SEMANA 5

AGLOMERANTES

DEFINICION.-

Se llaman materiales aglomerantes aquellos materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de poderse moldear, de adherirse fácilmente a otros materiales, de unirlos entre sí, protegerlos, endurecerse y alcanzar resistencias mecánicas considerables.

ARCILLAS

Son aquellas sustancias, provenientes de la descomposición de rocas, que poseen plasticidad cuando se les humedece y que así humedecidas si se les moldea, después de secas, conservan la forma que han recibido, pero además, sometidas al fuego, después de moldeadas, a la temperatura del rojo o aún mayor, adquieren dureza y resistencia asimilable a las de las rocas naturales.

Sedimentaria, producto de la descomposición lenta de rocas o minerales silico-aluminosos; en su estado puro se llama caolinita o caolin, contiene sílice y aluminio, hierro, etc. Las arcillas magras son las mas utilizadas en la construcción ya que son las más comunes, contienen hierro, son de color rojo, peso específico = 2.10 gr/cm3; peso volumétrico = 1,010 k/m3 secas y húmedas. 

PROCEDENCIAS. San Bartolo Naucalpan, Mixcoac, Sta. Cruz D.F. La extracción se hace a cielo abierto, con palas mecánicas, cuando se trata de barros blandos, y con explosivos para fragmentarla y trituración, cuando se trata de materiales duros (pizarras arcillosas).

UTILIZACIONES. 

1.- Para fabricar adobes, que son piezas sin cocer, de barro magro moldeadas a mano en moldes e madera, llamados gaveras, agregando paja o fibras vegetales para que no se agrieten, secado lento a la sombra, resisten a la compresión 15kg/cm2 (ruptura) y 1-2 kg/cm2 (trabajo), se retiran las gaveras en 10 minutos secado completo en 2 o 3 semanas, o hasta meses, poca resistencia al salitre. 

2.- Para fabricar tabiques, ladrillos, blocks, celosías esmaltados o naturales, losetas, tejas, cintillas como se tratará más adelante con detalle.

EL YESO

Es el resultado de la calcinación total o parcial de la piedra de “algez” a temperaturas de 107° a 200°C, la piedra de algez en su estado natural es blanca, roca sedimentaria, yeso semihidrato de sulfato de calcio; se clasifica de acuerdo a la forma de sus cristales, el que se utiliza en la construcción es el yeso calizo con 12% de carbonato de calcio, que endurece mucho después del fraguado se retrasa añadiendo sustancias químicas como cloruro cálcico, y puede acelerarse con agua caliente, cloruro de sodio, cloruro de magnesia, etc., el yeso sólo admite pequeñas porciones de material inerte, pero específico = 2.6 a 2.9 gr/cm3, peso volumétrico = 780 a 935 k/m3. 

FABRICACIÓN.

Extracción a cielo abierto, con barrenos (explosivos) para fragmentarla. 

- Trituración en molinos o machacadoras de mandíbulas. 

- Molienda. En molinos de martillos, para su pulverización. 

- Cocción. En hornos intermitentes en forma de caldera o de autoclave. 

- Almacenado. En silos verticales protegidos de la húmedad. 

- Envasado. En bolsas de papel de doble forro de 25 y 40 kg. 

APLICACIONES: 

1.- Como morteros, para aplanados de yeso. 

2.- Para formar falsos plafones de mortero de yeso aplicado directamente sobre metal desplegado.

3.- Para fabricar tirol. 

4.- Para fabricar mármol artificial. 

5.- Para fabricar placas prefabricadas utilizadas en muros divisorios (tablaroca) o para falsos plafones

CAL

Producto resultante de la descomposición de las rocas calizas (CaCO3). Tras pasar por las `caleras´ (hornos) se obtiene cal viva que origina con agua y origina hidróxido de calcio. La cal se endurece y actua como aglomerante, y se llama `aérea´ y puede dar lugar a grietas. 

Los procesos para la obtención de la cal, son descritos brevemente a continuación:

Extracción: Se desmonta el área a trabajar y se lleva a cabo el descapote, posteriormente se barrena aplicando el plan de minado diseñado, se realiza la carga de explosivos y se procede a la voladura primaria, moneo, tumbe y rezagado, carga y acarreo a planta de trituración.

Trituración: Posteriormente es sometida a un proceso de trituración que arrojará como producto trozos de menor tamaño que serán calcinados en hornos verticales. También puede realizarse un trituración secundaria cuando se requieren fragmentos de menor tamaño y se tienen hornos rotatorios para calcinar.

Calcinación: La cal es producida por calcinación de la caliza y/o dolomía trituradas por exposición directa al fuego en los hornos. En esta etapa las rocas sometidas a calcinación pierden bioxido de carbono y se produce el óxido de calcio (cal viva).

Enfriamiento: Posteriormente se somete a un proceso de enfriamiento para que la cal pueda ser manejada y los gases calientes regresan al horno como aire secundario.

Inspección: Se inspecciona cuidadosamente las muestras para evitar núcleos o piezas de roca sin calcinar.

Cribado: Se somete al cribado con el fin de separar la cal viva en trozo y en guijarros (piedra pequeña, redondeada y lisa) de la porción que pasará por un proceso de trituración y pulverización.

Trituración y pulverización: Se realiza con el objeto de reducir más el tamaño y así obtener cal viva molida y pulverizada, la cual se separa de la que será enviada al proceso de hidratación.

Hidratación: Consiste en agregar agua a la cal viva para obtener la cal hidratada. A la cal viva dolomítica y alta en calcio se le agrega agua y es sometida a un separador de residuos para obtener cal hidratada normal dolomítica y alta en calcio. Únicamente la cal viva dolomítica pasa por un hidratador a presión y posteriormente a molienda para obtener cal dolomítica hidratada a presión.

Envase y embarque: La cal es llevada a una tolva de envase e introducida en sacos y transportada a través de bandas hasta el medio de transporte que la llevará al cliente.

TIPOS

Cal Viva: Se obtiene de la calcinación de la caliza que al desprender Anhídrido carbónico, se transforma en óxido de calcio. La cal viva debe ser capaz de combinarse con el agua, para transformarse de óxido a hidróxido y una vez apagada (hidratada), se aplique en la construcción.

Variedades:

De acuerdo con el porcentaje de óxido de calcio las cales vivas de clasifican en otras variedades.

Cal Grasa: Es la más blanca, fabricadas con piedra caliza de gran pureza y que contenga menos de 5% de arcilla, que en presencia de agua reaccionan con fuerte desprendimiento de calor.

Cales Magras: Son las que proceden de la caliza que aunque contengan menos del 5% de arcilla, contienen mas del 10% de magnesia. Estas cales al añadirles agua para hacer la cal apagada se deslíen y disuelven, por lo que no se usan en la construcción.

Cales hidraulicas: Proceden de la calcinación de la caliza que contienen más del 10% de arcilla y tiene la propiedad de poder fraguar en sitios húmedos y aún debajo del agua.

Cal hidratada:Se conoce con el nombre comercial de cal hidratada a la especie química de hidróxido de calcio, la cual es una base fuerte formada por el metal calcio unido a dos grupos hidróxidos.

Cal hidráulica: Cal compuesta principalmente de Hidróxido de calcio, Sílica (SiO2) yAlúmina (Al2O3) o mezclas sintéticas de composición similar. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer incluso debajo del agua.

CEMENTO

DEFINICIÓN

El cemento Portland es un conglomerante o cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. 

CEMENTOS TRADICIONALES

Nos referimos a los tipos de cementos más comúnmente usados en el mundo para la construcción. Estos cementos están compuestos por una mezcla de clínker y yeso, con diferentes requisitos físicos y químicos.

CEMENTOS ADICIONADOS

Están compuestos por una mezcla de clínker, yeso y adiciones minerales en distintas proporciones. Las adiciones minerales utilizadas varían entre puzolanas, fillers y escorias de alto horno, que añaden ciertas propiedades de valor agregado al cemento, otorgándoles características especiales. Además, estos cementos utilizan cantidades menores de clínker en su fabricación, lo que resulta en una menor emisión de gases contaminantes.

En el mundo existen una gran variedad de tipos de cementosTipo, nombre y aplicación

I : Normal. Para uso general, donde no son requeridos otros tipos de cemento.
IA : Normal. Uso general, con inclusor de aire.
II : Moderado. Para uso general y además en construcciones donde existe un moderado ataque de sulfatos o se requiera un moderado calor de hidratación.
IIA : Moderado. Igual que el tipo II, pero con inclusor de aire.
III : Altas resistencias. Para uso donde se requieren altas resistencias a edades tempranas.
IIIA : Altas resistencias. Mismo uso que el tipo III, con aire incluido.
IV : Bajo calor de hidratación. Para uso donde se requiere un bajo calor de hidratación.
V : Resistente a la acción de los sulfatos. Para uso general y además en construcciones donde existe un alto ataque de sulfatos.

LA NORMA ASTM ESPECIFICA:

-8 tipos de cemento Pórtland, ASTM C150: I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV, V.
-6 tipos de cemento hidráulico mezclado, ASTM C595: IS, IP, P, I(PM), I(SM), S.

Tipo IS.- Cemento Pórtland con escoria de alto horno
Tipo IP.- Cemento Pórtland con adicion Puzolanica.
Tipo P.- Cemento Pórtland con puzolana para usos cuando no se requiere alta resistencia inicial. Tipo I (PM).- Cemento Pórtland con Puzolana modificado.
Tipo I (SM).- Cemento portland con escoria, modificado.
Tipo S.- Cemento con escoria para la combinación con cemento Portland en la fabricación de concreto y en combinación con cal hidratada en la fabricación del mortero de albañilería.

-3 tipos de cemento para mampostería, ASTM C91: N, M, S.

TIPOS DE CEMENTOS PORTLAND:

TIPO I

 Es destinado para fines estructurales en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo y se emplea cuando no se requiere de propiedades y características especiales que lo protejan del ataque de factores agresivos como sulfatos, cloruros y temperaturas originadas por calor de hidratación.

Entre los usos donde se emplea este tipo de cemento están: pisos, pavimentos, edificios, estructuras, elementos prefabricados.

TIPO II

Cemento modificado para usos generales y se utiliza cuando es necesario la protección contra el ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje, siempre y cuando las concentraciones de sulfatos sean ligeramente superiores a lo normal, pero sin llegar a ser severas (En caso de presentarse concentraciones mayores se recomienda el uso de cemento Tipo V, el cual es altamente resistente al ataque de los sulfatos) o cuando se requiere un moderado calor de hidratación. Estas características se logran al imponer limitaciones en el contenido de C3A y C3S del cemento. El cemento tipo II adquiere resistencia con más lentitud que el tipo I; pero a final de cuentas, alcanza la misma resistencia.

TIPO III

 Este tipo de cemento desarrolla altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 días. Esto se debe por el cemento obtenido durante la molienda es más fino. Su utilización se debe a necesidades específicas de la construcción, cuando es necesario retirar cimbras [encofrados] lo más pronto posible o cuando por requerimientos particulares, una obra tiene que ponerse en servicio muy rápidamente, como en el caso de carreteras y autopistas.

TIPO IV

El cemento Pórtland tipo IV se utiliza cuando por necesidades de la obra, se requiere que el calor generado por la hidratación sea mantenido a un mínimo. El desarrollo de resistencias de este tipo de cemento es muy lento en comparación con los otros tipos de cemento. Los usos y aplicaciones del cemento tipo IV están dirigidos a obras con estructuras de tipo masivo, como por ejemplo grandes presas.

La hidratación inicia en el momento en que el cemento entra en contacto con el agua; el endurecimiento de la mezcla da principio generalmente a las tres horas, y el desarrollo de la resistencia se logra a lo largo de los primeros 30 días, aunque éste continúa aumentando muy lentamente por un período mayor de tiempo

En la fabricación del cemento se utilizan normalmente calizas de diferentes tipos, arcillas, aditivos -como el mineral de fierro cuando es necesario- y en ocasiones materiales silicosos y aluminosos. Estos materiales son triturados y molidos finamente, para luego ser alimentados a un horno rotatorio a una temperatura de 1,400 grados centígrados y producir un material nodular de color verde oscuro denominado CLINKER.

CEMENTOS HIDRÁULICOS MEZCLADOS

Estos cementos han sido desarrollados debido al interés de la industria por la conservación de la energía y la economía en su producción.
La norma ASTM C 595 reconoce la existencia de cinco tipos de cementos mezclados:
Cemento Pórtland de escoria de alto horno - Tipo IS.
Cemento Pórtland puzolana - Tipo IP y Tipo P.
Cemento de escoria - Tipo S.
Cemento Pórtland modificado con puzolana - Tipo I (PM).
Cemento Pórtland modificado con escoria - Tipo I (SM).

TIPO IS

El cemento Pórtland de escoria de alto horno se puede emplear en las construcciones de concreto en general. Para producir este tipo de cemento, la escoria del alto horno se muele junto con el clinker de cemento Pórtland, o puede también molerse en forma separada y luego mezclarse con el cemento. El contenido de escoria varía entre el 25 y el 70% en peso.

TIPO IP Y TIPO P

El cemento Pórtland IP puede ser empleado en construcciones en general y el tipo P se utiliza en construcciones donde no sean necesarias resistencias altas a edades tempranas.

El tipo P se utiliza normalmente en estructuras masivas, como estribos, presas y pilas de cimentación. El contenido de puzolana
de estos cementos se sitúa entre el 15 y el 40 % en peso.

TIPO S

El cemento tipo S, de escoria, se usa comúnmente en donde se requieren resistencias inferiores. Este cemento se fabrica mediante cualquiera de los siguientes métodos:
1) Mezclando escoria molida de alto horno y cemento Pórtland.
2) Mezclando escoria molida y cal hidratada.
3) Mezclando escoria molida, cemento Pórtland y cal hidratada.

El contenido mínimo de escoria es del 70% en peso del cemento de escoria

TIPO I (PM)

El cemento Pórtland tipo I (PM), modificado con puzolana, se emplea en todo tipo de construcciones de concreto. El cemento se fabrica combinando cemento Pórtland o cemento Pórtland de escoria de alto horno con puzolana fina. Esto se puede lograr:
1) Mezclando el cemento Pórtland con la puzolana
2) Mezclando el cemento Pórtland de escoria de alto horno con puzolana
3) Moliendo conjuntamente el clinker de cemento con la puzolana
4) Por medio de una combinación de molienda conjunta y de mezclado.

El contenido de puzolana es menor del 15% en peso del cemento terminado.

TIPO I (SM)

El cemento Pórtland modificado con escoria, TIPO I (SM), se puede emplear en todo tipo de construcciones de concreto. Se fabrica mediante cualquiera de los siguientes procesos:
1) Moliendo conjuntamente el clinker con alguna escoria granular de alto horno
2) Mezclando escoria molida y cal hidratada
3) Mezclando escoria, cemento Pórtland y cal hidratada

El contenido máximo de escoria es del 25% del peso del cemento de escoria.
A todos los cementos mezclados arriba mencionados, se les puede designar la inclusión de aire agregando el sufijo A, por ejemplo, cemento TIPO S-A.
Además, en este tipo de cementos, la norma establece como requisito opcional para los cementos tipo I (SM), I (PM), IS, IP y los denominados con subfijo MS o MH lo siguiente: moderada resistencia a los sulfatos y/o moderado calor de hidratación y en caso del tipo P y PA, moderada resistencia a los sulfatos y/o bajo calor de hidratación.

La Norma ASTM C 1157 establece los requisitos de durabilidad para los cementos hidráulicos cuando se utilicen en aplicaciones especiales o para uso general. Por ejemplo, donde se requieran altas resistencias tempranas, moderada a alta resistencia a los sulfatos, moderado o bajo calor de hidratación y opcionalmente baja reactividad con los agregados reactivos a los álcalis.

CEMENTOS ESPECIALES

CEMENTOS PARA POZOS PETROLEROS

Estos cementos, empleados para sellar pozos petroleros, normalmente están hechos de clinker de cemento Pórtland. Generalmente deben tener un fraguado lento y deben ser resistentes a temperaturas y presiones elevadas. El Instituto Americano del Petróleo (American Petroleum Institute) establece especificaciones (API 10-A) para nueve clases de cemento para pozos (clases A a la H). Cada clase resulta aplicable para su uso en un cierto rango de profundidades de pozo, temperaturas, presiones y ambientes sulfatados. También se emplean tipos convencionales de cemento Pórtland con los aditivos adecuados para modificar el cemento.

CEMENTOS PLÁSTICOS

Los cementos plásticos se fabrican añadiendo agentes plastificantes, en una cantidad no mayor del 12% del volumen total, al cemento Pórtland de TIPO I ó II durante la operación de molienda. Estos cementos comúnmente son empleados para hacer morteros y aplanados.

CEMENTOS PÓRTLAND IMPERMEABILIZADOS

El cemento Pórtland impermeabilizado usualmente se fabrica añadiendo una pequeña cantidad de aditivo repelente al agua como el estearato de sodio, de aluminio, u otros, al clinker de cemento durante la molienda final.

Otros Tipos de Cementos

CEMENTOS DE ALBAÑILERÍA

Estos son cementos hidráulicos diseñados para emplearse en morteros, para construcciones de mampostería.
Están compuestos por alguno de los siguientes: cemento Pórtland, cemento Pórtland puzolana, cemento Pórtland de escoria de alto horno, cemento de escoria, cal hidráulica y cemento natural. Además, normalmente contienen materiales como cal hidratada, caliza, creta, talco o arcilla.
La trabajabilidad, resistencia y color de los cementos de albañilería se mantienen a niveles uniformes gracias a los controles durante su manufactura. Aparte de ser empleados en morteros para trabajos de mampostería, pueden utilizarse para argamasas y aplanados, mas nunca se deben emplear para elaborar concreto.

CEMENTOS EXPANSIVOS

El cemento expansivo es un cemento hidráulico que se expande ligeramente durante el período de endurecimiento a edad temprana después del fraguado. Debe satisfacer los requisitos de la especificación ASTM C 845, en la cual se le designa como cemento tipo E-1. Comúnmente se reconocen tres variedades de cemento expansivo:
E-1(K) contiene cemento Pórtland, trialuminosulfato tetracálcico anhídro, sulfato de calcio y óxido de calcio sin combinar.
E-1(M) contiene cemento Pórtland, cemento de aluminato de calcio y sulfato de calcio.
E-1(S) contiene cemento Pórtland con un contenido elevado de aluminato tricálcico y sulfato de calcio.

CEMENTO PORTLAND BLANCO

El cemento Pórtland blanco difiere del cemento Pórtland gris únicamente en el color. Se fabrica conforme a las especificaciones de la norma ASTM C 150, normalmente con respecto al tipo I ó tipo III; el proceso de manufactura, sin embargo, es controlado de tal manera que el producto terminado sea blanco. El cemento Pórtland blanco es fabricado con materias primas que contienen cantidades insignificantes de óxido de hierro y de manganeso, que son las sustancias que dan el color al cemento gris.
El cemento blanco se utiliza para fines estructurales y para fines arquitectónicos, como muros precolados, aplanados, pintura de cemento, páneles para fachadas, pegamento para azulejos y como concreto decorativo.