. i - - CURJ3: TECNOLOGIA BEL CONCRETO

SEMANA 1 1 j

rsPDUCgiW LCURSO

s el campo de la ingeniera Civil que abarca el cnjunlo de conocimientos cientficos orientados hacia la aplicacir

innica, prctica y eficiente del concreto en la construccin. En su desarrollo y utilizacin Intervienen varias

anclas, como son la Fsica, la Qumica, las Matemticas y la investigacin experimental. t

, diferencia de oros campos de la Ingeniera en que se puede ejercer un control bastante amplio sobre lo:-armetros que participan en un fenmeno, en la Tecnologa del Concreto cada elemento que |nterven, ya sea e

ement, el agua, los agregados, los aditivos y las tcnicas de produccin, colocacin, curado y mantenimiento t presenta aspectos partieiiiares a estudiar y controlar de modo que puedan trabajar eficientemente de manerr.

:nnjunta en la aplicacin prctica que deseamos.

)lSr-INlCltW DEL CONCRETOEl concreto es el material constituido por ia mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua, agregados y

)pclona|mente aditivos, que inlclalmente denota una estructura plstica y moldeable y que posteriormente adquiere lu consistencia rgida con propiedades aislantes y resistentes, lo que hace un material ideal para la construccin. j \ pasta es el resultado de la combinacin qumica del cemento y. el agua. Se le considera la fase continua deioiicreto, ya que siempre est unida con algo de ella misma a travs de todo el conjunto.

l \ agregado & $ la fase discontinua del concreto, dado que sus diversas partculas no estn unidas o en contacto

.inas con otras, si no ee encuentran separadas por espesores diferentes de pasta reducida. " |propiedades del concreto est determinadas fundamentalmente por las caractersticas fsicas y qumicas de

jua componentes, pudiendo ser me,or comprendidas si se analiza la naturalferdel concreto. 1 .

iMl^OffTArJCIA DEL CONCRETO . :'V-jiialntenUi el concieto es el material de construccin de mayor uso. Sin embargo, si bien su calidad final depend' ,-,;t forma muy importante tanto de un profundo conocimiento del material corno du ,a calidad profesional de ngeniuio, ul concreto en general es desconocido en miichos de sus siete, grandes aspectos: naturaleza, ;ffiat@ral&s pjopledades, .elspcln. y mantenimiento de los eiemantoe estructurales.I s posibilidades de empleo del concreto en la produccin son cada da mayores, pudiendo en la actualidad se: lili/adob' pata upa amplia variedad de propsitos, la nica limitacin a sus mltiples aplicaciones puede ser e (I.^conocimiento por parte del ingeniero de todos ios aspectos ya indicados; as como de la importancia relativa de

mismos de acuerdo al uso que se protenda dar* al material. i

COMPOSICIN DE CONCRETO . , J _ . * : onci ato endurecido e compone de: ! ;1. ; Pasta :2. ' Agregado ' > j 'I. i d i'Jta " - 1 . . . ' i

Viene a ser el aglomerante, estructura bsica o ma'dz, cue aglutina a los agregados, grueso y fino, are, y vacos., e considerado como la fase continua, debido a que ae encuentra unida con algo de ella misma. 1

lprento3 fundamentales

. Aquella-parte del concreto endurecido conocida c -ir

a) El gel, nombre con el que se le denos:,. 'i a,

qumica e hidratacin del cemento {>) Los poros, incluidos en ella,

c) El cemento hidratado, si lo hay.

d) Los cristales de hidrxido de calcio, cal libre, q

Esqu'eni

-fita comprende a cu. ' elementos fundamentales;

ultante de la reaccin

is: f

lan haberse formado durante la hldrataoln del cmnk 1.1lidel ocrct endurecido

Pasta de Cemento

Coiivecfos

An regado Guie so

Agregado

El agregelo'8o define corno agregado al conjunto de partculas inorgnicas, de origen natural o artificial. Los agregados :

fase discontinua del concreto. Ellos son materiales que estn embebidos en la pasta y ocupa entre el 82% y 78% < la unidad cubiCtel concreto.

La estructura interna del concreto es la que establece su comportamiento resistente, debido en gran parle i capacidad de la pasta para adherirse a ios agregados, y soporte mecnico propiciado por el acomodo de I partculas inertes y sus caractersticas propias; es decir, qe el resultado del comportamiento se debe n conjuncin de ambos. .La estructura del concreto no $ homognea, y en consecuencia no es isotrpica, es decir no mantiene las Inteln propiedades en diferentes direccin es. Esto re debe principalmente a los diferentes materiales que interviene,!,

variabilidad individual, as como al proceso de elaboracin, en que durante la etapa en que l pasta m plfk,".

posibilita e! acomodo aleatorio de los diferentes componentes hast su ubicacin definitiva al endurecer.

Existen en la pasta cantidades variables de espacios vacos, denominados poros, esta porosidad es la

:i tiu o,

Sf pueden incorporar inlencionalment, mediante .e uso de adidv'os qumicos, minsculas bu * 9s : ! t i

cuales eo conocen como poros de aire incorporado.

Las burbujas de aire incorporado son generalmente de pertil esfrico con dimetros promedio entre 0.08 0.10

mm. Pueden ocupar hasta un 5% o ms de volumen en el concretc Esto sistema de vacos estrechamente

espaciados permite un incremento. significativo de la durabilidad del concreto al crear un gran nmero de cmairs en las qu se puede congelar el ag presente en los poros capilares evitando que la tensin generada por la

expansin debido a la conversin de agua a hielo contribuya a agrietar el concreto.El principal inconveniente de la presencia de burbujas de air en la mezcla es que estas al Incrementar la porosidad, tienden a disminuir las resistencias mecnicas en un 5% por cada i % de aire incorporado.

c) Poros capilares, Se define como poros capilares a los espacios originalmente ocupadas eLfiLagya' en el concreto fresco, los cuales en el proceso de hidratacin del cemento no han sido ocupados por el ge!.El gol slo puede desarrollarse en los espacios originalmente llenos de agua. Por tanto si la relacin agua / cemento es alta o el curado es pobre, la cantidad de espacios ocupables por el gel ser alta y slo una parte de ellos ser

ocupada por el gel durante el proceso de hidratacin, quedando los espacios residuales en la condicin de poros capilares.;Los poros capilares no pueden ser apreciados a simple vista, varan en perfil y forman un sistema, en muchos ceos

ntereonectados, distribuido al azar a travs de la pasta.

d) Poros qoi, Durante el proceso de formacin de. gel quedan atrapados dentro de este, totalmente aislados

unos de otros, as como dei exterior, un conjunto de vacos a los cuales se les conoce con l nombre de poros gel.

Estos poros se presentan en el gel independientemente do la relacin jua/cemento y el grado de hidratacin de te

pasta, ocupando aproximadamente el 20% de la misma. ' >Los poros gel tiene un dimetro muy pequeo, del orden de aproximadamente de 0.00000018 mm. Equivalente a

de las molculas de agua. Debido a su muy pequeo dimetro el agua no congela en ellos, estos potos no estr

interconectados.

Grfico 1.2

Esquem a tpico de Ja estructura de la pasta de cem ento

" cuatro categoras de poros que pueden presenten. ^ \ts ^ v a coue^omaen a * W *" -

morolo fuera de los limites de los agregados. Sin embargo este es poroso y permeable, pudiendo variare! total de

Dios, de acuerdo a los diferentes tipos de rocas, entro el 0.3% y el 0%.

gures rocas presentan m aeroporo los cualeo se definen como poros lo suficientemente grandes como para ques efectos de la capilaridad en ellos sean muy pequeos o despreciables.

oa pequeos vacos presentes en el agregado, en forme similar a los poros capilares de la pasta, pueden bajo term inadas circunstancias ser parcial o totalmente llenados de agua y originar problemas como la ccjngelacin,

ue afecta la durabilidad del concreto. |lo todo lo anterior, se deduce que el concreto endurecido no es de por si impermeable al agua, debindose esto, a

i porosidad

ELABORACIN

1 } Materias primas -Las: materias primas fundmentaie son las rocas calcreas , y Jas arcillas. Estas que se extraen d yacimientos a cielo abierto.La otra materia prima que s'utiliza es el yeso, qu se incorpora en el proceso ce ia molienda, para regular el tiempo de fraguado. ,

'/; j.,'- . . V,.' .y. >.' ; ';/. ,v \ \ ; :. " " : V":.; ' / / . V' V - : ; : . : ' " ' ' ' ' ; ^ ^ ;: . sV-2) Proceso de elaboracin ;El proceso consiste en tomar las rocas calcreas y las arcillas en proporciones adecuadas y molerlas intensivamente, de manera que el compuesto de la caliza (CaO) se vincule intima y homogneamente con los compuestos de la arcilla (Si0 2 , A1203 y F203 ). El producto resultante denominado polvo crudo ingresa al horno y egresa corno clinker. El proceso se completa con la molienda conjunta del clinker y yeso, obteniendo el cemento portland. ;Trituracin primarla: Los bloques de rocas calcreas y las arcillas provenientes de las canteras, ingresan h la trituradora primaria quedando reducidas a tamaos inferiores a los 10 cm.Trituracin secundaria: Ingresa e| materia! proveniente de la trituradora primaria y sale con tamaos

m x im o s inferiores a 2,5 cmMolienda: El material resultante de la trituradora secundaria ingresa a un molino, resultando un producto impalpable, denominado polvo crudo.Homogeneizacin: Con el fin de alcanzar la unin intima de ios compuestos, se somete al polvo crudo a un mezclado intensivo, por medio de ciclones de aire . Calcinacin: El polvo crudo ingresa al horno, elevndose la temperatura hasta alcanzar los M50 Q, e i donde se produce una fusin incipiente del producto resultante, denominado clinker,Molienda: Finalmente, el clinker conjuntamente con el yeso se muele hasta obtener el Cemento Portland Se i utilizan dos mtodos de manufactura: los procesos mojado y seco. En ambos procesos se prefiere el circuito cerrado pulverizado-en preparacin de los materiales crudos que el circuito abierto de pulverizado porque en el primero las partculas pequeas o finos son colados y ios gruesos del material son regresados; mientras que en el segundo,: el material crudo es molido continuamente lo que significa que en lo ms fino s corisige el valor deseado.

Operaciones unitarias, procesos unitarios .Esencialmente las operaciones unitarias preparan los materiales crudos en las proporciones necesarias y o' estado fsico propio de la finura y contacto intimo tal que las rea? dones, qumicas (procesos unitarios) pueden tornar parte en la temperatura de calcinacin n el horno para formar, por doble descomposicin c neutralizacin, los siguientes componentes:

Frmula Nombre Abreviatura.2Ca0.S i02 Silicato dlciclco C2S 3CjaO.SiOp Silicato trclcico . C3S3Ca0.AI20 2 Aluminato trclcico CNA4Ck0.AI20 a.Fez0 3 Alumnloferrito tetraclcico C,tAFMgO . ' En estado libre. .

K?0 y Na^O formando pequeos montculos de varios componentes con CaO, AI2O3 , SiO^ y SO3 Tambin tornan lugar otras, reacciones, tal como deshidratacin y descaroon.izacin o calcinacin d la piedi de!cal, ambos siendo endotrmicos con valores de 380 y 665 BTU/lb respectivamente. La formacin de

clinker es exotrm ica con un valor probable de 200 B1 U/Ib de clinker. . . ,Sin embargo, la consumacin del carbn indica 3000 o 4000B FU/lb de olinkr, Este calor es despedido ob

horno eri las reacciones siguientes:

I | T i p i f P l l f 0 R iiee lnEvaporacin to oyuts l!bf

Intarcmblo c!$ ofilsr.Endotrmica

O0G y ms Evolucin ci agua cnbinada, tnaotennica. , . ;con la arcilla ' ,

9bpC.y ms Evolucin del dixido de carbono Endotrmica( carbonato de calcio.

0QOC - 120C Ri.accin principal entre a Exotrmica .cal y la arcilla.

1260C - 1 280C Principio da formacin dol Endotrmica'liquido,

1200C y ms . Fomiadn de ms lquidos Probablemente . | y componentes endotrmica, |

Se debe notar que ms de las reacciones en el horno' proceden en las fases slidas y en el final ocurre la fusin incipiente. Todas estas reacciones con aprovechadas en la "quema de cemento". 5Para obtener una gran economa ta.calor, las operaciones unitarias se usan para remover parte del agua del slurry, Algunos procesos usan filtros de slurry y espesadores Dorr. Algunos otros adjuntos comunes para los hornos rotatorios son los separadores ciclnicos de polvos y precipitadores Cttrel. Los calentadores de calor de desecho algunas veces se utilizan para conservar el calor y son, particularmente, salvadores c guardadores en el proceso en seco, donde os gases de desecho del horno son ms calientes que los que provienen del horno en el proceso mojado que puede ser de 800C. >/ !Debido a que el revestimiento del horno tenia que resistir abrasiones severas y ataque qumico a altas temperaturas en la zona del clinker y que el cambio del revestimiento refractario es difcil; comnmente se usa ladrillo de sLiperalmina y ladrillo de supermagnesio; sin embargo si solo se utiliza cemento Ptlland, es satisfactorio. !

MATERIAS PRIMAS PARA LA FABRICACION DEL CEMENTO:

-COMPONENTES CALCAREOS .

a) CALIZAb) LA CRETAc) LA MARGA V: ' i 1-COMPONENTES GORRCT RES . , . .

Se aaden en ios casos en qu : las materias prim as disponibles no contienen la cantidad suficiente, de uno de los qumicamente necesarios en el crudo. .. . ' j

Los principales materiales correctores son: Datomeas, Bauxita Cenizas volantes, Cenizas de piritaj mineralde hierro, polvo de tragante de alto horno, arena. I

PKOPIEOADES FISICAS Y QUIMICAS . ' . j :Caractersticas qumicas: i

Mdulo fundente j

Perdida por calcinacin Residuo insolubie

Caractersticas fsicas: ;Superficie especfica . ;Tiempo de fraguado

Estabilidad de volumenResistencia mecnica ;Contenido de aire

Calor de hidratacin

' ; ' . . " : . !

A 7A-' ....A - / i y\.. \ : ' a !

PROPIEDADES QUMICASLa propiedad de liga de las paslas de cemento Prtland. se debe a la reaccin qumica entre el cemento y al gu llamada hidratacin.El cemento Prtland no es un compuesto qumico simple, sino que es una mezcla de muchos compuestos, Cuatro de ellos conforman el 90% o ms de el peso del cemento Prtland y son: el silicato triclcico, el silicato diclcico, el alumnalo triclcico y el aluminio ferrito ttraclcico. Adems de estos componentes principales, algunos otros desempean papeles importantes en el proceso de hidralaciri, Los tipos de cemento Prtland contienen los mismos cuatro compuestos principales, pero en proporciones diferentes.Cundo el clinker (el producto del horno que s muele para fabricar el cemento Prtland) se examina l microscopio, la mayora de los compuestos individuales del cemento se pueden identificar y se puede determinar sus cantidades. Sin embargo, los granos mas pequeos evaden la deteccin visual. El dimetro promedio de una partcula de cemento tpica es de aproximadamente 10 mieras, o una centsima de milmetro. Si todas las partculas de cemento fueran las promedio, el cemento Prtland contendra aproximadamente 293,000 millones de granos por kilogramo, pero da hecho existen unos '15 billones dn partculas debido a! alto rango de tamaos de partcula. Las partculas en un kilogramo de cemento Prtland tenje una rea superficial aproximada de 400 metros cuadrados.Los; dos silicatos de calcio, los cuales constituyen cerca del 75% del peso del cemento Prtland, reaccionan con el agua para formar dos nuevos compuestos: el hidrxido de calcio y el hidrato de silicato de calcio. Este ultimo es con mucho el componente cementante mas importante en el concreto. Las propiedades ingenleriles del concreto, fraguado y endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional principalmente depende del gel dl hidrato de silicato de calcio. Es la medula del concreto.La composicin qumica del silicato de calcio hidratado es en cierto modo variable, pero contiene cal (CaO) y slice (S02), en una proporcin sobre el orden de 3 a 2. el rea superficial del hidrato de silicato d calcio es de .unos 3000 metros cuadrados por gramo. Las partculas son tan diminutas que solamente ser vistas en microscopio electrnico. En la pasta de cemento ya endurecida, estas partculas forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes de cemento sin hidratar; tambin se adhieren a los granos de arena y a piezas de agregado grueso, cementando todo l conjunto. La formacin de esta estructura es la accin cementante de la pasta y es responsable ce! fraguado, del endurecimiento y del desarrollo de resistencia. .El conocimiento de la cantidad de calor liberado a medida de que el cemento se hidrato-puede ser til para planear la construccin. En Invierno, el calor de hidratacin ayudara a proteger el concreto contra el dao provocado por temperaturas de congelacin. Sin embargo, el calor puede ser en estructuras masivas, taies

como presas, porque puede producir esfuerzos indeseables al enfriarse luego de endurecer. l cementoPrtland tipo 1 un poco mas de l mitad de su calor total de hidratacin en tres das. El cemento tipo 3, de altaresistencia temprana, libera aproximadamente el mismo porcentaje de su calor en mucho menos de tres das.El cemento tipo 2, un cemento de calor moderado, libera menos calor' total que los otros y deben pasar masd tres das para que se libere nicamente la mitad de ese calor. El uso de cemento tipo 4, cemento Prtlandd bajo calor de hidratacin, se debe d tornaren consideracin donde sea de importancia fundamentalcontar con un bajo calor de hidratacin.El yeso, que es adicionado en el molino de cement durante la molienda del clinker, acta corno regulador dela velocidad inicial de hidratacin del cemento Prtland. Oros factores que influyen en la velocidad dehidratacin incluyen la finura de molienda, los aditivos, ! cantidad de agua adicionada y la temperatura de losmateriales en el momento del mezclado.

Cajnpos De Aplicacin .'Se! emplea en todo tipo de obra que no requiera de un cemento especial, a saber:

Estructuras de Hormign Armado, pretensado y postesadoPremoldeados

j : Pavimentos, pistas de aeropuertos y puenk:. * Canales y alcantarillas

Trabajos de albafiilrla (carpetas, morteros)Por su elevada resistencia y rpida evolucin, se recomiendan especialmente para:

! Hormigones ce alt resistencia! Habilitacin trnsito (fasLirack). Pavimentos de hormign donde se requiere

j una rpida . _ . Estructuras elaboradas con encofrados deslizantes. Hormigonados en perodos de baja temperatura . _

Los; hormigones elaborarlos con Cemento Prtland Normal poseen ios mximos valores de resistenciapermitiendo: ' ;

i * lnc(ementar lo seguridad, s se mantiene la dosifica ionI i: ; . ' t

P v 1 ":j O i IO i i til.fj c iliS iS lc lB , USH U i ^ i l i U a U \ u ;jyu i; ; Economizar el costo, si se reduce el contenido de cemento 1Los hormigones elaborados con Comento Portland Normal desarrollan una rpida evoluciun ite /eslslenc..-iposibilitando; I

* Acortar los tiempos de obra * Habilitar ms rpidamente la obra j* Reducir costos , | ,* El Cemento Pdland Normal es moderadamente resistente a los sulfatas. |

- ' ' " ' ' -V ' ' . .. '.vi;'- 'y1' . \ i

COMPOSICION DEL CEMENTO . . jLos c e m e n t o s p e r t e n e c e n a la clase de materiales denominadosaglomerantes en construccin, corriojla cal area y

til yeso (no.hidrulico), el cemento endurece rpidamente y alcanza resistencias altas; esto gracias1 a rejacckmss complicadas de la combinacin caL---slice. Ej: Anlisis qumico del cemento: |

O . 63 % (Cal) . ' j '' '

S 0 2 20 % (S lice)

A l203 6% (Almina) iFe203 3 % (Oxido de Fierro) IMgO 1.6% (Oxido de Magnesio) i

K20 + .Na20 1% ' (lcalis) IPerdida por calcinacin 2 % . . ; jResiduo ihsolubie 0.5% j :

.303 ' 2% (Anhdrido Sulfrico) j

CaO Residuo 1 Vi (Cal lbre) |

Suma 100% ;

TIPOS DE CEMENTO ' ; ' ' . ' ; v : ; ' ' ; V: ' ; ;. ' . i

CEMENTO PORTLAND: Cemento hidrulico producido mediante la pulverizacin del clinker, comptelo esencialmente de silicatos de calcio hidrulicos y que contiene generalmente una o mas de. las formas de sulfeo

de calcio corno una adicin durante la molienda. . V ' , j.

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND: . .' \ . v f'

-Tipo I : normal es el cemento Prtland destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se

especifique la utilizacin de otro tipo;(Edifcios, estructuras industriales, conjuntos habitaconales).

Libera ms calor de hdratacin que otros tipos de cemento. j

- Tipo ii : de moderada resistencia a os sulfatos, es el cemento Prtland destinado a obras de concreto en

general y obras expuestas a ia accin moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de ihdrataci.cuando asf sea especificado^ .lentes, tuberas de concreto) . i

Tipo III : Alta resistencia ii .niai, como cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes

posible o cuando es necesario desencofrar a los pocos das del vaciado ;- Tipo IV ; Se requiere bajo calor de hdratacin en que no deben producirse dilataciones durante; ej fraguado

Tipo V : Usado donde se requiera una elevada resistencia a la a c c i n c o n c e n tr a d a ci los sulfatas (canaiec,alcantarillas, obras portuarias)

' i

; TIPOS ofe- CEMENTO PORTLAND PUZOLNICO; ' ' :

El cemento que contiene puzolana se obtiene por la pulverizacin conjunta ele una mezcla de clinker portland y

puzolana1 con la adicin eventual de sulfato de calcio. El contenido de puzolana debe estar comprendido entre 15% y 40% en peso cloi total.

La puzolana ser un material silicoso o sillco-alumlnos, que por si misma puede tener poca o ninguna actividad hidrulica pero que, finamente dividida y en presencia de humedad, reacciona .qumicamente Con el hidrxido de calcio a temperaturas ordinarias para formar compuestos qu poseen propiedades hidrulicas.Cement Portland Puzolnico Tipo IP.- Para usos en construcciones generales de concreto. El porcentaje adicionado de puzolana se encuentra entre 15% y 40%.Cernentp Portland Puzolnico Modificado Tipo IPM- Cemento Portland Puzolr'co modificado para uso en

construcciones generales de concreto. El porcentaje adicionado de puzolana es menor de 16%,-Prtiahd Puzolnico tipo P : Donde la adicin de puzolana es ms del 40%. :

CEMENTOS ESPECIALES ..^Cemeho Tipo MS

" Que corresponde a la norma de performance de cementos Portland adicionados, en el tipo de moderada

resistencia a los sulftos.

( pCemeiito Portland Compuesto Tipo ICo,6 Es un cemento adicionado obtenido por la pulverizacin conjunta de clinker portland, materias calizas como

traverti.no y/o hasta un mximo de 30% de peso.

Cemento de AlbailerlaEl cemento de albailerla es el material .obtenido por la-pulverizacin conjunta de clinker Portland y materiales

qu an .careciendo de propiedades hidrulicas puzolnlcas, mojoian la plasticidad y lo retencin de agua,

hacindolos aptos para^trabajos generales de albailera.

Cemento a Granel ,.

Durante, mucho tiempo, el cemento ha sido suministrado en sacos de papel. Sin embargo, la tendencia actual es distribuirlo a grane!, transportndolo en camionos cisterna y almacenndolo en silos.Las ventajas de la adquisicin de cemento a granel son vrias; entre ellas, las siguientes:

" Economa en la compra de cemento. :"1 Economa de manejo en descargo, almacenamiento y manipulacin. Economa por prdida, originada en sacos deteriorados o mojados.

Incremento en la productividad de la obra, por contar con cemento inmediatamente disponible..

Evita el riesgo de robo. ,Por otra parte, desde el punto de vista de la economa social, significa para el pas un al torro de divisas

disminuir l importacin de insumo para fabricacin de! envase.

t o

Btrnspoi't del cemento a grane!El vehculo de transporte.del cemento es un tanque a presin, que se carga en los silos de almacenamiento por gravedad, y est provisto de una compresora que se utiliza para deseargar y! material,. F.l chofer regula los controles pam dar la mezcla adecuada de aire y cemento que lleva el material hasta el.silo de obra.

1 3

l l 'S t g g

Posteriormente, por la necesidad de incrementar la capacidad y obtener vehculos verstiles paro acarrear una

mayor cantidad de producios, se introdujeron mejoras en los diseos, permitiendo ser adaptados a varios usos, incluso l transporte de. lquidos (comprendiendo de productos Inflamables a slidos granulares), mediante una

conversin de los sistemas de vlvulas y de ventilacin del recipiente. Los vehculos se tipifican comojcisternas,

remolques y la combinacin de ambos.

Las caractersticas esenciales de los vehculos de transporte son las ssacrificio de la iesste

no necesita arm adura longitudinal externa. Con este d isef

absorbidas por el casco.

La unidad debe ser segura y durable,/'al igual creacciones de la carretera deben transferirse al recipiente de manera tal que evite el ingreso de

esfuerzos concentrados. Asimismo, debe ser maniobrable,

cumplan con los requisitos del trnsito.

guenles: icia. El diseo,de un recipiente sometido aEl triler debe ser ligero, sji

esfuerzo es un buen ejemplo. Este utiliza el material del casco a manera de viga portadora de carga yo, las tensiones de flexin y de torsin son

ue un triler normal para carreteras. Las

tener una forma prctica y dimensiones que

sistema neumtico debe funcionar de forma simple.)No puede presentar problemas tcnicosiri motor de combustin interna o mediante

orna de fuerza es de 20-30 l

po.i>S R(* nivel de!

1 'bveday

enteos de :

'>S de este nedad,

ntera mente

(:!,n

altura con respecto a su dimetro.Los silos se .'caracterizan generalmente, i tonelaje macenado, que varia entre los 15 y 50 m i El silo se compone de un cuerpo,..constituido por un fu: (e cilindrico metlico cerrado, de 2.40 a 2.80 de dinietro. Generalmente, en la parte s i d- onc de una chimenea o respiradero para la descompresinla entrada de la tubera de carga y una escutilE e; le personds con cierre estanco. La parte inferiortiene forma de cono y en la zona ms esto ! tina con dispositivo de cierre. El diserto del cono pfevelimitar la formacin de bvedas. Finaitni po. estn constituidos por tubos y perfiles de acero, que son; anclados debidamente, parcontr :sb. i6? (el viento cuando.el silo est vaco, que genera .esfuerzos de baseulamiento que producen ti set- !"s pies,Eyntualmchte, los silos cuentan con indica- cemento, filtros para eliminar el polvo,, disp distribuidores de cemento.El uerpo de los silos pequeos por o gener; soldado. lo que .permite ponerlo en obra rpE mayores dimensiones, que hacen difcil su tro fabrican en secciones desmontables tempero; tipo son ms caros y evenualmente sujetos El cuerpo de los silos pequeos por lo gen- soldado, lo que permite ponerlo en obra rpidamente. Silos dte; mayores dimensiones, que hacen difcil su transporte,, se fabrican en secciones desmontables empernadas. Los de este tip son ms caros y 'eventualmete 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 eii l momento de llenado puedan escapar tanto el aire del silo corno el proveniente de la alimentacin neumtica. Conviene qu la chimenea est provista de un filtro de mangas que evite la prdida del cemento.Es conveniente instalar un dispositivo simple que indique el nivel .alcanzado' por el cemento en el interior del silo, no slo para conocer el stock y prever los pedidos de reaprovislonamiento, sino tambin pa. a evitar posibles accidentes, cuando al llenar el silo se excede la capacidad del mismo. El indicador del nivel conviene colocarlo para un ndice mximo.de llenado, que permite un tiempo razonable para que el conductor detenga el proceso, luego de recibir la sefial de advertencia. 'La [capacidad nominal de un silo .no"es un ndice absoluto, ya que el ccmcnl recin vaciado ocupa ms espac,,?que cuando se encuentra en reposo por un tiempo. Se puede calcular, en previsin, que la capacidad del silopuede verse reducida, por lo menos en un 5%, cuando se llena con cemento fresco y recin entregado. Cuando se inyecta cemento al silo,.su densidad es aproximadamente de 1000 kg/ni3 y despus de reposar, es de 1350 kg/m3.Como los silos u,o son recipientes de presin, es necesario adaptarles un desfogue, en forma de placa o tupa, que se levanta si la presin del aire o del cemento se eleva demasiado. El rea, de desfogue debe ser mayor queda que corresponde a la tubera de alimentacin y la compuerta deber levantarse a una presin interna de 5 KN/m2, alrededor de 3/4 de libra por pulgada cuadrada. El mantenimiento del sistema es Indispensable para evitar la formacin de costras de cemento endurecido, cine impidan su accionamiento automtico.La tubera de llenado debe encontrarse entre los 09 y i .3 m sobre el nivel de la calzada, para poder conectar sin dificultad la manguera del camin. Cualquier tubera de extensin hacia el silo debe ser lo ms corta posible, debiendo evitarse curvaturas de menos de I m de radio. La tubera d llenado ingresa al silo por la parte superior en una tangente. Cuando la tubera de alimentacin de! silo no presenta excesivos tramos horizontales y la filtracin del silo es buena, es posible obtener distancias de entrega de imsta3G m. Todas las tuberas deben ser,' varilladas en intervalos regulares.A l elegir Ja ubicacin del silo, hay que recordar los problemas que tiene el chofer para retroceder su vehculo de entrega hasta el silo. Lo ideal seria disponer de un rea afirmada para estacionamiento; pero en cualquier caso, ej suelo debe ser lo suficiente- mente linne como para dio revolver el terreno y lo suficientemente nivelado como para lin recorrido .normal. Si las entregas vari a realizarse de noche, se requerir de luz. ..Petas cxlslir un camino adecuado ptttfl el camin o vehculo de eitlrcpti que debe llegar ni silo v maniobrar en los'ni rededores Un camin gmmdet'o necesita estar a! nivel del suelo pura descargar. Algunas v es, ios cables

12

reos pueden constituir un piQbk-ma para esta operacin, un ..uuu puw'. u v , ^ . .............. .....descargando su material; eslv. debe tenerse en cuenta al planificar ja distribucin del lugar y, partieulannent, asegurar que puedan realizarse entregas de agregados mientras que un camin de cemento est descargando.

a su cargo

' m : fuego ft:

vi w /> y '' . ' J ( i ^

NORMALIZACIONSe lleva a cabo por el Comit tcnico permanente de normalizacin de cemento y cales. I lene

A5QCM, : ' ' ' ' ; ' 1 ' ' ' ; '

Inieiulmunl las norniut fueron dads por d ASM, Itieyo en (I Paii u dio cot INANTIC t i

reemplazado por ITINTEC y dcopus la NTP,

l cemento en el Per es uno de los productos con mayor nmero de normas que datan del .proceso normalizacin en el Per.

(Existen; -7 normas sobre especificaciones

v Tam bin la com ercializacin del cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas. Dichos bolsones se

conoch como bgj bag.

ALMACENAMIENTO

La buena disposicin que se adopte para el almacenamiento de los ihsumos del concret, contribuye a la marcha de la obra, y permite la produccin eficiente d un concreto de calidad. El diseo general ti instalaciones de almacenamiento, se efecta en la etapa previa de la construccin, teniendo en cuenta:

.* . Ubicacin y caractersticas del rea donde se asienta la construccin.* Espacios disponibles.

Consumo promedio de concreto de acuerdo al cronogrefna de a obra

Consumo mximo y duracin de! periodo en el cual se realiza le mayor

produccin de concreto.

; i . Forma y medios de aprovisionamiento de los materiales.; j * Stock mnimo que es conveniente mantener.

i ' Ubicacin de las mezcladoras o central de mezcla.

Alternativas y costos para las diferentes instalaciones de almacenamiento.

FABRICAS DE CEMENTO

1. CEMENTOS LIMA:Fbrica: Atocongo - Lima Proceso: secoCombustible: Carbn Capacidad instalada de clinker(TM):

1 100 000,2 580 000 i ' : . ; : : : :Tipos: Prtland tipo I Marca Sol

: Prtland puzolanico tipo IP Marc sper cemento atlas.

2. CEMENTOS PACASMAYO:

Fbrica: Planta Pacasmayo - La Libertad Proceso: seco

Combustible: Carbn Capacidad instalada de ciinker(TM):

; 150 000,090 000

Tipos: Prtland tipo Ii Prtland puzolanlco tipb IP

Prtland tipo II . . . . . . . > . ,

Prtland tipo V

; i Prtland MS--ASTM C-1157

J'i'O A W D lH O :

ajiidorcocia - Tarrria Proceso; aeco

I,Lie: Carbn Capacidad instalada de clinker(TM)

480 000. 600 000

I jiiland tipo i

| iiland tipo l

I rtlncl Upo V

i ENT08 YUR:

: Yura - Arequipa Proceso: secoeiible: Petrleo Capacidad instalada de clinker(TM):

. 260 0 0 0 ,4 1 0 000

Prtland tipo I

Prtland puzolanico tipo IP

Prtland puzolanico tipo IPM

Cemento de albailera, marca estuco Flex 'MENTO 8UR::a: Coracoto - Juliaca Proceso: hmedo ^ustible: Carbn Capacidad instalada de clinker(TM):

92 000, 8 3 0 0 0

s: Prtland tipo I, marea RUMI

Prtland puzolanico tipo IP, marca INTI

Prtland tipo II yPrtland tipo V

CURSO: TECNOLOGIA DEL CONCRETO

SEMANA 2: AGUA DE MEZCLA

1. INTRODUCCIN 1 Nombre comn que se aplica at estado liquido del'compuesto de hidrgeno y oxigeno D 20. Los antiguos filsofos consideraban el agua como un elemento bsico que representaba a todas las sustancias lquidas. Los cientficos no descartaron esta idea hasta la ltima mitad dei siglo XVIII. En 1781 el qumico britnico Heno/ Cavendish sintetiz aoua detonando una mezcla de hidrgeno y aire. Sin embargarlos r^uffdos 'd'e este experimento no fueron interpretados claramente hasta dos aos ms tarde, cuando el qumico francs A'ntoine Laurent de Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto de oxgeno e hidrgeno. En un documento cientfico presentado en 1804, el qumico francs Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista alemn Alexander Vori J-Jurnboldt demostraron conjuntamente que el agua consista en dos volmenes de hidrgeno y uno de oxgeno, tal corno se expresa en la frmula actual H20

2. PROPIEDADES FSICASPropiedades Fsicas del Agua:1) Estado fsico: slida, liquida y gaseosa2) Color: incolora3) Sabor: inspida .4) Olor: inodoro5) Densidad: 1 o./c.c. a 4a(16) Punto de congelacin: Q C 1 f7) Punto de ebullicin: 100C /8) Presin critica: 217,5 atm.9) Temperatura critica: 374C

El agua qumicamente pura es un liquido inodoro e in^nido- incoloro y franspar^atr^feli , ' : : H . ? ' ' Vt% e r r o * metros, porque ahsorue ras raoiactones rojas. Sus constantes fsicas sirvieron para

f laruats* puntos de referencia de la escala termomtrica Centgrada, A la presin, itirtosfrica de 760 milmetros el agua hierve a temperatura de 100*C y el punto de ebullicin se eleva a 374, que es la temperatura critica a que corresponde la presin de 217,5 atmsferas; en todo caso el calor de vaporizacin del agua asciende a 539 caloras/gramo a 100.Mten as que el hielo funde en cuanto se calienta por encima de su punto de fusin, el agua lquida se mantiene sin solidificarse algunos grados por debajo de la temperatura de cristalizacin (agua subenfriada) y puede conservarse lquida a -20 en tubos capilares o en condiciones extraordinarias de reposo.A consecuencia de, su (vado calor especifico y de la gran cantidad de calor que pone en juego cuando cambia su estado, el agua obra de excelente regulador de temperatura en ia superficie de a Tierna y ms en las regiones marinas.Ei agua se comporta anormalmente; su presin de vapor crece con rapidez a medida que la tempera tura se eleva y su volumen ofrece Sa particularidad de ser mnimo a la de 4". A dicha temperatura la densidad del agua es mxima, y se ha tomado por unidad. A partir de 4 no slo se dilata cuando la temperatura se eleva., sino tambin cuando se enfra hasta 0: a esta temperatura su densidad es 0.99980 y al congelarse desciende bruscamente hada 0,9168, que es la densidad del hielo a 09, lo que significa que en la cristalizacin su volumen aumenta en un 9 por 100

Las propiedades fsicas del agua se atribuyen principalmente a los enlaces por puente hidrgeno, los cuaes se presentan en m ayor nmero en el agua slida, en la red cristalina cada tomo de la molcula de agua est rodeado tetradrica mente por cuatro tomos de hidrgeno de otras tantas molculas de agua y asi sucesivamente es como se conforma su estructura. Cuando el agua slida (hielo) se funde la estructura tetradrica se destruye y la densidad del agua lquida es mayor que la del agua slida debido a que sus molculas quedan ms cerca entre si, pero sigue habiendo enlaces por puente de hidrgeno entre las molculas del agua lquida. Cuando se calienta agua slida, que se encuentra por debajo ds la temperatura de fusin, a medida que se incrementa la temperatura por encima de la temperatura de fusin se debilita el enlace por puente de hidrgeno y la densidad aumenta ms hasta legar a un valor mximo a la temperatura de 3.98*0 y una presin de una atmsfera, A temperaturas mayores de 3,98 C la densidad del agua lquida disminuye con el aumento de la temperatura de la misma manera que ocurre con los otros lquidos.

3, PROPIEDADES QUMICASU d t r r i O S ' M,n: l-

1 ) Reacciona con los xidos cidos2 ) Reacciona con los xidos bsicos3) Reacciona con los metales4) Reacciona con los no metales5) Se une en las sales formando hidratos

Muchas de estas reacciones que exponemos a continuacin 'ya son existentes en la naturaleza;

1) Los anhdridos u xidos cidos reaccionan con el agua y forman cidos oxocidos., , v Ejemplos;

C 0 2 + H *0 H?C03 (cido carbnico)% ^ s 2 + H?0 H2S 0 4 (cido sulfrico)v Na5 + H20 ^ 2 .HNO3 (cido ntrico)

2) Los xidos de los metales u xidos bsicos reaccionan cor el agua para formarV-* hidrxidos, Muchos xidos' no se disuelven en el agua,, pero los xidos de los metales

activos se combinan con gran facilidad.Ejemplos:

.4* h Nb20 + H20 2 ,NaOH (hidrxido de sodio)> 4 ,,-CaO + H 20 Ca(OH)2 (hidrxido de calcio)

MgO + H20 Mg(OH)z (hidrxido de magnesio)

3) Algunos metales descomponen el agua en fro y otros lo hacan a temperatura elevada.Ejemplos: -En agua frjg. *2?Wif> 2.jf\7rO r 2 .NaOH + H2 (HkJfxido de sodio mas hidrgeno)

~+ 2 .H 2O ^ Ca(OH)2 + H2 (Hidrxido de calcio mas hidrgeno)/ S ^ '

/ ( " En agua a temperatura elevada

HzO + c a la r * MgO + H2 (xido de magnesio mas hidrgeno)

31F9 + 4 .H 20 + calor' Fe30 4 + 4 H2 (xido ferroso-fmco mas hidrgeno)

4) El agua reacciona con los no metales, sobre todo con les halgenos, dando ios siguientescompuestos.

2

C| + H20 HC| + HCIO (cido dorhdnco y cido hi poderos o).. fr2 + H ,0 HBr t- HOrO (cido bromhidrico y cido hipobromoso)

Haciendo pasar carbn ai rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de 3'" ' rnonxido de carbono e hidrgeno (gas de agua):

C + H20 -t- CO Ha (gas de agua)

/j 5) El agua forma combinaciones complsjas con nlgunas sslss, dnuninafulosQhidratos, como son:CuSO^-S.HvO (sulfato cprico hidratado con 5 molculas de agua)FeSO+'Z.HaO (sulfato ferroso hidratado con 7 molculas de agua)ZnS04*7.H20 (sulfato de zinc hidratado con 7 molculas de agua)NazCOa-IO.HjO (carbonato sdico hidratado con 10 molculas de agua)En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalizacin cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cprico, que cuando est hidratado es de color azul, pero por prdida de agua se transforma en sulfato cprico anhidro de color blanco.

4. AGUA d e m e z c l aCasi cualquier agua natural que sea potable y que no tenga sabor u olor pronunciado, se puede utilizar para producir'concreto. Sin embargo, algunas aguas no potables pueden ser adecuadas para el concreto.

El agua de amasado debe ser limpia y exenta de cidos, lcalis o substancias orgnicas en descomposicin, por lo que, es recomendable el uso de agua potable.

6. ESPECIFICACIONES NORMALIZADAS

La NTP 339.088 establece como requisitos para agua de mezcla y curado lo siguiente:

DESCRIPCION LIMITE PERMISIBLE

Slidos e> i suspensin 5 000 ppm mximoV,

Materia Orgnica \ 3 ppm mximo

Carbonates y Bicarbonatos alcalinos (Alcalinidad total expresada en

NAHC03)

\ 1 000 ppm mximo

L :

Sulfates (ln S04) v 600 ppm mximo

.V..\ ......... . ..._ _ ..._........................ ...........Cloruros (ln CI) V 1 000 ppm mximo

Ph's

!________________ .... -...... ......

Entre 5.5 y 8

6. FUNCIONES DEL AGUA EN LA MEZCLA

* Reaccionar con el cemento para hidratarlo.Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del conjunto.

Procurar la estructura de vacos necesaria en la pasta para que los productos de hidratacin tengan espacio para desarrollarse.

7. ALTERNATIVAS DE EMPLEO E AGUA DE MAR Y OTRAS

An cuando un concreto hecho con agua de mar puede tener una resistencia temprana mayor que un concreto normal, sus resistencias a edades mayores (despus de 28 das) pueden ser inferiores. Esta reduccin de resistencia puede ser compensada reduciendo la relacin agua-cemento.

El agua de mar no es adecuada para producir concreto reforzado con acero y no deber usarse en concreto preforzados debido al riesgo de corrosin del esfuerzo, particularmente en ambientes clidos y hmedos. El agua de mar que se utiliza para producir concreto, tambin tiende a causar eflorescencia y humedad en superficies de concreto expuestas al aire y al agua.

La eflorescencia es un fenmeno natural, temporal, que ocurre a una extensa variedad de los objetos o productos que contienen ligantes de cemento. El mortero es particularmente propenso a la eflorescencia y puede contaminar otros productos. Se forma por las sales solubles del cemento que migran a la superficie, donde reaccionan con la atmsfera y producen upa ..pelcula blanca (de carbonato de calcio) conocida como eflorescencia. Los cristales individuales son muy pequeos y no se fijan firmemente a la superficie. I a pequenez de los cristales mojados junto con sus propiedades ptica hace que se vuelvan invisibles cuando estn mojados. Cuando los cristales se secan, se vuelven visibles otra vez. Los productos se vue lven ms susceptible a la eflorescencia bajo condiciones hmedas y esto ayuda a la migracin de las sales solubles a la superficie del producto. La eflorescencia no tiene ningn efecto en la integridad estructural de los productos de concreto.

Las impurezas excesivas en el agua no solo pueden afectar el tiempo de fraguado y la resistencia del concreto, si no tambin pueden ser causa de eflorescencia, m anchado,, corrosion del esfuerzo, inestabilidad volumtrica y una menor durabilidad. El agua que contiene menos de 2,000 partes de milln (ppm) de slidos disueltos totales generalmente pueden ser utilizada de manera satisfactoria para elaborar concreto. El agua que contenga mas de 2,000 ppm de slidos disueltos deber ser ensayada para investigar su efecto sobre la resistencia y el tiempo de fraguado.

CARBQ NATQS Y BICARBONATOS ALCALINOS ___El carbonato de sodio pued.e__c.ausar fraguados (mlTTr"pi(jos, en tanto que lo bicarbonatos pueden acelerarCTelardar el fraguado? En concentraciones fuertes estas sales pueden reducir de manera significativa la resistencia del concreto. Cuando la suma,d_eias_sales disueltas excedaCl^^OW ppm?se debern realizar pruebas pfanalizar su efecto sobre el tiempo de fraguado y sobre la resistencia a los 25 d ias. ^

CLORUROS ^La Inquietud respecto a un elevado contenido de cloruros en el agua de m^ctedo, se debe

IP * \ ' \ V jp . ,f

capa.de oxido protectora^f(

exposicin a las sales aniicongelantes. a agua de mar, o ai aire cargado de sales cerca de las cosas. El agua que se utilice en concreto preforzado o en un concreto que vaya a tener embebido aluminio no deber contener cantidades nocivas de ion cloruro. Las aportaciones de cloruros de los ingredientes distintos al agua tambin se debern tomar en consideracin. Los aditivos de cloruro de calcio se debern emplear con mucha precaucin.

AGUAS ACIDASEn'general, el agua de mezclado que contiene cidos clorhdrico, sulfrico y otros cidos inorgnicos 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 ALCALINAS ,,Las aguas con concentraciones de hidrxido de sodio da0_5l e\ peso del,cemento, no afecta en gran medida a la resistencia del concreto toda vez que no ocasionen un fraguado rpido. Sin embargo, mayores concentraciones pueden reducirla resistencia del concreto. El hidrxido 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 concentracin al ser usada con otros cementos puede reducir sustancialmente la resistencia a los 28 das.

AGUAS DE ENJUAGUELa Agencia de Proteccin Ambiental y las agencias estatales de los EEUU prohben descargar en las vas iluviales, aguas de enjuague no tratadas que han sido utilizadas para aprovechar la arena y ia grava de concretos regresados o para lavar las mezcladoras.

AGUAS DE DESPERDICIOS INDUSTRIALESLa mayor parte de las aguas que llevan desperdicios industriales tienen menos de 4,000 ppm de slidos totales. Cuando se hace uso de esta agua como aguas de mezclado para el concreto, la reduccin en la resistencia a la compresin generalmente no es mayor que del 10% al 15%.

AGUAS NEGRASLas aguas negras tpicas pueden tener aproximadamente 400 ppm de materia organica.Luego que estas aguas se han diluido en un buen sistema de tratamiento, la concentracin se ve reducida aproximadamente 20 ppm o menos. Esta cantidad es demasiado pequea para tener efecto de importancia en la resistencia.