Pontencialidades del cemento PP 25 en hormigones estructurales aplicados en la Empresa Constructora Militar #3

Texto completo

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(3) PENSAMIENTO:. Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber….

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(5) DEDICATORIA: A mi madre por brindarme todo su amor, por apoyarme y guiarme en todo momento en esta maravillosa carrera. Por darme la fuerza y la fe de seguir adelante ante cualquier dificultad, por estar siempre al tanto de mis resultados en las asignaturas, en fin por toda su preocupación espiritual y material en mi formación como profesional. Por verla feliz en su sueño de que su único hijo sea ingeniero, a esa madre que tanto amo le dedico este trabajo de diploma. A mi papá por ser un profesor ejemplar, por su total procuración a todo lo largo de mi carrera, por confiar en mí en momentos duros. Por todo esto y más le dedico a ese gran amigo este trabajo. A esa gran esposa que siempre me apoyó y me condujo a estar aquí escribiendo estas líneas, porque me demostró que en la vida nada es imposible, a esa extraordinaria mujer, amiga y consejera, le dedico mi tesis. Al señor que es tan grande en todo momento..

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(7) AGRADECIMIENTOS: La realización de este trabajo ha sido posible gracias al apoyo y la ayuda de varias personas y organismos. Quisiera por ello agradecer: A mi tutor MSc. Ing. Camilo A. González Díaz por guiarme acertadamente en este trabajo, con dedicación y profesionalismo llevándome a obtener estos resultados, por su plena disponibilidad en situaciones adversas , por ser ante todo un gran profesor , humano y amigo. A mis padres que son el más grande tesoro de mi vida y sin ellos yo no seria nada, con dedicación y sacrificio, han sabido encaminarme por el camino correcto de la vida. A mi esposa. por saber entender el sacrificio de este trabajo y por saber. aconsejarme en momentos difíciles. Por su apoyo, ayuda y procuración constante en estos últimos 2 años de la carrera. A mi familia por darme siempre su incondicional apoyo. A todos mis profesores de la UCLV que sin sus conocimientos e inculcadores de valores no estaría hoy realizando este trabajo. A los muchachos del departamento de Preparación Técnica de la Constructora Militar por haberme dado su apoyo en los momentos que más lo necesitaba. A mi cotutor Juan Carlos por confiar en mi en esta realización de la investigación. A mi amigo Idiel que me brindó su ayuda incondicional para la realizar este trabajo. A el Ing. Sardinas por su muestra de amistad y su apoyo en los ensayos realizados..

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(9) RESUMEN: El presente trabajo contiene los estudios realizados dirigidos a conocer las potencialidades de los cementos con adiciones activas fabricados en Cuba para la fabricación de elementos estructurales de hormigón armado en lo particular los cementos PP. Se realiza un estudio del estado del arte del conocimiento de las puzolanas y los cementos con adiciones. Se estudian dos combinaciones: (una con arena y gravilla procedente de la cantera El Purio) y otra con gravilla de la cantera El Purio y arena mezclada al 70 % procedente de la misma cantera y arena al 30 % procedente de la instalación del Hoyo. En ambas combinaciones se utilizó aditivo reductor de alto rango N100 de producción nacional. Se evalúa el incremento de la resistencia para distintas dosis de cemento y un asentamiento comprendido entre 18 y 22 cm. medido por el cono de Abramas. Se evalúa el comportamiento del rendimiento del cemento para distintas dosis de cemento. Los resultados obtenidos demuestran que potencialmente los cementos PP pueden ser utilizados en la fabricación de elementos estructurales y los hormigones producidos con los mismos alcanzan elevadas resistencias y altos rendimiento del cemento..

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(11) ÍNDICE:. INTRODUCCION……………………………………………………...………….. 1. CAPITULO I. Estado del Arte………………………………………………….. 8. 1.1.. 8. Las Puzolanas. Origen y Definiciones………..............………. 1.1.1. Definiciones……………………………………………………………….. 8. 1.1.2. Origen de las Puzolanas…………………………………………………. 9. 1.1.3. Clasificación de las puzolanas……………………………….…………. 10 1.1.4. Composición química y estructura de las puzolanas………….…….. 12 1.1.5. Las puzolanas en Cuba…………………………………….……………. 13 1.1.6. Actividad Puzolánica. Su evaluación…………………………………… 14 1.2.. Cemento Portland. Premisas y surgimiento………………………. 16. 1.2.1. Cemento Portland. Definiciones………………………………………… 17 1.2.2. Especificaciones del Cemento Portland cubano……………………... 19 1.2.3. Actualidad y medio ambiente……………………………………………. 23 1.2.4. El cemento en Cuba……………………………………………………… 26 1.2.5. Consideraciones sobre el futuro del cemento Pórtland en Cuba…… 27 1.3.. Conclusiones parciales de Capítulo I………………………………. 28. CAPÍTULO II.. Características. de los materiales utilizados y. evaluación de la conformidad………………………………………………… 30. 2.1.. Cemento………………………………………………………………….. 31. 2.2.. Áridos…………………………………………………………………….. 34. 2.3.. Aditivo……………………………………………………………………. 36. 2.4.. Agua………………………………………………………………………. 36. 2.5.. Conclusiones parciales del Capitulo II……………………………... 36.

(12) CAPÍTULO III. Parte experimental y evaluación de los resultados……… 37 3.1. Diseño experimental……………………………………………………….. 37 3.2. Resultados obtenidos con la combinación (a)- (Cemento PP-25 de la fábrica Carlos Marx, arena triturada de la cantera Purio, gravilla de la cantera El Purio)……………………………………………………………….. 38 3.2.1. Resultados de la resistencia media a la compresión a los 7 días de la combinación (a)…………………………………………………………………. 38 3.2.2. Resultados de la resistencia media a la compresión a los 28 días de la combinación (a)…………………………………………………………………. 39 3.2.3. Modelos de comportamiento a 7 y 28 días de la resistencia media a la. compresión. cuando. varía. la. relación. agua/cemento. para. un. asentamiento entre 18 y 22 cm…………………………………………………... 39 3.2.4. Análisis del rendimiento de la combinación (a)………………………… 41 3.3. Resultados obtenidos con la combinación (b)- (Cemento PP-25. de la fábrica Carlos Marx, arena triturada de la cantera Purio mezclada con el 30 % de arena de la planta Sergio Soto, gravilla de la cantera El Purio)……………………………………………………………………………….. 42 3.3.1. Resultados de la resistencia media a la compresión a los 7 días de la combinación (b)……………………………………………………………………. 43 3.3.2. Resultados de la resistencia media a la compresión a los 28 días de la combinación (b)…………………………………………………………………. 43 3.3.3. Modelos de comportamiento a 7 y 28 días de la resistencia media a la. compresión. cuando. varía. la. relación. agua/cemento. para. un. asentamiento entre 18 y 22 cm…………………………………………………... 44 3.3.4. Análisis del rendimiento de la combinación (b)…………………………. 46 3.3.5. Comparación entre la combinación a (arena combinada Hoyo-Purio) y la combinación b (arena del Purio sin mezclar)………………………………. 46 3.4. Conclusiones parciales Capítulo III……………………………………… 47.

(13) CONCLUSIONES GENERALES…………………………………………………48 RECOMENDACIONES…………………………………………………………… 49 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………. 50.

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(15) Introducción. INTRODUCCION. El cemento Portland es el material más costoso e importante en la fabricación de morteros y hormigones, su uso universal se pone de manifiesto prácticamente en todos los trabajos de la construcción. Entonces, aunque se le reconoce haber sido uno de los elementos que más ha contribuido. al. desarrollo. de. la. humanidad,. también. ha. resultado. ser. paradójicamente, un depredador del medio ambiente y uno de los responsables de la degradación ambiental del planeta, debido a que su proceso productivo en lo fundamental está montado sobre la base de la explotación intensiva de recursos no renovables (materias primas y combustibles), y se emiten en él significativos volúmenes de gases de efecto invernadero (CO2) que hace que se convierten en amenazas a la sostenibilidad de la producción de este aglomerante . El sostenido incremento del precio de los combustibles fósiles a corto plazo, el previsible reforzamiento a escala global de las políticas impositivas a productos o producciones que contribuyan al calentamiento global (impuestos ecológicos), harán que el incremento de costos de la producción llegue a niveles prohibitivos para la industria. Se urge entonces proyectar estrategias para poder contribuir a resolver este problema a mediano plazo. Para disminuir los consumos de cementos Portland en estado puro una de las estrategias mas utilizadas es mezclar los mismos con adiciones activas o inertes. Existen dos tendencias para aplicar este proceso: 9 Mezclarlos en obra 9 Mezclarlos en la fábrica En Cuba en la década del 80 se comenzó a mezclar cemento Portland con (toazeolita) en la fábrica, de ahí nacieron los cementos PP y PZ. En la actualidad los cementos Portland no son puros, traen implícitos en su fabricación entre un (510%) de adición puzolana..

(16) Introducción. Está demostrado que los cementos con pequeñas adiciones de puzolanas (5%) mejora la durabilidad, disminuye la porosidad, el calor de hidratación, son menos permeables sin traer consigo pérdidas significativas en su resistencia. Sin embargo cuando éstos se mezclan con adiciones dentro del rango de (10-20%) se le conocen como cemento Portland Puzolánicos y cuando sobrepasan las adiciones en un 20% se denominan Cementos Puzolánicos. El uso de este aglomerante hidráulico se convirtió en una gran indisciplina social. Se utilizaban sin tener en cuenta los cuidados que se debían de tener en los cementos mezclados (PP-PZ), con la tendencia a que el cemento empezara a perder popularidad hasta desaparecer del mercado. En la actualidad con la situación económica del país, los nuevos lineamientos aplicados, la necesidad de viviendas requeridas para darle solución al problema habitacional en que nos enfrentamos hoy y la cultura que ha adquirido nuestro pueblo, es necesario retomar estos cementos mezclados y que vuelva a salir al mercado el cemento (pp.-25) Los privados que quieren construir se cohíben en aplicar el cemento PP-25. Sin embargo la práctica internacional ha demostrado que es posible utilizar los cementos mezclados en hormigones estructurales siempre que se cumpla con los requerimientos que exige el diseño en cuanto a: •. Fabricación. •. Transportación. •. Colocación. •. Compactación. •. Curado. 2.

(17) Introducción. La actualidad del trabajo está dada porque consideramos posible, lograr nuevas dosificaciones. de. hormigones. utilizando. cementos. mezclados. en. obra,. particularmente el (PP.-25) aplicados en obras constructivas pertenecientes a la empresa constructora militar y a todos los consumidores que le resulte de interés su empleo, posibilitando usar hormigones estructurales hasta alcanzar (20 Mpa) o más. La Empresa Constructora Militar No. 3 de Villa Clara (ECM3 V. C) dentro de su Sistema de Gestión Ambiental establece en su estrategia (puesta en vigor desde el año 2008) como meta ambiental, la reducción del consumo de cemento. Se ha realizado cambios en la tecnología; sustitución de la planta dosificadora por una más eficiente, compra de camiones hormigoneras y de carga. Además del uso de aditivos químicos y dosificaciones contratadas a la UIC #4 de Villa Clara (ENIA), colaborando un uso racional del cemento. A pesar de ello, la demanda de cemento se incrementa debido a los grandes volúmenes que se necesitan para darle cumplimiento al objeto social de la entidad; construcción civil y montaje de nuevas edificaciones, producción de hormigón y mezcla premezclada y elementos prefabricados de hormigón y su transportación entre otras actividades, la poca asignación de cemento y al uso irracional del hormigón. La dirección de la empresa consciente de la necesidad de reducir el consumo de cemento y conocedora de las aplicaciones de los cementos mezclados, le solicita a la Dirección Técnica una investigación donde deja al descubierto las potencialidades del cemento (PP.-25) que se recibe, y permite trazar estrategias para su utilización en hormigones estructurales atendiendo a las condiciones tecnológicas de la entidad. Situación problemática. La problemática es que estos cementos mezclados se comercializan y se recomiendan para que no puedan usarse en hormigones estructurales. Los consumidores obvian las potencialidades que nos puede brindar este cemento (PP-25) ya sea por desconocimiento, por indisciplina o precaución. 3.

(18) Introducción. Problema científico. Cómo conocer las potencialidades reales del cemento PP-25 recibidos en la empresa para ser utilizado en la fabricación de hormigones estructurales.. Objetivo general. Desarrollar un estudio que permita conocer el alcance del cemento (PP-25) en la fabricación de hormigones estructurales.. Interrogantes Científicas. 1. Será posible alcanzar resistencias superiores de 20Mpa en la fabricación de hormigones utilizando el cemento PP-25. 2. Resultará una opción económica y factible la utilización de hormigones estructurales aplicando el cemento PP-25 en la empresa.. Objetivos específicos 1. Estudio del estado del arte sobre el cemento mezclado. 2. Caracterización y estudio de los materiales a utilizar. 3. Modelación de la resistencia del hormigón fabricado con cementos PP-25. 4. A partir de la modelación de la resistencia del hormigón diseñar mezclas que sean capaces de satisfacer los requerimientos de resistencias establecidas en la empresa para hormigones estructurales.. 4.

(19) Introducción. Hipótesis Si se utiliza el cemento PP-25 en la fabricación de hormigones, entonces se puede lograr que estos satisfagan los requerimientos necesarios para que sean utilizados en hormigones estructurales superiores a 20Mpa.. Aporte Económico Se esperan resultados económicos porque los cementos PP son más baratos en el mercado, pero además se incluye aumento de la capacidad productiva en los hormigones estructurales atendiendo a la disponibilidad de los mismos, los cuales no satisfacen los planes de producción.. Aporte social Permite una alternativa en la fabricación de hormigones estructurales que hoy no esta recomendado su uso, atendiendo a los medios de difusión masiva del país.. Aporte ecológico La utilización del cemento PP tiene implícito la disminución de Clinker en el cemento, trayendo consigo una reducción medio- ambiental.. 5.

(20) Introducción. Estructura del trabajo 9 Introducción 9 Capítulo I: Estado del arte sobre el cemento Portland,. el empleo de. cementos mezclados (PP) en Cuba y el mundo , la utilización de puzolanas y la zeolita como el mineral del siglo en la construcción. 9 Capítulo II: Caracterización de las materias primas a utilizar y diseño de experimentos 9 Capítulo III: Discusión y evaluación de los resultados obtenidos 9 Conclusiones y recomendaciones 9 Referencias 9 Anexos. 6.

(21) Introducción. Metodología de la investigación. Definición del problema de estudio. Recopilación bibliográfica general.. ETAPA I. Formación de la base teórica. Definición de los objetivos de la investigación. Planteamiento de la hipótesis.. Estudio de la bibliografía existente.. ETAPA II. Búsqueda actualizada de la temática.. Procesamiento de la información obtenida y actualización de los contenidos ya existentes en la bibliografía.. Realización del diseño de experimento.. ETAPA III. Procesamiento de los resultados.. Generalización, recomendaciones y conclusiones.. 7.

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(23) Capitulo I. Estado del Arte. CAPITULO I. Estado del Arte 1.1 .Las Puzolanas. Origen y Definiciones.. 1.1.1 Definiciones. La designación inicial de puzolana fue considerada como un producto piroclástico originado por la erupción de un tipo determinado de roca. (13) Este concepto se ha generalizado y en la actualidad se nombra puzolana a cualquier producto que sea capaz de mostrar reactividad con el Ca (OH)2,. que fraguan y. endurezcan en presencia de humedad. (19) La norma ASTM (1992), en la definición 618-78, define: "las puzolanas son materiales silíceos o alumino quienes por sí solos poseen poco o ningún valor cementante, pero cuando se han dividido finamente y están en presencia de agua reaccionan químicamente con el hidróxido de calcio a temperatura ambiente para formar compuestos con propiedades cementantes." Robalina Espinoza. P considera que las puzolanas son un material natural o artificial compuesto principalmente por sílice amorfa, que por sí solas no poseen ningún valor cementante, pero que finamente dividido y en presencia de humedad reaccionan químicamente. con. la. cal. y. forman. un. compuesto. que. posee. propiedades. aglomerantes.(56) Salazar J.A plantea que puzolana son: Material esencialmente de silicatos que finamente dividida no posee ninguna propiedad hidráulica, pero posee constituyentes (sílice alúmina) capaces, a la temperatura ordinaria, de fijar el hidróxido de cal para dar compuestos estables con propiedades hidráulicas. (57) El ACI 116R define la puzolana como: material silíceo o silicoaluminoso, que por sí mismo puede poseer un pequeño o nulo valor cementante, pero finamente dividido y en presencia de humedad reacciona químicamente con hidróxido de calcio a temperatura normal formando compuestos con propiedades cementicias.. 8.

(24) Capitulo I. Estado del Arte. Adoptado por las actuales normas del ASTM nos brinda que es el material silíceo que no siendo aglomerante por sí mismo en muy baja magnitud-contiene elementos que se combinan con la cal en presencia del agua, a temperaturas ordinarias, formando compuestos de escasa solubilidad que presentan propiedades aglomerantes. (12) El autor considera que el concepto más completo de puzolana encontrado es el dado por la norma ASTM 618. Dado que es concepto más abarcador, otras definiciones restringen en gran medida su alcance, por ejemplo Salazar no incluye los materiales alumino-silicios, Robalina no incluye las puzolanas de origen zeolíticos las cuales no son amorfas. Sin embargo Salazar ha planteado en otros documentos una idea mucho más abarcadora de puzolanas al definirla como: Los materiales que, carentes de propiedades cementicias y de la actividad hidráulica por sí solos, contienen constituyentes que se combinan con cal a temperaturas ordinarias y en presencia de agua, dando lugar a compuestos permanentemente insolubles y estables que se comportan como conglomerantes hidráulicos. En tal sentido, las puzolanas dan propiedades cementantes a un conglomerante no hidráulico como es la cal. 1.1.2. Origen de las Puzolanas. Las ideas. planteadas sobre el origen de las puzolanas son diversas y han ido. enriqueciéndose con el desarrollo de la ciencia. Inicialmente se consideraba que solo tenían procedencia natural y que se encontraban en pocos lugares. No es un azar que su nombre fuera legado por la población de Pozzuoli donde se han encontrado yacimientos naturales de excepcional calidad a base de cenizas y tobas incoherentes de origen piroclástico. (6), (13) Posteriormente fueron apareciendo nuevas fuentes tanto naturales como artificiales. Los estudios de Massazza han organizado y explicado el origen de las puzolanas de forma muy coherente y original a partir de estas ideas podemos resumir (58). El origen de las puzolanas parte de tres fuentes principales que son: 1. Naturales , que a su vez pueden tener dos fuentes: •. Rocas piro clásticas. •. Rocas fragmentarias. 9.

(25) Capitulo I. Estado del Arte. 2. Artificiales , que se subdividen en: •. Cenizas volantes. •. Silica Fume. •. Agro residuos quemados.. •. Pizarras calcinadas.. •. Rocas Artificiales.. Las rocas piro clásticas pueden ser incoherentes como el caso de tobas y cenizas o coherentes alteradas, el caso de las tobas zeolitizadas. Las rocas fragmentarias naturales pueden ser de origen orgánico o por deposición simple. Las puzolanas naturales de origen orgánico son rocas sedimentarias abundantes en sílice hidratada y formadas en yacimientos o depósitos que en su origen fueron submarinos, por acumulación de esqueletos y caparazones silíceos de animales (infusorios radiolarios) o plantas (algas diatomeas). Que activadas térmicamente dan actividad puzolánica. Los materiales por deposición simple se encuentran formado parte de las arcillas que calcinadas dan lugar a puzolanas que se consideran por muchos artificiales. El autor considera que más bien estas puzolanas tienen origen mezclado tanto artificial como natural y representan la frontera o el tránsito entre las puzolanas artificiales y naturales, por tal razón se une al criterio de Massazza que las denomina de origen mixto. 1.1.3. Clasificación de las puzolanas. Las puzolanas se dividen y se clasifican en tres tipos, según la norma ASTM C 618-01 Clase N: Puzolanas naturales crudas o calcinadas, tal como las diatomitas; tobas y cenizas volcánicas, calcinadas o sin calcinar; y varios materiales que requieren de calcinación para inducir propiedades satisfactorias, como algunas arcillas. Clase F: Ceniza volante producida por la calcinación de carbón antracítico o bituminoso. Estas cenizas poseen propiedades puzolánicas. Clase C: Ceniza volante producida por la calcinación de carbón sub–bituminoso o lignito. Esta clase de ceniza además de tener propiedades puzolánicas 10. también tiene.

(26) Capitulo I. Estado del Arte. propiedades cementicias. Es importante mencionar que para este trabajo el tipo de puzolana a utilizar es la clase N, ya que se trata de la zeolita, que es una puzolana natural. Mielenz clasifica las puzolanas tomando como base el constituyente activo principal como: Vidrio volcánico.2. Ópalo.3. Arcillas (-caolinita-montmotillonita-illita-arcillas mezcladas con vermiculita).4. Zeolita.5. Óxidos hidratados de aluminio.6. Productos no puzolánicos.(28) Solamente la 1, 2 y 4 tienen actividad puzolánicas natural, las demás requieren de ser activadas térmicamente. Otra clasificación es la dada por Massazza que se resume a continuación:. Puzolanas Naturales Rocas piro clásticas. Rocas incoherentes. Materiales alterados de origen mixto. Rocas de origen fragmentarios. Rocas coherentes alteradas. Materiales de origen orgánico. Materiales Zeolitizados. Materiales de origen mixto Arcillas activadas térmicamente. Materiales de deposición simple. Arcillas calcinadas. Puzolanas Artificiales. Cenizas Volantes. Sílica Fume. Agroresiduos quemados. Pizarras Calcinadas. Massazza clasifica las puzolanas por su origen en rocas piro clásticas, fragmentarias y de origen mixtos. A su vez las rocas piro clásticas la subdivide en coherentes e incoherente y. 11.

(27) Capitulo I. Estado del Arte. estas últimas luego de un proceso de metamorfismo dan origen a los materiales zeolitizados. Por otra parte las puzolanas de origen fragmentarios son subdividida por Massazza en aquellas de origen orgánicas y de deposición simple de donde se originan las arcillas que activadas térmicamente o calcinada se comportan como puzolanas. Estas arcillas son consideradas la frontera entre las puzolanas naturales y artificiales que solo incluye las cenizas volantes, silica fume agro residuos quemados y pizarras calcinadas. La clasificación de Massazza basada en el origen de las puzolanas es a criterio del autor la más completa de las clasificaciones encontradas por su nivel de detalle y coherencia, sin embargo la clasificación dada por la ASTM es la más difundida y utilizada por lo cual ha tenido una mayor importancia por su alcance técnico y comercial. 1.1.4. Composición química y estructura de las puzolanas. La composición química de las puzolanas unida a la su estructura. definen en gran. medida su comportamiento y propiedades. De hecho en caso de las puzolanas naturales amorfas se prefieren aquellas que el 70 % o más estén compuestos por SIO2, Al2O3, Fe2O3.(58). Para las puzolanas que provienen de residuos agroindustriales puede actuarse en la composición y estructura mediante la quema controlada. La ASTM C 618 relaciona la composición de las puzolanas de acuerdo a su tipo o case Tabla 1.1 CLASE. N (%). F (%). C (%). SiO2+AL2O3+FeO3. 70. 70. 70. SO3. 4. 5. 5. Humedad Máx.. 3. 3. 3. P.P.I. 10. 6. 6. 12.

(28) Capitulo I. Estado del Arte. Por su parte el CCH del Instituto Eduardo Torroja de España (18) plantea que la composición química debe responder a los requerimientos siguientes: SiO2>45% AL2O3 (entre14-22%) SO3< 1% MgO< 10% Cal< 12% Agua combinada < 3% La estructura de las puzolanas debe de ser amorfas en el momento de su uso con la excepción de la zeolita la que son alumosilicatos silicatos hidratados de calcio sodio y potasio que tienen una estructura cavernosa propiciando fenómenos de adsorción, donde ocurre sustitución atómica (fenómeno de diadosia). Ellos cristalizan en sistemas diferentes y su composición química varia en determinados rangos.(9) 1.1.5. Las puzolanas en Cuba. El uso de puzolanas como materiales de reemplazo de escoria comenzó temprano en 1980-90 en Cuba. Hay una gran disponibilidad de puzolanas en varias rocas de zeolitas extensión de cristal volcánica en todo el país. Las puzolanas han mostrado la reactividad buena, y fueron usados como adiciones minerales para producir el cemento de PortlandPuzolánico, conocido como PPS 350, PPS 250 CA160 en la década comprendida entre los años 1970-80 (31),(19). La carencia de energía, y la decisión política de guardar intacta los programas sociales en curso de la Revolución condujo el país a priorizar más alternativas económicas que la producción de cemento en plantas enormes.(19) Este dio a luz al "cemento romano popular”, fabricado en la primera planta en “Brujo el-”, Santiago de Cuba, en 1987. Este fue seguido adelante de otros talleres localizados en la parte del Este del país, algunos de los cuales están todavía en la producción. El desarrollo más importante era la construcción de la planta de cal-puzolana en “Palmario”, con un. 13.

(29) Capitulo I. Estado del Arte. molino de bola continuo con 100,000 toneladas por año capacidad. Esta planta todavía funciona. (58) Desde 1993, el Ministerio de la Industria de azúcar decidió hacer el uso de las cantidades enormes de caña de azúcar de desecho bagazo y la paja como puzolanas, producir en la localidad la llamada “Carpeta Alternativa”. Aunque más de 170 pequeños talleres fueran puestos en la operación, cada uno con 1-2 toneladas por capacidad de día, este proceso no tuvo éxito como esperado, básicamente debido a la carencia de la disciplina tecnológica durante el aumento de tecnología. Como una consecuencia, el producto perdió el prestigio y su producción casi ha sido abandonada desde el final de los años 90. (31), (22) En Cuba existen más de 26 zonas donde se han encontrado yacimientos de rocas zeolitizados, los minerales zeolíticos más abundantes son (58): •. Henlandita, Clinoptilolita y Mordenita las cuales poseen entre un 50% y un 90% de zeolita.. En el archipiélago cubano hay más de 1000 millones de toneladas de reserva de zeolitas. En las provincias centrales hay 2 yacimientos en explotación con tres horizontes A, B y C. 9 Piojillo (+de 90% de zeolita) (horizonte A). 9 Tasajera (60-80% de zeolita) (horizonte B y C). Los horizontes son: A vitro- cristaloclásticas (el mejor para la construcción). B cristo-vitroclásticas. C lito- vitroclásticas. 1.1.6. Actividad Puzolánica. Su evaluación. La actividad puzolánica como su nombre lo indica es la capacidad de una puzolana de reaccionar con el Ca (OH)2 en presencia de humedad. No existe total coincidencia en este aspecto entre diversas fuentes de cómo debe ser medida y cuál es el mejor procedimiento a usar existiendo métodos físicos químicos y mecánicos. Muchos prefieren 14.

(30) Capitulo I. Estado del Arte. mezclar diversos métodos para tener más elemento a la hora de evaluar y comparar diversas puzolanas. Lea considera que sobre este tema no hay suficiente claridad. (12) Diversos autores han escrito al respecto como son Sersagui, Drazai,. Takemoto,. Uchicagua, Dron, Sestini-Santarelli, Lea, Turriziani, Cook. Para determinar la Actividad Puzolánica de un material existen diferentes métodos tanto de carácter químico, físico como mecánico, según se referencia en normas tales como ASTM, UNE y las Colombianas, ICONTEC. Métodos: • Método químico o de Frattini, ICONTEC 1512 (UNE 80280/88; EN 196-5). • La evaluación del Índice de Actividad Puzolánica con Cemento, ASTM C-311. • La norma ASTM C618 establece un índice mínimo, (R. muestra. / R. ) del 75% para. Patrón. clasificar un material como de carácter puzolánica. • La evaluación del Índice de Actividad Resistentes con Cementos Pórtland, UNE 83-45186. • El Índice de Actividad Puzolánica con Cal, ASTM C-311. • Otros métodos mecánicos para evaluar la puzolanicidad son los de Feret y Pauli (módulo de la efectividad de la puzolana). De manera indirecta otros ensayos físicos pueden dar elementos de la actividad puzolánica como la finura y la superficie especifica. El autor considera que desde que independientemente de los métodos que se utilicen para medir actividad puzolánica cuando analicemos la puzolana como aglomerante no debe prescindirse de los métodos mecánicos, pues representan en el orden práctico el resultado final.. 15.

(31) Capitulo I. Estado del Arte. 1.2. Cemento Portland. Premisas y surgimiento. El surgimiento de la cal hidráulica constituye la premisa. principal que dio origen al. surgimiento del cemento Portland. Fue precisamente el surgimiento de la cal hidráulica responsable de la celebridad de la reconstrucción del faro de Edystone en la costa de Cornish en 1758.(33),(14) La reconstrucción del faro Edystone en la costa de Cornish en 1758 a cargo del ingeniero de Yorkshire, John Smeaton constituye la principal premisa que dio lugar al surgimiento del cemento Portland con morteros formados con puzolana y una cal fabricada con altas proporciones de arcilla. Esta cal conocida hoy como cal hidráulica poseía propiedades especiales pues presentaban mejores resultados a la acción de aguas marinas y fraguaban y endurecían con la presencia del agua. Se demostró así que las arcillas al ser quemadas con la caliza no afectaban las propiedades de la cal sino que las mejoraban haciendo que fraguaran bajo agua, endurecieran y fueran insolubles en ella.(15) En 1824, Joseph Áspidn, un constructor de Leeds en Inglaterra, patentaba el cemento Portland el cual había descubierto a finales del siglo anterior, un material pulverulento que amasado con agua y con arena se endurecía formando un conglomerado de aspecto parecido a las calizas de la isla de Portland. Probablemente, el material patentado por Áspidn era una cal hidráulica debido, entre otras cosas, a las bajas temperaturas empleadas en la cocción atendiendo al bajo desarrollo tecnológico de la época. Sin embargo, es conocido históricamente como el creador del cemento Portland. (33),(26) Sin desmeritar la creación de Áspidn, el cemento tal y como lo conocemos hoy y desde el punto de vista creación a su principal impulsor resultó Vicat; a él se debe el sistema de fabricación del cemento por vía húmeda que en la actualidad aún se utiliza. Vicat fue un gran investigador y divulgador de sus trabajos; en 1818 publicó su "Recherches. (27) Experimentales" y en 1928 "Mortiers et ciments calcaires". En estos trabajos marca la pauta a seguir en la fabricación del cemento por medio de mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente Puede decirse con acierto que el primer padre del cemento fue Vicat; a él se debe el sistema de fabricación que se sigue empleando en la actualidad y que propuso en 1817. 16.

(32) Capitulo I. Estado del Arte. Vicat fue un gran investigador y divulgador de sus trabajos; en 1818 publicó su "Recherches experimentales" y en 1928 "Mortiers et ciments calcaires". En estos trabajos marca la pauta a seguir en la fabricación del cemento por medio de mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente. El siglo XVII constituyó una etapa de consolidación del cemento Portland ganando terreno y popularidad frente a sus antiguos competidores los cementos naturales. A partir de 1900 empieza la etapa de desarrollo acelerado del cemento Portland. 1.2.1.. Cemento Portland .Definiciones. Según el autor llamamos cemento por igual a varios pegamentos, pero de preferencia, al material para unir, que se usa en la construcción de edificios y obras de ingeniería civil .En Cuba el cemento Portland se le conoce en la construcción por cemento simplemente (común decir). Según la Enciclopedia Encarta 2009 ( brinda la siguiente definición del cemento: Se conoce con el nombre de cemento Portland a la mezcla fabricada con piedra caliza y arcilla. Es de color ligeramente grisáceo. Se usa para la obtención de mortero y hormigón. De acuerdo con la definición que aparece en la Norma Oficial Mexicana (NOM), el cemento Portland es el que proviene de la pulverización del Clinker obtenido por fusión incipiente de materiales arcillosos y calizos, que contengan óxidos de calcio, silicio, aluminio y fierro en cantidades convenientemente dosificadas y sin más adición posterior que yeso sin calcinar, así como otros materiales que no excedan del 1% del peso total y que no sean nocivos para el comportamiento posterior del cemento, como pudieran ser los álcali.(54) Según la Asociación Nacional Técnica de estabilidad de suelos y reciclados de firmes de Madrid (España) (ANTER), (57) se definen como cementos: los conglomerantes hidráulicos que, convenientemente amasados con agua, forman pastas que fraguan y endurecen a causa de las reacciones de hidrólisis e hidratación de sus constituyentes, dando lugar a productos hidratados mecánicamente resistentes y estables tanto al aire como bajo agua.. 17.

(33) Capitulo I. Estado del Arte. Editores Técnicos Asociados, S.A. 1979 plantearon: Denominamos cemento a un conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (árido grueso o grava, más árido, fino o arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece al reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia pétrea, denominado hormigón. Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil, siendo su principal función la de aglutinante. El Ing. Manuel Gonzáles de la Cotera nos ofrece la siguiente definición: El cemento se presenta en forma de polvo finísimo, de color gris, que mezclado con agua forma una pasta que endurece tanto bajo el agua como el aire. Por endurecer bajo el agua y por necesitar agua para su fraguado se le define como un aglomerante hidráulico.(24) La norma mexicana N-CMT-2-02-001 ⁄02 plantea: El cemento es un conglomerante hidráulico que al ser hidratado se solidifica y endurece .Se obtiene mediante un proceso industrial, pulverizando a un grado de finura determinando una mezcla fría de arcilla y materiales calcáreos, previamente sometida a cocción, que se denomina Clinker Portland; al cual se le adiciona sulfato de calcio como anhidrita (CaSO4) yeso (CaSO4-2H2O) o semihidrato (CaSO4-½H2O) para regular el tiempo de fraguado. Sequeira plantea: el cemento como el producto artificial resultante de calcinar hasta un principio de fusión mezclas rigurosamente homogéneas de caliza y arcilla obteniéndose un cuerpo llamado clinker constituidos por silicatos y aluminatos.(15) La chilena Rebeca Paz Aguilar en su trabajo de diploma nos brinda la definición siguiente: una vez ya formado el Clinker este se pulveriza mediante molinos de bola hasta convertirlo en polvo finísimo, adicionándole en esta etapa yeso CaSO4 (yeso o anhidrita) de alrededor de un 5% de su peso. Así el producto obtenido se denomina Cemento Portland. Según Acevedo plantea: que el cemento es una mezcla sometida a una molturación hasta darle una finura conveniente del clinker y una pequeña cantidad de yeso , el que se encarga de regular su tiempo de fraguado durante el proceso de hidratación de este cemento al mezclase con agua.(10). 18.

(34) Capitulo I. Estado del Arte. Según NC 526 del 2004 no los define como: El cemento Portland es: cemento hidráulico producido mediante la pulverización del Clinker del cemento Portland y usualmente contiene sulfatos de calcio. Independientemente a las definiciones más o menos reflejadas del cemento el autor considera que en el orden práctico puede considerarse que es un material elaborado de caliza y arcilla que luego de llevado a su punto de fusión se enfría y se muele conjuntamente con piedra de yeso .Este material constituye el principal componente del hormigón pues fragua y endurece, es decir el cemento es el componente principal de la elaboración de una piedra artificial que al fabricarse presenta un estado más o menos líquido que permite ser moldeada y luego fragua y endurece tomando características pétreas. Precisamente su bondad de que una piedra que puede ser moldeada y la posibilidad que da su estado líquido de combinarlo con otros materiales como el acero, las fibras etc. para mejorar sus propiedades es precisamente la razón que hace que hasta los días de hoy sea insustituible. Por otra parte el uso del cemento también se extiende a morteros de albañilería, ferro cemento e inyecciones pues está íntimamente ligado a las ya mencionadas características pétreas que alcanza luego de endurecer.. 1.2.2. Especificaciones del Cemento Portland cubano. Las especificaciones del cemento Portland cubano se establecen en la NC-95 del 2011 que define los cementos Portland. La siguiente tabla 2.1 no las brinda.(59) Tabla 2.1. Índice. Requisitos. Superficie Especifica Blaine (min.) Tiempo de Fraguado Inicial (min.) Físicos Tiempo de Fraguado Final (máx.) Estabilidad de Volumen por LeChatelier (máx.) 7días Mecánicos Resistencia. U/M. P-35. P-45. P-55. Método de Ensayo. cm./g. 2800. 2900. 3200. NC 196-6. min.. 45. 45. 45. NC-524. h. 10. 10. 10. NC-524. mm. 10. 10. 10. NC-504. MPa. 17. 25. 25. NC-506. 19.

(35) Capitulo I. Estado del Arte. a la Compresión (min.). Químicos. 14días. MPa. 25. 35. 35. NC-506. 28días. MPa. 35. 45. 55. NC-506. %. 4.0. 4.0. 4.0. NC-507. %. 4.0. 4.0. 4.0. NC-507. %. 5.0. 5.0. 5.0. NC-507. %. 3.5. 3.5. 3.5. NC-507. Pérdida por Ignición (máx.) Residuo Insoluble (máx.) Óxido de Magnesio (máx.) Trióxido de Azufre (máx.). Otros cementos que definen las normas cubanas, especificando la NC-526 del 2011(45) son: 1. Cemento hidráulico introductor de aire. 2. Cemento hidráulico expansivo. 3. Cemento de albañilería. 4. Cemento mortero. 5. Cemento natural. 6. Cemento plástico. 7. Cemento Portland con escorias de alto horno. 8. Cemento Portland puzolánico. 9. Cemento de escorias. 10. Cemento de moderado y bajo calor de hidratación (NC-100 del 2011). 11. Cemento blanco (NC-101 del 2011). 12. Cemento hidráulico. 13. Cemento con adición activa (NC-97 del 2011). 14. Cemento resistente a los sulfatos (NC-98del 2011). 15. Cemento Portland de alta resistencia inicial (NC-100 del 2011). 16. Cemento para recauche (NC-258 del 2003). Las normas UNE-EN o UNE relativas al cemento portland, elaboradas por el CEN/TC51 del Comité Europeo de Normalización o por el Comité Técnico 80 de la Asociación 20.

(36) Capitulo I. Estado del Arte. Española de Normalización (AENOR), relaciona algunos otros cementos de interés como son:. •. Cementos portland especiales.. •. Portland Férrico.. •. Cementos de mezclas.. •. Cemento siderúrgico.. •. Cemento puzolánico.. •. Cemento aluminoso.. La Asociación Nacional Técnica de estabilidad de suelos y reciclados de firmes de Madrid (España) plantea de acuerdo a sus normas las siguientes topologías de cementos: (20) a) Cementos comunes, UNE-EN 197-1:2000 b) Cementos comunes con características adicionales: 9. Cementos resistentes a los sulfatos, UNE 80303-1:2001.. 9. Cementos resistentes al agua del mar, UNE 80303-2:2001.. 9. Cementos de bajo calor de hidratación, UNE 80303-3:2001.. c). Cemento de aluminato de cálcio (CAC/R), UNE 80310:1996.. Cementos mezclados. Definiciones. Los cementos mezclados según VICAT (2002) se obtienen agregando al cemento portland normal, otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas características que lo diferencian del portland normal.(14) Los cementos hidráulicos mezclados se fabrican mezclando íntimamente dos y más tipos de materiales cementosos. Los materiales primarios de mezcla son el cemento portland, escoria del alto horno granulado molido, ceniza volante, Puzolana natural o humo de sílice. Estos cementos se suelen usar de la misma manera que los cementos portland. La norma ASTM C595 reconoce cinco tipos de cementos mezclados: el tipo IS - cemento portland de escoria del alto horno, los tipos IP y P - cementos portland puzolana, el tipo S - cemento de escoria, el tipo I (PM) - cemento portland modificado con puzolana, y el tipo I 21.

(37) Capitulo I. Estado del Arte. (SM) - cemento portland modificado con escoria. El contenido de escoria del alto horno del tipo IS varía entre el 25 y el 70 % en peso. El contenido de puzolana de los tipos IP y P varía entre el 15 y el 40 % en peso del cemento mezclado. El contenido de puzolana del tipo I (PM) es menor del 15 % en peso del cemento terminado. El contenido mínimo de escoria del tipo S es del 70 % del cemento de escoria. El contenido de escoria del tipo I (SM) es menor del 25 % en peso del cemento de escoria. A todos estos cementos también se les puede designar la inclusión de aire, la resistencia moderada a los sulfatos, o el calor moderado o bajo de hidratación. La norma ASTM C1157 de cementos hidráulicos mezclados incluye los siguientes cementos: el cemento hidráulico mezclado del tipo GU para usos generales de construcción, el tipo HE - cemento de alta resistencia temprana, el tipo MS - cemento de resistencia moderada a los sulfatos, el tipo HS cemento de alta resistencia a los sulfatos, el tipo MH - cemento de calor moderado de hidratación, y el tipo LH - cemento de calor bajo de hidratación. A todos estos cementos también se les puede designar una reactividad baja (opción R) con agregados álcalireactivos. No existen restricciones para la composición de los cementos de la norma C1157. El fabricante puede optimizar los ingredientes, como las puzolanas y la escoria, para conseguir propiedades específicas del hormigón. Los cementos mezclados más comunes son los de los tipos IP e IS. Estados Unidos usan cantidades relativamente pequeñas de cementos mezclados, comparado con países europeos y asiáticos.. Los Cementos Mezclados en Cuba. Definiciones En Cuba los cementos con adiciones (14) que. se reflejan en las normas. son los. siguientes: Cemento Portland puzolánico (PP) es el producto que se obtiene después de adicionar al cemento Portland ordinario el material puzolánico que puede variar en un porcentaje entre el 15 al 50%. Dicha unión puede efectuarse en el estado de Clinker, para ser molidos conjuntamente, a la fineza adecuada o también directamente con el cemento, antes de encasarlo en la mezcladora. Cemento Puzolánico (PZ) Es un cemento que contiene aproximadamente: •. 55-70% de Clinker Portland 22.

(38) Capitulo I. Estado del Arte •. 30-45% de puzolana. •. 2-4% de yeso. Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca (OH)2), se tendrá una menor cantidad de esta última. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolánico será más resistente al ataque de éstas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 está presente solamente en el clinker de cemento Portland, la pasta de cemento puzolánico desarrollará un menor calor de reacción durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones. Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta impermeabilidad y durabilidad. (14), (15). Cementos de Albañilería. Según NC 526-2007. Cemento hidráulico para usar en morteros de albañilería o enlucidos, o en ambos, el cual tiene materiales plastificantes como adición. El autor considera que existen varios cementos según las normas cubanas que pueden considerase como cementos con adiciones puzolánicas o como cementos mezclados, los mismos son los siguientes. ¾ Cemento Portland con escorias de alto horno (NC-526) ¾ Cemento de escorias (NC-526) ¾ Cemento con adición activa (NC-97) ¾ Cemento resistente a los sulfatos (NC-98) ¾ Cemento para recauche (NC-258) 1.2.3. Actualidad y medio ambiente El cemento Portland es uno de los más importantes logros alcanzados por el desarrollo de la humanidad y constituye uno de los materiales más usados por el hombre. Es fabricado en aproximadamente 150 países, destacándose Asia, Europa y el Oriente Medio. (9), (23). 23.

(39) Capitulo I. Estado del Arte. El cemento portland es el material más costosos e importante en la fabricación de morteros y hormigones. Su uso universal se pone de manifiesto en prácticamente todos los trabajos de la construcción. Las explotación de sus materias primas son perjudiciales para el medio ambiente que unido a las afectaciones medioambientales emanadas de su proceso productivo nos lleva a imprescindible necesidad de acometer acciones dirigidas a la búsqueda de soluciones alternativas que permitan disminuir su consumo.(23) Es un hecho que aunque al cemento Portland se le reconoce haber sido uno de los elementos que más ha contribuido al desarrollo de la humanidad, también ha resultado ser paradójicamente, un depredador del medio ambiente y uno de los responsables de la degradación ambiental del planeta, debido a que su proceso productivo en lo fundamental está montado sobre la base de la explotación intensiva de recursos no renovables (materias primas y combustibles), y se emiten en él significativos volúmenes de gases de efecto invernadero que hace que se convierten en amenazas a la sostenibilidad de la producción de este aglomerante en los próximos años. El sostenido incremento del precio de los combustibles fósiles a corto plazo, el previsible reforzamiento a escala global de las políticas impositivas a productos o producciones que contribuyan al calentamiento global (impuestos ecológicos), harán que el incremento de costos de la producción llegue a niveles prohibitivos para la industria. Se urge entonces proyectar estrategias para poder contribuir a resolver este problema a mediano plazo. (22), (9) En el caso específico de nuestro país existe un agravante. puesto del combustible. utilizado, emite además azufre y metales pesados, por la combustión del crudo cubano que tiene alto contenido de estos elementos. Como en la actualidad el cemento Portland es el material más popular e importante en la elaboración de hormigones, el autor considera que su uso sin adiciones es en muchos casos un facilísimo, porque debido a la capacidad resistente del cemento Portland en muchas ocasiones atendiendo al compromiso estructural. exigido. Las características. físico - mecánicas del cemento sin adiciones están sobredimensionadas. (22) La producción de este aglomerante en el mundo crece de un año a otro a pasos agigantados. En nuestro país se producen alrededor de tres millones de toneladas anualmente entre las seis plantas existentes, que se ubican en Santiago de Cuba, Nuevitas, Siguaney, Cienfuegos, Artemisa y Mariel. De estas solo hay dos que llevan una 24.

(40) Capitulo I. Estado del Arte. política ambiental eficiente por ser empresas mixtas que cuentan con la tecnología y los recursos para evitar la contaminación, por lo que se hace necesario reducir la cantidad de cemento para la fabricación de hormigones. (19), (23) La composición y calidad del hormigón han sido mejoradas constantemente en las últimas décadas y se han desarrollado diferentes tipos de hormigones para aplicaciones y ambientes específicos. Algunos de esos materiales son clasificados como hormigones de altas prestaciones (u hormigones de alto desempeño), debido a que ellos han sido desarrollados para presentar características significativamente mejoradas. Sin embargo, no hay un consenso en la definición precisa de hormigón de altas prestaciones. Para algunos esto es sinónimo de alta resistencia y para otros significa que el hormigón presenta una alta resistencia y durabilidad. (19) En nuestros días no se concibe fabricar estos hormigones sin el uso de adiciones y/o aditivos en las mezclas. Estos nuevos componentes son fundamentales, pues son los causantes en gran escala de las propiedades futuras del hormigón y por ende de los beneficios que implicarían para la economía y la sociedad mundial. (26). (30) El criterio del autor es que los esfuerzos en dirección a disminuir el efecto nocivo dejado por la fabricación del cemento esta matizado en lo fundamental por dos tendencias: -. Los liderados por los productores de cemento.. -. Los liderados por los consumidores de cemento.. Los primeros se basan en lo fundamental en lograr mejoras tecnológicas para aumentar la eficiencia en la producción de cemento y en disminuir el consumo de clinkler mediante el uso de adiciones. Los segundos basa sus esfuerzos en el uso cada vez más racional del cemento mediante su sustitución en obra por adiciones, y/o, la utilización de aditivos químicos. (30). 1.2.4. El cemento en Cuba. En Cuba la primera fábrica de cemento se construyo el 7 de julio de 1895 en la calle Zanja propiedad de unos asturianos. La producción anual de esta fábrica era de 6000 (t) y (20 toneladas por días). 25.

(41) Capitulo I. Estado del Arte. La segunda fue 5 años después (entre 1900 y 19001) cuyo nombre era (Almendrares) propiedad francesa y su tecnología era alemana, vía seca. (58) En esa época la calidad del cemento era mala y la fábrica tuvo que rehacerse cambiado los hornos verticales alemanes por hornos rotatorios norteamericanos. En 1918 comenzó a producir la fábrica de cemento (El Morro) en el Mariel, vía húmeda) propiedad de americanos y capacidad de 68000 toneladas al año su calidad era buena, tecnología superior y mas eficiente e hizo quebrar a la de Almendrares en 1921. En el año 1956 comienza a producir la de Santiago de Cuba (Titán) capacidad de alcance para 350000 toneladas por año. En 1957 surge la de Artemisa (Las Cañas) capacidad de 180000 toneladas al año. (58) Entre las 3 sumaban 598000 toneladas anuales .En el año 1968 aparece la de Nuevitas en la provincia de Camagüey .En 1971 surge la fábrica de (Siguaney) localizada en la provincia de Sancti-Spíritus, ambas son por vía húmeda. En 1976 amplia y reconstruyen la de Artemisa con capacidad 4 veces más de lo que tenían 1978 surge la fábrica de Cienfuegos (Carlos Marx), tecnología alemana. La producción de cemento industrial se ha recuperado despacio desde 1996, básicamente debido a la introducción del país en la economía del Caribe, y las inversiones en la industria del turismo. En 2001 la producción de cemento era 1,854 000 toneladas, el cemento de Portland gris del 70 %. La escoria también está siendo exportada, con más de 500,000 toneladas en 2001 y 627,000 toneladas en 2002. A pesar, de sólo el 48 % de la capacidad existente está siendo usado.(14) Aunque esto haya tenido muchas aplicaciones, el uso principal de cemento de Portland en Cuba es la fabricación de varios tipos de elementos concretos prefabricados, como azulejos de suelo {piso}, tubería concreta, bloques concretos y paneles prefabricados. En los años 70 las grandes inversiones en la producción de bloque hueco fueron hechas, de que 20 nuevas plantas fueron puestas en la operación. Estas producciones se enfrentaron con la demanda de programas de alojamiento sociales. La mayor parte de las plantas son actualmente fuera del uso, principalmente debido a la carencia de piezas de repuesto y un poco de mantenimiento. (14), (15). 26.

(42) Capitulo I. Estado del Arte. Los volúmenes de producción en 1995 eran aproximadamente 179000 m3. Durante 19661970 esto aumentó a 633000 m3 en una amplia variedad de producciones. La demanda concreta fue aumentada debido al lanzamiento de los programas para la construcción de escuelas, industrias e instalaciones agrícolas, con una demanda más alto que 100000 m3 por año. Las nuevas mejoras tecnológicas introducidas, entre ellos encofrados metálicos, permitido durante 1971-1975 la producción de 2 millones 754 mil metros cúbicos. Durante 1976-1980 la producción alcanzó 3 millones 329 mil metros cúbicos, un registro histórico. (58). 1.2.5. Consideraciones sobre el futuro del cemento Portland en Cuba. El compromiso del estado socialista cubano tanto por principios éticos como morales para la sociedad y el planeta está dirigidos a tomar acciones a favor de la preservación del medio ambiente y por lo tanto no están excluidos de estos compromisos los relacionados con la producción de cemento.(según autor) Si tenemos en cuenta que Cuba no tiene la posibilidad de obtención y utilización a nivel nacional de silica fume y cenizas volantes debido a que no contamos con el carbón de piedra como fuente de energía en la producción de electricidad, si se une a esto la limitada disponibilidad de desechos agroindustriales y su tecnología para su quema, la no disponibilidad de tecnología para la calcinación o activación de las arcillas entonces la adiciona mas apropiada será las zeolitas debido a que Cuba cuenta con suficientes reservas, instalaciones, tecnologías y posibilidades económicas para mantenerlas, mejorarlas e incrementarlas. Sin embargo el uso de la zeolita como adición esta sujeta además a ciertas dificultades que se pueden resumir en: -. Desconocimiento por parte de los consumidores de cemento sobre las potencialidades en el uso de la zeolita como adición tanto dentro como fuera del Ministerio de la Construcción.. -. No se oferta la zeolita en el mercado privado y se desconoce en este sus bondades técnicas y económicas como las particularidades de su uso como extensor del cemento Portland.. 27.

(43) Capitulo I. Estado del Arte. -. No existe cultura en el país de extender el cemento portland a base de adiciones zeolíticas.. -. Aunque la industria cubana de cemento esta preparada para producir cementos con adiciones, prevalece la tendencia de priorizar la producción de cemento Portland.. Por tanto urge la necesidad de fabricar cementos mezclados o mezclarlos en obra y utilizarlo adecuadamente atendiendo la función que desempeñara. El autor propone las siguientes acciones: -. Capacitación del personal estatal tanto dentro como fuera del sector de la construcción sobre las posibilidades que brinda la zeolita como adición.. -. Aumento de la cultura sobre las bondades que la zeolita brinda como extensor del cemento Portland donde no debe desatenderse la importancia de los medios masivos de difusión.. -. Posibilidad de servicio de asesoría técnica especializada para la correcta utilización de la zeolita como adición, tanto en el sector estatal como en el sector privado.. -. Financiamiento de investigaciones para el uso masivo y más racional de la zeolita como adición.. 1.3.. Conclusiones parciales del Capítulo I.. 9 Las puzolanas son conocidas desde la antigüedad, muchos antes der surgimiento del cemento, pero su utilización como adición. 9 Por si solo las puzolanas no tienen ninguna propiedad cementante, pero finamente molida y en presencia de humedad reaccionan con la cal, fraguan y endurecen. 9 La utilización de las puzolanas como adiciones activas en la fabricación del cemento esta asociadas a la aparición de Ca (OH2) producto de las reacciones de hidratación del cemento. 9 A pesar de que las puzolanas se consideran materiales amorfos la zeolita es una particularidad, pues esta son alumocilicatos de estructura cristalina. 9 Existen varios tipos de puzolanas, pero en Cuba las zeolitas son las más abundantes.. 28.

(44) Capitulo I. Estado del Arte. 9 Existen varios métodos de clasificación de las puzolanas, Mielenz, Massazza, el del ASTM, pero este último es el más aceptado y difundido. 9 Los cementos con adicciones no son más que cementos fabricados a base de Clinker o adicciones activas o inertes, sin embargo en Cuba solo se utilizan la adicción activa zeolíticas, atendiendo a las grandes reservas y explotaciones de la zeolita. 9 Cuba produce cuatro tipos de cementos con adicciones, el PP 25, el PP 35, PZ 25 y el CA 16.. 29.

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(46) Capítulo II. Características de los materiales utilizados y evaluación de la conformidad. CAPÍTULO II. Características de los materiales utilizados y evaluación de la conformidad. Se utilizaron los materiales siguientes: ¾ Cemento pp-250 procedente de la fábrica Carlos Marx de la provincia de Cienfuegos. ¾ Arena triturada procedente de la cantera Mariano Pérez Bali (El Purio). ¾ Arena procedente de la Instalación Sergio Soto (El Hoyo). ¾ Gravilla fracción 19 a 5 mm procedente de la cantera Mariano Pérez Bali (El Purio). ¾ Aditivo Mapefluid N100 de la marca MAPEI considerado un Supe fluidificante para hormigones, el mismo posee un ligero efecto retardante. Según la ASTM C494M Standard Specification for Chemical Admixtures lo clasifica como tipo G. Estos materiales fueron caracterizados a partir de. las siguientes normativas y. documentos:. 2.1.. Cemento. NC 526:2007 Cemento hidráulico. Términos y definiciones. NC 506:2007 Cemento hidráulico. Método de ensayo. Determinación de la resistencia mecánica. NC 522:2007 Cemento Hidráulico. Método de ensayo. Toma y preparación de muestras. NC 524:2007 Cemento hidráulico. Método de ensayo. Determinación de la consistencia normal y tiempos de fraguado por aguja Vicat. NC 499 Cemento hidráulico. Almacenamiento y transporte. NC-EN 196-6: 2007 Cemento hidráulico. Método de ensayo. Determinación de la finura y la superficie específica.. 30.

(47) Capítulo II. Características de los materiales utilizados y evaluación de la conformidad. Los resultados de los ensayos de cemento se muestran en la tabla 2.1. Ensayos. Resultados. Tiempos Inicial de Fraguado Final. 155. Consistencia Normal Peso Específico Real Finura de Molido Resistencia Media a la Compresión a los 7 días Resistencia Media a la Compresión a los 28 días Resistencia a la Flexión a los 7 días Resistencia a la Flexión a los 28 días. 3:10. Forma de Especificaciones Especificaciones Conformidad Expresión PP-250 PP-350 Más de 45 Más de 45 Minutos Conforme Minutos Minutos Menos de 12 Menos de 12 Conforme Horas: min horas horas. 24.6. %. -. -. -. 3.00. g/mm3. -. -. -. 4. %. 10%. 10. Conforme. 33.3. Mpa. 17 MPa. 25 Mpa. Conforme. 41.4. MPa. 25 MPa. 35 MPa. Conforme. 6.2. Mpa. -. -. -. 8.9. Mpa. -. -. -. Conformidad: De acuerdo al reporte de los ensayos realizados por la unidad de investigaciones de la construcción de Villa Clara los que se muestran en la tabla 2.1 el cemento se considera conforme.. 2.2.. Áridos.. NC 177: 2002 Áridos. Determinación de % de huecos. Método de ensayo. NC 178: 2002 Áridos. Análisis granulométrico. NC 179: 2002 Áridos. Determinación del contenido de partículas de arcillas. NC 181: 2002 Áridos. Determinación del peso volumétrico. Método de ensayo. 31.

(48) Capítulo II. Características de los materiales utilizados y evaluación de la conformidad. NC 185: 2002 Arena. Determinación de impurezas orgánicas. Método de ensayo. NC 186: 2002 Arena. Peso específico absorción de agua Método de ensayo NC 187: 2002 Árido grueso. Peso específico y absorción de agua Método de ensayo NC 188: 2002 Áridos Gruesos. Abrasión. Método de ensayo NC 189: 2002 Áridos Gruesos. Determinación de partículas planas y alargadas. Método de ensayo. NC 190: 2002 Áridos Gruesos. Determinación del Índice de triturabilidad. Método de ensayo. NC 200: 2002 Áridos Determinación del material más fino que el tamiz de 0,074 mm (No. 200). Método de ensayo NC 54-395:1987 Materiales de la construcción. Áridos. Términos y definiciones. NC 54-29:1984 Materiales y productos de la construcción. Áridos. Toma de muestras. Árido grueso. Tabla 2.2 Unidad Resultados de Especificación Medida 2.53 g/cm3 2.5 g/cm2. Ensayos Corriente. Conformidad. Saturado. 2.59. g/cm3. -. Aparente. 2.71. g/cm3. -. Absorción. 2.7. g/cm3. 3%. suelto Pesos Volumétricos Compactado Material más Fino que el Tamiz No 200 (0.074 mm) Partículas de Arcilla Partículas Planas y Alargadas Seco Índice de Triturabilidad saturado. 1367. Kg/m3. -. 1462. Kg/m3. -. 0.84. %. 1%. Conforme. 0.1. %. 0.25. Conforme. 3.3. %. 10%. Conforme. 14.7. %. 15%. Conforme. 22.5. %. 25%. Conforme. Abrasión Los Ángeles. 32.6. %. 40%. Conforme. Pesos Específicos. Granulometría Tamiz en mm.. 25.4. 19.1. 9.52. 4.76. 2.38. Especificaciones. 100. 95 - 100. 20 - 55. 0 - 10. 0-5. % Pasado. 100. 95. 17. 2. 1. 32.

(49) Capítulo II. Características de los materiales utilizados y evaluación de la conformidad. Resultado de los Conformidad: De acuerdo al reporte de los ensayos realizados por la unidad de investigaciones de la construcción de la ENIA de Villa Clara los que se muestran en la tabla 2.3 y el árido grueso procedente de la cantera El Purio se consideran conforme exceptuando la granulometría donde no es conforme en % pasado por el tamiz 9.52 mm.. Árido fino Tabla 2.3 Resultado de los ensayos de la arena de la cantera El Purio.. Corriente. 2,5. Unidad de Medida g/cm3. Saturado. 2.58. g/cm3. -. Aparente. 2.71. g/cm3. -. Absorción. 3. g/cm3. 3. Suelto Pesos Volumétricos Compactado Material más fino que el tamiz No 200 (0.074 mm) Partículas de Arcilla. 1483. Kg/m3. -. 1676. Kg/m3. -. 2.48. %. 3%. Conforme. 0.2. %. 0.25. Conforme. Impurezas Orgánicas. Placa 1. Cualitativa. Placa 3. Módulo de finura. 3.43. Adimensional. 2.2 – 3.58. Ensayos. Pesos Específicos. Resultados. Especificación. Conformidad. 2.5. Conforme. Granulometría Tamiz en mm.. 9.52. 4.76. 2.38. 1.19. O,59. 0.297. 0.149. Especificaciones. 100. 95 a 100. 70 a 100. 45 a 80. 25 a 60. 10 a 30. 2 a 10. % Pasado. 100. 99. 74. 48. 25. 9. 2. Conformidad: De acuerdo al reporte de los ensayos realizados por la unidad de investigaciones de la construcción de la ENIA de Villa Clara los que se muestran en la tabla 2.4 la arena de la instalación Sergio Soto se consideran conforme.. 33.

(50) Capítulo II. Características de los materiales utilizados y evaluación de la conformidad. Tabla 2.4. corriente. 2.49. Unidad de Medida g/cm3. saturado. 2.56. g/cm3. -. aparente. 2.67. g/cm3. -. Absorción. 2.6. g/cm3. 3%. conforme. Suelto Pesos volumétricos Compactado Material más Fino que el Tamiz No 200 (0.074 mm) Partículas de Arcilla. 1298. Kg/m3. -. -. 1498. Kg/m3. -. -. 3.91. %. 5%. conforme. 0.6. %. 0.25. conforme. Impurezas Orgánicas. Placa 1. Cualitativa. Placa 3. conforme. Módulo de Finura. 3.20. Adimensional. 2.2 – 3.58. conforme. Ensayos. Pesos específicos. Resultados. Especificación. Conformidad. 2.5. conforme. Granulometría Tamiz en mm.. 9.52. Especificaciones 100 % Pasado. 100. 4.76. 2.38. 1.19. 0.59. 0.297. 0.149. 95 a 100. 70 a 100. 45 a 80. 25 a 60. 10 a 30. 2 a 10. 98. 83. 55. 28. 12. 4. Conformidad De acuerdo al reporte de los ensayos realizados por la unidad de investigaciones de la construcción de la ENIA de Villa Clara los que se muestran en la tabla 2.4 la arena de la instalación Sergio Soto se consideran conforme .. 2.3.. Aditivo. Documento de Idoneidad técnica emitido por el Centro Técnico de Desarrollo de los materiales de la Construcción CTDMC. NC 228-1:2005 Aditivos para hormigones, Morteros y Pastas. PARTE 1: Aditivos para hormigones-Requisitos. Según la ficha técnica y de acuerdo a la ASTM C494 M clasifica como tipo G, Reductor de agua de alto rango y retardador de fraguado. Según la norma Europea EN 934 y la NC 228-1:2005 en su apartado 3.2.2 el aditivo clasifica como Aditivo superplastificantes/reductores de agua de alto rango, clasifica como Aditivo multifuncional de acuerdo al apartado 3.2.10 ya. también. que afecta a. diversas propiedades de un hormigón fresco y/o endurecido actuando sobre más de una 34.

(51) Capítulo II. Características de los materiales utilizados y evaluación de la conformidad. de las funciones principales definidas en apartados 3.2.1–3.2.9 .Atendiendo al el informe de Idoneidad emitido por el CTDMC sus características principales se encuentran en la tabla 2.5 y 2.6:. Tabla 2.5. Características del producto según ficha técnica del fabricante.. Índice Estado físico. UM. Valor. -. Líquido. Color. -. Carmelita Oscuro. Kg/L. 1.18±0.02. %. 35. Densidad a 20 °C Contenido de Sustancia Seca Acción Principal. -. Acción Colateral. -. Cloruros. -. Reducción de Agua y/o Aumento del Rendimiento Retraso de la Hidratación Inicial Ausentes. Inflamable. -. No. Nocivo. -. No. 35.