambios volumétricos por presencia de agentes expansivos, se expresa en %. En el laboratorio se determina mediante:

• Ensayo en Autoclave : NTP 334.004 (99)

e. Resistencia a la Compresión

Mide la capacidad mecánica del cemento a soportar uan fuerza externa de compresión . Es

una de las más importantes propiedades, se expresa en Kg/cm². En el laboratorio se determina mediante:

• Ensayo de compresión en probetas cúbicas de 5 cm de lado (con mortero cemento-arena normalizada): NTP 334. 051 (98)

Se prueba a diferentes edades : 1,3,7, 28 días.

Importancia: Propiedad que decide la calidad de los cementos

f. Contenido de aire

Mide la cantidad de aire atrapado o retenido en la mezcla (mortero), se expresa en % del volumen total. En el laboratorio se determina mediante:

• Pesos y volúmenes absolutos de mortero C-A en molde cilíndrico estándar: NTP 334.048

Importancia: Concretos con aire atrapado disminuye la resistencia (5% por cada 1 %)

g. Calor de Hidratación

Es el calor que se genera por la reacción ( agua + cemento ) exotérmica de la hidratación del cemento, se expresa en cal/gr.y depende principalmente del C3A y el C3S . En el laboratorio se determina mediante:

• Ensayo del Calorímetro de Langavant o el de la Botella Aislante. Se emplea morteros estándar: NTP 334.064

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8.-Tipos de cementos

a. Cementos Pórtland sin adición

Constituidos por Clinker Pórtland y la inclusión solamente de un determinado porcentaje de sulfato de calcio (yeso). Aquí tenemos según las Normas Técnicas:

Tipo I : Para usos que no requieran propiedades especiales de cualquier otro tipo

Tipo II: Para uso general y específicamente cuando se desea moderada resistencia a

los sulfatos o moderado calor de hidratación

Tipo III: Para utilizarse cuando se requiere altas resistencias iniciales Tipo IV: Para emplearse cuando se desea bajo calor de hidratación Tipo V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfates.

b. Cementos Pórtland Adicionados

Contienen además de Clinker Pórtland y Yeso, 2 o más constituyentes inorgánicos que contribuyen a mejorar las propiedades del cemento. (Ejm.: puzolanas, escorias granuladas de

altos hornos, componentes calizos, sulfato de calcio, incorporadores de aire). Aquí tenemos según Normas técnicas:

Cementos Pórtland Puzolánicos ( NTP 334.044 )

Cemento Pórtland Puzolánico Tipo IP : Contenido de puzolana entre 15% y 40%. Cemento Pórtland Puzolánico Modificado Tipo I (PM) : Contenido de puzolana

menos de 15%.

Cementos Pórtland de Escoria ( NTP 334.049 )

Cemento Pórtland de Escoria Tipo IS : Contenido de escoria entre 25% y 70% Cemento Pórtland de Escoria Modificado Tipo I (SM) : Contenido de escoria

menor a 25%

Cementos Pórtland Compuesto Tipo 1 (Co) (NTP 334.073): Cemento adicionado obtenido por la pulverización conjunta de Clinker Pórtland y materiales calizos (travertino), hasta un 30% de peso.

Cemento de Albañilería (A) (NTP 334.069): Cemento obtenido por la pulverización de Clinker Pórtland y materiales que mejoran la plasticidad y la retención de agua. Cementos de Especificaciones de la Performance (NTP 334.082): Cemento

adicionado para aplicaciones generales y especiales, donde no existe restricciones en la composición del cemento o sus constituyentes. Se clasifican por tipos basados en requerimientos específicos: Alta resistencia inicial, resistencia al ataque de sulfatos,

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calor de hidratación. Sus tipos son:

GU : De uso general. Se usa para cuando no se requiera propiedades especiales HH : De alta resistencia inicial

MS : De moderada resistencia a los sulfatos HS : De alta resistencia a los sulfatos MH: De moderado calor de hidratación LH : De bajo calor de hidratación

9.-Los Cementos en el Perú

En el Perú, actualmente tenemos las siguientes empresas cementeras:

Nota: NOMBRE Cementos Lima S A Cementos Pacasmayo S A A Cemento Andino S A Yura SA Cemento Sur S A Cemento Rioja UBICACIÓN Atocongo – Lima Pacasmayo - La Libertad Condorcocha - Tarma ( Junin ) Yura - Arequipa

Caracote - Juliaca ( Puno ) Pucallpa - Ucayali

El cemento en el Perú se comercializa en bolsas de 42.5 kg. de papel krap extensible tipo

Klupac , que usualmente están entre dos y cuatro pliegos, de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo eventualmente y por condiciones especiales pueden ir provistas de un refuerzo interior de polipropileno. Estas bolsas son ensayadas para verificar su porosidad al

aire, absorción, impermeabilidad y resistencias mecánicas. Las fábricas cementeras Nacionales están preparadas para realizar la comercialización del cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas a estos se les

Además se puede despachar estos cementos a granel.

conoce como big bag.

La capacidad instalada (Tn/Año), así como los mercados de cada uno de estas fábricas de cemento se muestran a continuación:

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EMPRESA

Cementos Lima S A

CAP. INST.

4’300,000

MERCADO

Lima, Callao, Ica, Ancash

Cementos Pacasmayo S A A 2’300,000 La Libertad, Amazonas, Cajamarca, Lambayeque, Piura, Tumbes, Ancash

Cemento Andino S A Yura SA Cemento Sur S A 1’060,000 600,000 155,000

Lima, Callao, Junín, Huancavelica, Cerro de Pasco, Loreto, Ucayali, San Martín, Ayacucho

Arequipa, Moquegua, Tacna, Apurimac

Puno, Cusco, Apurimac, Madre de Dios, Moquegua, Tacna

En relación a los tipos cementos por empresa producidos actualmente en el Perú, tenemos:

EMPRESA Cementos Lima S A Cementos Pacasmayo S A Cemento Andino S A Cementos Selva Yura SA Cemento Sur S A Cemento Rioja S.A.

TIPOS DE CEMENTO QUE PRODUCE Sol I, Sol II, Supercemento Atlas IP

Pacasmayo I, Pacasmayo II, Pacasmayo V, Pacasmayo MS-ASTM C-1157 , Pacasmayo IP, Pacasmayo ICo ( COMPUESTO )

Andino I, Andino II, Andino V, Andino IPM Cemento Pórtland Tipo I, Tipo II, Tipo V ,Puzolanico 1P,Compuesto 1Co

Yura I, Yura IP, Yura IPM, Cemento de Albañilería marca Estuco Flex .

Rumi I, Inti 1PM, Portland tipo II, Portland Tipo V. Cemento Pórtland Tipo IPM

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10.-Requisitos Técnicos de los cementos: Se muestran de acuerdo a las Normas Técnica

Peruanas NTP 339.009, los requisitos físicos y químicos de los cementos Pórtland. Requisitos físicos obligatorios

Tipos Requisitos Físicos Resistencia la Compresión mín Kg/cm² 3 días 7 días 28 días

Tiempo de fraguado, minutos

Inicial, mínimo

Final, máximo

Expansión en autoclave,

% máximo

Resistencia a los Sulfatos

% máximo de expansión

Calor de Hidratación, máx, KJ/Kg

7 días

28 días

a. Requisitos químicos obligatorios I 120 190 280* 45 375 0.80 -- -- -- II 100 170 280* 45 375 0.80 -- 290* -- V 80 150 210 45 375 0.80 0.04* 14 días -- -- MS 100 170 280* 45 420 0.80 0.10 6meses -- -- IP 130 200 250 45 420 0.80 0.10* 6meses 290* 330* ICo 130 200 250 45 420 0.80 -- -- -- Requisitos Químicos

Óxido de Magnesio (MgO), máx, %

Trióxido de Azufre (SO3), máx, %

Pérdida por Ignición, máx, %

Residuo Insoluble, máx, %

Aluminato tricálcico (C3A), máx, %

Álcalis equivalentes ( Na2O + 0.658 K2O ), máx, % I 6.0 3.5 3.0 0.75 -- 0.6* II 6.0 3.0 3.0 0.75 8 0.6* V 6.0 2.3 3.0 0.75 5 0.6* Tipo MS -- -- -- -- -- -- IP 6.0 4.0 5.0 -- -- -- ICo 6.0 4.0 8.0 -- -- --

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b. Requisitos físicos opcionales

Tipo Características Físicas Opcionales

I II III IV V

Falso Fraguado, % ( P. Fin ) minimo

Calor de Hidratación, máx, Cal/gr

7 días

28 días

Resistencia la Compresión (MPa) 28 días

Resistencia a los sulfatos, 14 días, máx

c. Requisitos químicos opcionales

Características Químicas Opcionales

Aluminato tricálcico (C3A), máx, %

Suma ( C3S + C3A ), máx % Álcalis equivalentes ( Na2O + 0.658 K2O ), máx, % 50 -- -- 280 -- I -- -- 0.6 50 70 -- 280 -- II -- 58 0.6 50 -- -- -- -- Tipo III 5 - 8 -- 0.6 50 60 70 -- -- IV -- -- -- 50 -- -- -- 0.04 V -- -- --

Los tipos de cemento cuyo requisitos para concretos expuestos a soluciones que contienen sulfatos se muestran a continuación:

Exposición a sulfatos Sulfatos solubles en agua (SO4) en el suelo Sulfatos (SO4) en el agua, ppm Tipo Cemento Concreto con agregado de peso normal rel. a/c máx en peso Concreto con agregado de peso normal y ligero Resist. Comp. mínma MPa

Insignificante 0<SO4<0.1 0<SO4<150 --

II, IP,

-- --

Moderada 0.1<SO4<0.2 150<SO4<1500 MS, IPM 0.50 40

Severa Muy severa 0.2<SO4<2.0 1500<SO4<10,000 SO4>2.0 SO4>10,000 18 V V más puzolana 0.45 0.45 45 45

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11.-Usos y aplicaciones de los cementos Pórtland

a. Cementos Pórtland estándar (Sin adición)

Tipo I Para construcciones de concreto y mortero de uso general y cuando no se requiera propiedades especificas, se utiliza en concretos que no estén sujetos al ataque de

factores agresivos como podría ser la presencia de sulfatos en el suelo o en el agua.

Tipo II:En obras donde se requiera resistencia moderada a la acción de los sulfatos ( ejm.

Estructuras de drenaje) y/o moderado Calor de hidratación (consecuencia de la hidratación del cemento). Se recomienda en edificaciones, estructuras industriales, puentes, obras portuarias, perforaciones y en general en todas aquellas estructuras de volumen considerable, y en climas calidos

Tipo III: Para obras que requiera alta resistencia elevadas a edades tempranas, normalmente a

menos de una semana ( ejm: adelanto de la puesta en servicio) y también en obras de zonas frías su uso permite reducir el curado controlado .

Tipo IV:Para Estructuras se requiera bajo Calor de Hidratación, caso de represas, centrales

hidroeléctricas y obras de grandes masas de concreto, también debe tenerse en cuenta que este cemento desarrolla resistencias a una velocidad inferior a la de los otros cementos .

Tipo V:Además de las cualidades del Tipo II, es recomendado para obras donde se requiera

elevada resistencia a los sulfatos. Es el caso de obras portuarias expuesta al agua de mar También en canales, alcantarillas, túneles, suelos con alto contenido de sulfatos. estos cementos desarrollan resistencias mas lentamente que los cementos tipo I, incrementan su resistencia a los sulfatos .

Fuente : ACI 318

b. Cementos Pórtland Adicionados

Tipo IP y IPM :Cementos cuya adición viene ha ser la puzolana tienen uso similar al del

Tipo I, y se recomienda en obras masivas o con ataques de aguas agresivas, aguas negras, en cimentaciones en todo terreno, son cementos de moderado calor de hidratación y de moderada resistencia a los sulfatos.

Tipo MS : Cementos adicionados de escorias se puede emplear en todo tipo de

construcciones de concreto son resistentes a la agresión química, se puede utilizar en estructuras en ambientes y suelos húmedos-salitrosos, para estructuras en cimientos y pisos. En general se puede decir que tienen moderada resistencia a los sulfatos y moderado calor de hidratación.

Tipo ICo : Corresponde al cemento tipo I mejorado con mayor plasticidad, se puede

utilizar en obras de concreto y de concreto armado en general, morteros en general, especialmente para tarrajeo y asentado de unidades de albañilería, pavimentos y cimentaciones.

(20)

12.-Almacenamiento del cemento

La buena disposición que se adopte para el almacenamiento de los insumos del concreto, contribuirá en la buena marcha de la obra, además de una producción eficiente del concreto de calidad.

El diseño general de las instalaciones de almacenamiento, se efectúa en la etapa previa de la construcción, teniendo en cuenta entre otros los siguientes parámetros:

° Ubicación y características del área donde se asienta la construcción. ° Espacios disponibles.

° Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronograma de la obra

° Consumo máximo y duración del periodo en el cual se realiza la mayor producción de concreto.

° Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales. ° Stock mínimo que es conveniente mantener.

° Ubicación de las mezcladoras o central de mezcla.

° Alternativas y costos para las diferentes instalaciones de almacenamiento.

El cemento que se mantiene seco conserva todas sus características. Almacenado en latas estancas o en ambientes de temperatura y humedad controlada, su duración será indefinida. En las obras se requieren disposiciones para que el cemento se mantenga en buenas

condiciones por un espacio de tiempo determinado. Lo esencial es conservar el cemento seco, para lo cual debe cuidarse no sólo la acción de la humedad directa sino además tener en cuenta la acción del aire húmedo.

En obras grandes o en aquellos casos en que el cemento deba mantenerse por un tiempo considerable se deberá proveer una bodega, de tamaño adecuado sin aberturas ni grietas, ventilados a fin de evitar la humedad tal que se pueda mantener el ambiente lo más seco que sea posible si se puede se debe planificar el empleo de extractores de aire. En los casos en que sea previsible la presencia de lluvias, el techo tendrá la pendiente adecuada. El piso deberá ser de preferencia de tablas, que se eleven 10 cm. sobre el suelo natural para evitar el paso de la humedad. Eventualmente se pueden usar tarimas de madera. Las bolsas se deberán apilar juntas, de manera de minimizar la circulación del aire, dejando un espacio alrededor de las paredes de al menos 50 cm. Las puertas y las ventanas deberán estar permanentemente cerradas. El apilamiento del cemento, por periodos no mayores de 60 días, podrá llegar hasta una altura de doce bolsas. Para mayores periodos de almacenamiento el limite recomendado es el de ocho bolsas, para evitar la compactación del cemento. Las bolsas de cemento se dispondrán de manera que se facilite su utilización de acuerdo al orden cronológico de

recepción, a fin de evitar el envejecimiento de determinadas partidas. No deberá aceptarse, de acuerdo a lo establecido en la norma, bolsas deterioradas o que manifiesten señales de

endurecimiento del cemento. En obras pequeñas o cuando el cemento va a estar almacenado en periodos cortos, no más de 7 días, puede almacenarse con una mínima protección, que puede consistir en una base afirmada de concreto pobre y una cobertura con lonas o láminas de plástico. Las cubiertas deberán rebasar los bordes para evitar la penetración eventual de la lluvia a la plataforma. El recubrimiento deberá afirmarse en la parte inferior y si es posible en la superior para evitar que sea levantada por el viento. En todos los casos el piso deberá estar separado del terreno natural y asegurar que se mantenga seco. En caso de largas periodos de almacenamiento se recomienda además, de lo anterior, rotar periódicamente la posición de los sacos, aprovechando el cambio para dar golpes de canto a los sacos y soltando asi las

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partículas de cemento que se aprieta durante el apilado. Además de cubrir los sacos con una lámina de polietileno que llegue hasta el piso. Y no arrojar las bolsas desde lo alto ni

arrastrarlas por el piso. Las bolsas inferiores podrían presentar grumos blandos por efecto de la compactación recuerde siempre que al abrir la bolsa de cemento la apariencia debe ser harinosa, sin grumos De observarse grumos que con la presión de las yemas de los dedos no se deshacen podrían haberse producido proceso de hidratación y debería realizarse algunos ensayos a fin de confirmar su utilidad

Para los casos específicos de almacenamiento en silos :

Los silos de cemento, son elementos verticales, de forma generalmente cilíndrica y sección circular, de gran altura con respecto a su diámetro. Los silos se caracterizan generalmente, por el tonelaje almacenado, que varia entre los 15 y 50 m3

.

El silo se compone de un cuerpo, constituido por un fuste cilíndrico metálico cerrado, de 2.40 a 2.80 de diámetro. Generalmente, en la parte superior, se dispone de una chimenea o

respiradero para la descompresión, la entrada de la tubería de carga y una escotilla para ingreso

de personas con cierre estanco. La parte inferior tiene forma de cono y en la zona más estrecha, una abertura con dispositivo de cierre. El diseño del cono preveé limitar la formación de bóvedas. Finalmente, los apoyos están constituidos por tubos y perfiles de acero, que son anclados debidamente, para contrarrestar la acción del viento cuando el silo está vacío, que genera esfuerzos de basculamiento que producen tracciones en los pies.

Eventualmente los silos cuentan con indicadores del nivel del cemento, filtros para eliminar el polvo dispositivos antibòbeda y distribuidores de cemento .El cuerpo de los silos pequeños por lo general es enteramente soldado, lo que permite ponerlo en obra rápidamente. Silos de mayores dimensiones, que hacen difícil su transporte, se fabrican en secciones desmontables empernadas Los de este tipo son más caros y eventualmente sujetos a la humedad. El cuerpo de los silos pequeños por lo general es enteramente soldado, lo que permite ponerlo en obra rápidamente. Silos de mayores dimensiones, que hacen difícil su transporte, se fabrican en secciones desmontables empernadas. Los de este tipo son más caros y eventualmente sujetos a la humedad. El cuerpo de los silos pequeños por lo general es enteramente soldado, lo que permite ponerlo en obra rápidamente Silos de mayores dimensiones, que hacen difícil su transporte, se fabrican en secciones desmontables empernadas. Los de este tipo son más caros y eventualmente sujetos a la humedad La chimenea se instala en la parte superior del silo y permite que penetre el aire para reemplazar el cemento que se descarga y que en el momento de llenado puedan escapar tanto el aire del silo como el proveniente de la alimentación. Inspeccionar periódicamente la estanqueidad de las compuertas a fin de minimizar el

deterioro y formación de grumos obsérvese principalmente las compuertas de carga, el techo, las uniones soldadas. 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, evitar la contaminación del cemento con sustancias que podrían afectar el fraguado tales como azúcar, almidón compuestos de plomo zinc, cobre etc.

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13.-Los cementos Pórtland Puzolànicos:

Se definen como cementos Pórtland puzolánicos al producto resultante de la adición al cemento Pórtland normal de puzolana

en un porcentaje entre 15 y 50% el cual es añadido durante la molienda del Clìnker.

Puzolana: Es un material de origen silìceo con escasa capacidad aglomerante por si solo,

pero que en presencia del agua algunos elementos de su constitución se combinan muy bien con la cal, formando así compuestos con propiedades aglomerantes.

Clasificación : De acuerdo a su origen podemos clasificarlas en naturales y artificiales

Acción puzolànica : Cuando el cemento Pórtland se hidrata libera cierta cantidad de oxido de

calcio ( cal hidratada). Los materiales silicios como la puzolana al ser finamente molidos reaccionan con el hidroxido de calcio formando los silicatos de calcio hidratados

Ventajas:

Económicas

Durante el proceso de fabricación el cemento Pórtland puzolànico tiene un menor costo de producción ya que ingresa recién en la etapa final de molienda del clinker.

En el estado fresco

Aumenta la trabajabilidad de la mezcla Disminuye la exudación y segregación

En el estado endurecido

Mejora la resistencia al intemperismo Genera menores calores de hidratación La impermeabilidad se ve incrementada

Desventajas

Demanda mayores cantidades de agua para la mezcla Presenta mayor retracción durante la hidratación Se recomienda un mayor control de calidad

La etapa de Curado debe ser contìnua evitando asì fisuraciones

14.-Normas Técnicas Peruanas de Cementos

NTP 334.009:1997 Cementos. Cemento Pórtland. Requisitos

NTP 334.044:1997 Cementos. Cementos Pórtland Puzolánico IP y I (PM). NTP 334.050:1984 Cemento Pórtland Blanco tipo I. Requisitos

NTP-334.069:1998 Cementos. Cemento de Albañilería. Requisitos

NTP-334.082:1998 Cemento. Cementos Pórtland adicionados. Especificación de

Performance

NTP-334.083:1997 Cemento. Cementos Pórtland Adicionados tipos P y S NTP-334.049:1985 Cemento Pórtland de escoria tipo IS y tipo ISM, requisitos

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NTP 334.073:1987 Cementos Pórtland compuesto tipo 1Co, requisitos

NTP 334.007:1997 Cementos Pórtland compuesto tipo 1Co, requisitos

NTP 334.084:1998 CEMENTOS. Aditivos funcionales a usarse en la producción de

cementos Pórtland.

NTP 334.085:1998 CEMENTOS. Aditivos de proceso a usarse en la producción de cementos

Pórtland

NTP 334.087:1999 CEMENTOS. Adiciones minerales en pastas, morteros y concretos;

microsílice, especificaciones

NTP 334.088:1999 CEMENTOS. Aditivos químicos en pastas, morteros y hormigón

(concreto); especificaciones

NTP 334.089:1999 CEMENTOS: Aditivos incorporados de aire en pastas, morteros y

hormigón (concreto); especificaciones

NTP 334.076:1997 CEMENTOS. Aparato para la determinación de los cambios de longitud

de pastas de cementos y morteros fraguados.

NTP 334.077:1997 CEMENTOS. Ambientes, gabinetes y tanques de almacenamiento

utilizados en los ensayos de cemento

NTP 334.079:1996 CEMENTOS. Especificación normalizada para pesas y mecanismos de

pesada para usos en los ensayos físicos de cemento

NTP 334.074-1997 CEMENTOS. Determinación de la consistencia normal

NTP 334.075:1997 CEMENTOS. Cemento Pórtland. Método de ensayo para optimizar el

SO3

NTP 334.078:1997 CEMENTO. Cemento Pórtland hidratado. Método normalizado para el

sulfato de calcio en morteros

NTP 334.045:1998 CEMENTOS. Métodos de ensayo para determinar la finura por tamizado

húmedo con tamiz normalizado de 45 µm

NTP 334.048:1997 CEMENTOS. Determinación del contenido de aire en morteros

de cemento hidráulico

NTP 334.052:1998 CEMENTOS. Ensayo para determinar el falso fraguado del cemento.

Método de la pasta. 2da edición.

NTP 334.002:1997 CEMENTOS. Determinación de la finura expresada por la superficie.

(24)

NTP 334.003:1998 CEMENTOS. Procedimiento para la obtención de pastas y morteros de

consistencia plástica por mezcla mecánica.

NTP 334.051:1998 CEMENTOS. Método para determinar la resistencia a la compresión de

morteros de cemento Pórtland cubos de 50mm de lado

NTP 334.006:1997 CEMENTOS. Determinación del fraguado utilizando la aguja de Vicat NTP 334.064:1999 CEMENTOS. Método para determinar el calor de hidratación de

cementos Pórtland.

NTP 334.004:1999 CEMENTOS. Ensayo en autoclave para determinar la estabilidad de

volumen.

NTP 334.053:1999 CEMENTOS. Ensayo para determinar el falso fraguado de cemento.

Método del mortero.

NTP 334.066:1999 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar el índice de actividad

puzolánico utilizando cemento Pórtland.

NTP 334.055:1999 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar el índice de actividad

puzolánico por el método de la cal.

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AGUA PARA EL CONCRETO

Profesora:

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CAPITULO 2:

AGUA PARA EL CONCRETO

1. Conceptos generales

Las aguas potables y aquellas que no tengan sabores u olores pueden ser utilizadas para

preparar concreto , sin embargo algunas aguas no potables tambièn pueden ser usadas si cumplen con algunos requisitos , en nuestro paìs es frecuente trabajar con aguas no potables

sobre todo cuando se tratan de obras en las afueras de las ciudades.

El estudio de las caracterìsticas del agua a utilizar en la mezcla del concreto adquiere gran importancia ya que este material interviene en la reacciòn química con el material cementante

( cemento) para lograr:

a. La formación de gel; se define como gel a la parte sòlida de la pasta la cual es el resultado de la reacción quìmica del cemento con el agua durante el proceso de

hidratación.

En su estructura el gel es una aglomeración porosa de partìculas sòlidamente

entrelazadas el conjunto de las cuales forman una red eslabonada que contiene material amorfo.El gel desempeña el papel màs importante en el comportamiento del concreto especialmente en sus resistencias mecànicas y en su mòdulo de elasticidad. Los dos silicatos de calcio, los cuales constituyen cerca del 75% del peso del cemento Portland, reaccionan con el agua para formar dos nuevos compuestos: el hidróxido de

calcio y el hidrato de silicato de calcio. Este ùltimo es el componente cementante mas

importante en el concreto. Las propiedades ingenieriles del concreto, - fraguado y endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional - principalmente depende del

gel del hidrato de silicato de calcio. Es la mèdula del concreto .

(27)

b. En estado fresco ;faciliten una adecuada manipulación y colocación de la misma. c. En estado endurecido; la conviertan en un producto de las propiedades y

características deseadas. Es importante conocer la velocidad de reacción entre el cemento y el agua porque esta velocidad determinara el tiempo de fraguado y de endurecimiento. La reacción inicial debe ser suficientemente lenta para que conseda tiempo al transporte y colocaciòn del concreto. Sin embargo, una vez que el concreto ha sido colocado y terminado, es deseable tener un endurecimiento ràpido. El yeso, que es adicionado en el molino de cemento durante la molienda del Clinker, actùa

como regulador de la velocidad inicial de hidratación del cemento Portland. Otros factores que influyen en la velocidad de hidratación incluyen la finura de la molienda, los aditivos, la cantidad de agua adicionada y la temperatura de los materiales en el momento del mezclado.

d. Curado del concreto; El aumento de resistencia continuarà con la edad mientras se encuentre cemento sin hidratar, a condición de que el concreto permanezca húmedo o tenga una humedad relativa superior a aproximadamente el 80% y permanezca favorablemente la temperatura del concreto. Cuando la humedad relativa dentro del concreto sea aproximadamente del 80% o la temperatura del concreto descienda por debajo del punto de congelación, la hidratación y el aumento de resistencia

virtualmente se detiene.

Si se vuelve a saturar el concreto luego de un periodo de secado, la hidratación se reanuda y la resistencia vuelve a aumentar. Sin embargo lo mejor es aplicar el curado húmedo al concreto de manera contìnua desde el momento en que se ha colocado hasta cuando haya alcanzado la calidad deseada debido a que el concreto es difícil de resaturar.

Como requisito de carácter general y sin que ello implique la realización de ensayos que permitan verificar su calidad, se podrá emplear como aguas de mezclado aquellas que se consideren potables, o las que por experiencia se conozcan que pueden ser utilizadas en la preparación del concreto.

Debe recordarse, que no todas las aguas inadecuadas para beber son inconvenientes para preparar concreto. En general, dentro de las limitaciones, el agua de mezclado deberá estar libre de sustancias colorantes, aceites y azúcares.

El agua empleada no deberá contener sustancias que puedan producir efectos sobre el fraguado, la resistencia o durabilidad, apariencia del concreto, o sobre los elementos metálicos embebidos en éste.

Previamente a su empleo, será necesario investigar y asegurarse que la fuente de provisión no está sometida a influencias que puedan modificar su composición y características con respecto a las conocidas que permitieron su empleo con resultados satisfactorios.

(28)

2. Requisitos de calidad

El agua que a de ser empleada en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos de la Norma NTP 339.088 y ser, de preferencia potable. No existen criterios uniformes en cuanto a los límites permisibles para las sales y sustancias presentes en el agua que va. a emplearse.

La Norma Peruana NTP 339.088 considera aptas para la preparación y curado del concreto, aquellas aguas cuyas propiedades y contenidos de sustancias disueltas están comprendidos dentro de los siguientes límites:

Tabla: Límites permisibles para el agua de mezcla y curado según la norma NTP 339.088

DESCRIPCIÓN

Sólidos en suspensión (residuo insoluble)

LIMITE PERMISIBLE

5,000 ppm Máximo

Materia Orgánica 3 ppm Máximo Alcalinidad (NaCHCO3) 1,000 ppm Máximo

Sulfatos ( ión SO4 ) Cloruros ( ión Cl- ) pH Recomendaciones Adicionales: 600 1,000 5 a 8 ppm ppm Máximo Máximo Máximo

• Si la variación de color es un requisito que se desea controlar, el contenido máximo de fierro, expresado en ión férrico, será de 1 ppm.

• El agua deberá estar libre de azúcares o sus derivados. Igualmente lo estará de sales de

potasio o de sodio.

• Si se utiliza aguas no potables, la calidad del agua, determinada por análisis de

Laboratorio, deberá ser aprobada por la Supervisión.

• La selección de las proporciones de la mezcla de concreto se basará en resultados en

los que se ha utilizado en la preparación del concreto el agua de la fuente elegida.

3. Efectos de las Sustancias Disueltas:

• El efecto que las sustancias orgánicas presentes en las aguas naturales puedan afectar el tiempo de fraguado del cemento Portland o en la resistencia ùltima del concreto, es un problema que presenta una complejidad considerable. Las aguas que estèn muy coloreadas, las aguas con un olor notable o aquellas aguas en que tengan visibles algas verdes o cafes deberán ser vistas con desconfianza y en consecuencia ensayadas. • Sustancias Orgànicas; El efecto que las sustancias orgánicas presentes en las aguas

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naturales puedan tener en el tiempo de fraguado del cemento Portland o en la resistencia ùltima del concreto, es un problema que presenta una complejidad considerable.

Las aguas que estèn muy coloreadas, las aguas con un olor notable o aquellas aguas en que sean visibles algas verdes o cafes deberán ser vistas con desconfianza y en consecuencia ensayadas.

• Sedimentos o partìculas en suspensión; Se puede tolerar en el agua aproximadamente

2,000 ppm de arcilla en suspensiòn o de partículas finas de roca. Cantidades mayores

podría no afectar la resistencia, pero bien podrían influir sobre otras propiedades de algunas mezclas de concreto. Antes ser empleada, cualquier agua lodosa deberà pasar a través de estanques de sedimentación o deberá ser clarificada por cualquier otro medio para reducir la cantidad de sedimentos y de arcilla agregada a la mezcla. Cuando se regresan finos de cemento al concreto en aguas de enjuague recicladas, se pueden tolerar 50,000 ppm.

• Azùcar; Una pequeña cantidad de sacarosa, de 0.03% a 0.15% del peso del cemento, normalmente retarda el fraguado del cemento. El limite superior de este rango varia respecto de los distintos cementos. La resistencia a 7 dias puede verse reducida, en tanto que la resistencia a los 28 días podría aumentar. El azùcar en cantidades de

0.25% o mas del peso del cemento puede provocar un fraguado ràpido y una

reducción sustancial de la resistencia a los 28 días. Cada tipo de azúcar afecta al tiempo de fraguado y a la resistencia de manera distinta. Menos de 500 ppm de azùcar en el agua de mezclado, generalmente no producen un efecto adverso en el desarrollo de la resistencia, pero si la concentración sobrepasa esta cantidad, se deberán realizar ensayos para analizar el tiempo de fraguado y el desarrollo de la resistencia.

4. Utilización de aguas no potables

Cuando el agua a ser utilizada no cumpla con uno o varios de los requisitos indicados en la tabla anterior, se deberá realizar ensayos comparativos empleando el agua en estudio y agua destilada o potable, manteniendo similitud de materiales y procedimientos. Dichos ensayos se realizarán, de preferencia, con el mismo cemento que será usado. Dichos ensayos incluirán la determinación del tiempo de fraguado de las pastas y la resistencia a la compresión de morteros a edades de 7 y 28 días.

El tiempo de fraguado no es necesariamente un ensayo satisfactorio para establecer la calidad del agua empleada ni los efectos de la misma sobre el concreto endurecido. Sin embargo, la

Norma NTP 339.084 acepta que los tiempos de fraguado inicial y final de la pasta preparada con el agua en estudio podrán ser hasta 25% mayores o menores,

respectivamente, que los correspondientes a las pastas que contienen el agua de referencia. Los morteros preparados con el agua en estudio y ensayados de acuerdo a las

recomendaciones de la Norma ASTM C 109 deben dar a los 7 y 28 días, resistencias a la

compresión no menores del 90% de la de muestras similares preparadas con agua

potable. Es recomendable continuar los estudios a edades posteriores para certificar que no se

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Cuando la concentración de sales, especialmente cloruros exceda los limites indicados en

estas recomendaciones, se efectuarán ensayos de resistencia a la compresión a edades de 180

y 365 días.

No se permitirá en concretos presforzados el empleo de aguas que superen los límites de sales

especificados.

Ni el olor ni el sabor son índices de la calidad del agua. Tampoco son los resultados de los ensayos de estabilidad de volumen.

Podrá utilizarse, previa autorización de la Supervisión, aguas no potables si, además de cumplir los requisitos anteriores se tiene que:

a. Las impurezas presentes en el agua no alteran el tiempo de fraguado, la resistencia, durabilidad, o estabilidad de volumen del concreto; ni causan eflorescencias, ni procesos corrosivos en el acero de refuerzo.

b. El agua es limpia y libre de cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales, materia orgánica, o sustancias que pueden ser dañinas al concreto, acero de refuerzo, acabados o elementos embebidos.

c. La selección de las proporciones de la mezcla se basará en los resultados de ensayos de resistencia en compresión de concretos en cuya preparación se ha utilizado agua de la fuente elegida.

Sobre esta base se ha determinado que algunas aguas aparentemente inconvenientes no dan necesariamente un efecto dañino en el concreto. De acuerdo a los criterios expresados y previa realización de los ensayos correspondientes, las siguientes aguas podrían ser utilizadas en la preparación del concreto:

a. Aguas de pantano y ciénaga, siempre que la tubería de toma esté instalada de manera tal que queden por lo menos 60 cm de agua por debajo de ella, debiendo estar la entrada de una rejilla o dispositivo que impida el ingreso de pasto, raíces, fango, barro o materia sólida.

b. Agua de arroyos y lagos.

c. Aguas con concentración máxima de 0.1% de SO4.

d. Agua de mar, dentro de las limitaciones que en la sección correspondiente se indican. e. Aguas alcalinas con un porcentaje máximo de 0.15% de sulfates o cloruros.

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Aguas prohibidas

Está prohibido emplear en la preparación del concreto:

- Aguas ácidas. En general, el agua de mezclado que contiene acidos clorhídrico,

sulfúrico y otros acidos inorgánicos comunes en concentraciones inferiores a 10,000

ppm no tiene un efecto adverso en la resistencia. Las aguas acidas con valores pH

menores que 3.0 pueden ocasionar problemas de manejo y se deben evitar en la

medida de lo posible

- Aguas calcáreas; minerales; carbonatadas; o naturales - Aguas provenientes de minas o relaves

- Aguas que contengan residuos industriales

- Aguas con un contenido de cloruro de sodio mayor del 3%; o un contenido de sulfato

mayor del 1%.

- Aguas que contengan algas: materia orgánica: humus; partículas de carbón; turba;

azufre; o descargas de desagües.

- Aguas que contengan ácido húmico u otros ácidos orgánicos. - Aguas que contengan azucares o sus derivados.

- Aguas con porcentajes significativos de sales de sodio o potasio disueltos, en especial en todos aquellos casos en que es posible la reacción álcali-agregado. Las aguas con concentraciones de hidróxido de sodio de 0.5% el peso del cemento, no afecta en gran medida a la resistencia del concreto toda vez que no ocasionen un fraguado rápido. Sin embargo, mayores concentraciones pueden reducir la resistencia del concreto. El

hidróxido de potasio en concentraciones menores a 1.2% por peso de cemento tiene

poco efecto en la resistencia del concreto desarrollada por ciertos cementos, pero la misma concentracion al ser usada con otros cementos puede reducir sustancialmente la resistencia a los 28 días.

- Aguas de enjuague;La Agencia de Protecciòn Ambiental y las agencias estatales de los EEUU prohiben descargar en las vías fluviales, aguas de enjuague no tratadas que han sido utilizadas para aprovechar la arena y la grava de concretos regresados o para lavar las mezcladoras.

- Las aguas negras típicas pueden tener aproximadamente 400 ppm de materia orgànica. Luego que esta aguas se han diluido en un buen sistema de tratamiento, la

concentración se ve reducida aproximadamente 20 ppm o menos. Esta cantidad es demasiado pequeña para tener efecto de importancia en la resistencia.

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5. Limitaciones

Las sales u otras sustancias dañinas que puedan estar presentes en los agregados y/o aditivos,

deberán sumarse a la cantidad que pudiera aportar el agua de mezclado a fin de evaluar el total de sustancias inconvenientes que pueden ser dañinas al concreto, el acero de refuerzo, o

los elementos metálicos embebidos.

El agua empleada en la preparación del concreto para elementos presforzados, o en concretos que tengan embebidos elementos de aluminio o de fierro galvanizado, incluyendo la porción

del agua de la mezcla con la que contribuyen la humedad libre del agregado o las soluciones

de aditivos, no deberá contener cantidades de ión cloruro mayores del 0.6% en peso del

cemento.

La suma total de las cantidades de ión cloruro presentes en el agua, agregados y aditivos, no

deberá nunca exceder, expresada en porcentajes en peso del cemento, de los porcentajes indicados a continuación:

Tabla : Porcentaje de ión cloruro máximo según el tipo de concreto

TIPO DE CONCRETO

Concreto preesforzado

Concreto armado con elementos de aluminio o fierro galvanizado

Concreto armado expuesto a la acción de cloruros Concreto armado sometido a un ambiente húmedo pero no expuesto a cloruros

Concreto armado seco o protegido de la humedad durante su vida por medio de un recubrimiento impermeable

6. Agua de mar PORCENTAJE 0.06% 0.06% 0.10% 0.15% 0.80%

Aun cuando un concreto hecho con agua de mar puede tener una resistencia temprana mayor que un concreto normal, sus resistencias a edades mayores (después de 28 días) pueden ser inferiores. Esta reducción de resistencia puede ser compensada reduciendo la relación agua – cemento.

El agua de mar no es adecuada para producir concreto reforzado con acero y no deberà usarse en concreto preforzados debido al riesgo de corrosiòn del esfuerzo, particularmente en

ambientes cálidos y hùmedos.

(33)

El agua de mar que se utiliza para producir concreto, también tiende a causar eflorescencia y humedad en superficies de concreto expuestas al aire y al agua

En algunos casos muy excepcionales puede ser necesario utilizar agua de mar en la preparación del concreto. En estos casos debe conocerse el contenido de sales solubles, así como que para una misma concentración los electos difieren sí hay un contacto duradero, con renovación o no del agresivo, o si se trata de una infiltración.

Debe recordarse que mucho menor intensidad tiene el ataque del agua de mar al concreto si se trata de un contacto sin renovación ya que el agente activo se agota y su acción se modifica por la presencia de nuevos productos formados por la reacción, caso en que la reacción tiende a anularse. El agua de mar sólo podrá utilizarse como agua de mezclado en la preparación del concreto con autorización previa escrita del Proyectista y la Supervisión, la misma que debe de figurar en el Cuaderno de Obras. Está prohibido su uso en los siguientes casos:

- Concreto presforzado.

- Concretos cuya resistencia a la compresión a los 28 días sea mayor del 75 Kg/cm². - Concretos con elementos embebidos de fierro galvanizado o de aluminio.

- Concretos preparados con cementos de alto contenido de óxido de alúmina, o con un contenido de C3A mayor del 5%.

- Concretos con acabado superficial de importancia. - Concretos expuestos o concretos cara vista.

- Concretos masivos.

- Concretos colocados en climas cálidos. - Concretos expuestos a la brisa marina. - Concretos con agregados reactivos.

- Concretos en los que se utiliza cementos aluminosos.

En la utilización del agua de mar como agua de mezclado se debe recordar que:

a. No hay evidencias de fallas de estructuras de concreto simple preparadas este agua. b. La utilización del agua de mar en la preparación del concreto no produce variación en

el asentamiento; obteniéndose para cualquier dosificación la misma trabajabilidad que se consigue empleando aguas potable.

c. Puede presentarse una aceleración en el fraguado y endurecimiento inicial de la mezcla.

d. La resistencia a la tracción y compresión en morteros preparados, es mayor durante los primeros días. en relación a los morteros preparados con apua potable.

e. Su empleo disminuye la resistencia a la compresión a los 28 días aproximadamente en un 12% a los tres días pueden presentarse valores del 124% a 137%, tendiendo la resistencia a igualarse a los siete días a la de los concretos preparados con agua potable.

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f. A partir de los 7 días la resistencia de los concretos preparados con agua de mar

tiende a disminuir, obteniéndose a los 28 días una resistencia a la tracción del 93% y a la compresión del orden del 94%, respecto a los concretos preparados con agua

potable.

g. El efecto del empleo del agua de mar como agua de mezclado sobre la resistencia final del concreto, puede compensarse diseñando la mezcla para una resistencia promedio del 110% de aquella que se desea alcanzar a los 28 días.

h. La presencia del agua de mar puede provocar corrosión del acero de refuerzo y elementos metálicos embebidos por lo que el recubrimiento de estos deben ser no menor de 70 mm.

i. El concreto debe ser bien compactado, buscando la máxima densidad y la menor porosidad a fin de impedir reacciones de las sales existentes, asegurando una durabilidad aceptable y satisfactoria.

j. La utilización de agua de mar como agua de mezclado permite, al incrementar las resistencias iniciales y favorecer el endurecimiento rápido del concreto, un desencofrado o una puesta en servicio más rápidos.

k. Puede provocar eflorescencias.

Si el agua de mar se emplea como agua de mezclado es recomendable que el cemento tenga un contenido máximo del 5% de aluminato tricálcico (C3A) y la mezcla tenga un contenido mínimo de cemento de 350 kg/m³; una relación agua-cemento máxima de 0.5; consistencia plástica; y un recubrimiento al acero de refuerzo no menor de 70 mm.

Finalmente cabe indicar que ciertas especificaciones y códigos no permiten su empleo, y otras la restringen. En la mayoría no se hace mención a sus efectos. Así:

a. Las especificaciones alemanas permiten el uso de toda agua, excepto cuando se emplea cemento aluminoso, y el agua no contiene más del 3% como suma de los contenidos de sodio y magnesio.

b. El ACI en la recomendación 318 no da especificaciones referentes al empleo del agua de mar como tal.

c. Igualmente, dentro de las limitaciones indicadas, la Portland Cement Association, permite el empleo del agua de mar tanto cu concreto simple como en concreto armado.

d. El Código Británico permite el empleo del agua de mar en concreto simple, no así en concreto armado, excepto donde la eflorescencia es inconveniente.

e. El Código Ruso prohibe el empleo del agua de mar en estructuras marítimas

reforzadas en zonas de clima caliente, debido al peligro de corrosión y eflorescencia, pero el empleo de este agua en otros climas no es objetado.