XVI CONGRESO NACIONAL DE INGENIERA CIVIL CEMENTO PUZOLANICO EN CONCRETOS DE ALTO DESEMPEO CIP - CDA
I.1.
CEMENTOS PORTLANDCEMENTOS PORTLAND (tradicionales): Clinker + Yeso
2.
CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS: Clinker + Yeso + ADICIN MINERAL
1.1 CEMENTOS PORTLAND (tradicionales): TIPOSTIPO I: De uso general.
TIPO II: De uso general, especficamente cuando se desea moderada resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratacin. TIPO III: Cuando se requiere alta resistencia inicial. TIPO IV: Cuando se desea bajo calor de hidratacin. TIPO V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfatos.
2. CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOSClinker + Yeso + ADICIN MINERAL
2.1
ADICIONES MINERALESMateriales inorgnicos que son incorporados al cemento o al concreto, en diferentes porcentajes, con el fin de mejorar sus propiedades.
2.1.1 PRINCIPALES ADICIONES a)
PuzolanasNaturales: Naturales: - Cenizas volcnicas - Tufos o tobas volcnicas - Tierras de diatomeas Artificiales: Artificiales: - Cenizas volantes - Cenizas de cscara de arroz - Microslice (silica fume) - Arcillas activadas trmicamente
b) c)
Escoria de Alto Horno Filler
2.2
CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS:VENTAJAS Mejores propiedades: - Mayor durabilidad. - Menor calor de hidratacin. - Mayores resistencias. Ahorro de energa no renovable Proteccin del medio ambiente: - Reduccin de la emisin de CO2, SO2, NOx. - Uso de subproductos industriales.
2.3
CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS: TIPOS- Cementos Portland puzolnicos (adicin mineral: puzolana). - Cementos Portland de escoria (adicin mineral: escoria).
2.3.1 CEMENTOS PORTLAND PUZOLNICOSClinker + Yeso + PUZOLANA TIPOS1. Cemento Portland Puzolnico Tipo IP: Producido mediante molienda conjunta de clinker portland y puzolana (contenido de puzolana: entre el 15% y 40 %).2. Cemento Portland Puzolnico Modificado Tipo I(PM) 3. Cemento Portland Puzolnico Tipo P
II. PUZOLANA
Material silceo o slico-aluminoso, que finamente dividido y en presencia de agua, reacciona qumicamente con el hidrxido de calcio para formar compuestos que poseen propiedades hidrulicas.
REACCIN PUZOLNICA
SILICATOS DE CALCIO HIDRATADADOS
SILICATOS DE CALCIO
(C3S y C2S) + AGUA
HIDROXIDO DE CALCIO Ca(OH)2 +
SILICATOS DE CALCIO HIDRATADOS
PUZOLANA
Resultado de la reaccin puzolnica:1. 2.
Disminucin de hidrxido de calcio. Incremento de silicato de calcio hidratado Reduccin de porosidad capilar (refinamiento de poro) Menor permeabilidad Mayor durabilidad, Mayor resistencia mecnica.
PLANTA YURA S. A.Ubicacin: Yura, 26 km Arequipa. Capacidad inst.: 684,720 t/ao.
III.
PUZOLANA DE YURA Y CEMENTO YURA TIPO IP
1.
Puzolana de YuraNatural, de origen volcnico (ceniza volcnica).
Composicin mineralgicaMatriz de vidrio volcnico: 91 % Plagioclasas, ortoclasas y cristobalita: 9 %
1.1 Puzolana de Yura COMPOSICIN QUMICA xido de silicio (SiO2) xido de aluminio (Al2O3) xido de hierro (Fe2O3) xido de calcio (CaO) xido de magnesio (MgO) Trixido de azufre (SO3) xido de sodio (Na2O) xido de potasio (K2O) Prdida por calcinacin (%) 70,10 14,23 2,29 2,63 0,68 0,08 2,84 3,18 2,53
1.2 Puzolana: adicin mineral del cemento
REQUISITOS FSICOS
PUZOLANA YURA
REQUISITONTP 334.090 ASTM C 595
Fineza: retenido malla 325,% ndice de actividad puzolnica: Con cemento portland, a 28 das, % ndice de actividad puzolnica:Mtodo de la cal, resistencia 7 das, MPa
10,0 91 7,3
Mx. 20,0 Mn. 75 Mn. 5,5
2. CEMENTO YURA TIPO IP
CLINKER + YESO + PUZOLANA = 65% 5% 30%
Normatividad: NTP 334.090 / ASTM C 595
Cemento Portland Puzolnico Tipo IP (MS) (MH)
2.1. Resistencia a compresinResistencia a compresin 2 k /cm 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 3 as 7 28
Requisito Tipo I
Requisito Tipo IP
ra
2.1.1 Cemento Yura Tipo IP: Resistencia a compresin200 Resistencia a compresin %
150
100
50
00 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
D as
2.2 Calor de hidratacin
Efecto de la substitucin del cemento Portland por puzolana, sobre el calor de hidratacin(Massazza, 1979).
PRESA SANTA CRUZ DE APODI - BRASIL
2.2.1 Cemento Yura Tipo IP:De moderado calor de hidratacin
400Calor de hidratacin g) (
300 2 0 200 100 0 7 Da 25
330 2
equi ito IP( Yura IP
)
28
2.3 Resistencia a los sulfatos1. SO4-2 + Ca(OH)2 + 2H2O CaSO4 . 2H2O + 2(OH)Yeso
2. 3CaSO4 . 2H2O + C3A.6H2O C3A.3CaSO4 .32H2O Etringita Efecto de la puzolana en el cemento: remocin del Ca(OH)2 por rx. con la puzolana, reduccin de la permeabilidad, dilucin del contenido de C3A.
2.3.1 Cemento Yura Tipo IP:De moderada resistencia a los sulfatos. 1
0.1 0.075 pansin 0.05
0.04 0.03 0.02 0.01 0 0.02
0.04
0.025 0 0
0.2
0.5
0.9
1.9
6
12
dad meses
Yura IP
equi i o
(MS)
2.4
Reaccin lcali-agregado SiO2 + 2NaOH Na2SiO3.xH2Ogel expansivo
Efecto de la puzolana en el cemento: cemento: La puzolana fija los lcalis de la pasta de cemento antes que puedan reaccionar con los agregados, evitando la fisuracin del concreto debido a la reaccin expansiva lcali-agregado.
2.5. Cemento Yura Tipo IP: Inhibe la reaccin lcali-agregado0.08 0.06 pan in 0.04 0.02 0 0 0.2 0.5 0.9 dad me e equi ito ipo I Yura IP 1.9 6 12
Tabla I.- CEMENTOS PORTLAND: REQUISITOS FSICOS COMPARATIVOSREQUISITOS FSICOSNORMA ASTM NORMA TCNICA PERUANA
Tipo IASTM C 150 NTP 334.009
Tipo IIASTM C 150 NTP 334.009
Tipo IPASTM C 595 NTP 334.090
Tipo IPYura
Resistencia a la compresin 3 das, kg/cm2, mn. 7 das, kg/cm2, mn. 28 das, kg/cm2, mn. 60 das, kg/cm2, mn. 365 das, kg/cm2, mn. Tiempo de fraguado, minutos. Inicial, mn. Final, mx. Expansin en autoclave, %, mximo. Resistencia a los sulfatos, % mximo de expansin. Calor de hidratacin, 7 das, mx, kJ/kg 28 das, mx, kJ/kg*Requisito opcional.
120 190 280* -
100 170 280* -
130 200 250 -
211 264 335 380 500 120 255
45 375
45 375
45 420
0,80 ----------
0,80 ---290* ----
0,80 0,10* (6 meses) 290* 330*
0,01 0,04 259 269
V. APLICACIONESCONCRETO PUZOLNICO EXPUESTO A LA ACCIN DEL AGUA DE MAR: Resistencia qumica (sulfatos y cloruros). Concreto de alta performance.
Concreto
Menor impermeabilidad y menor difusin inica.
PUERTO DE MATARANI(Obra realizada en 1974 con cemento Yura Tipo IP)
PRESA DE ITAIPU BINACIONAL
PRESA DE TUCURUI - BRASIL
PUENTE VIA IMIGRANTES SO PAULO - SANTOS
PUENTE VIA IMIGRANTES SO PAULO - SANTOS
PUENTE VIA IMIGRANTES SO PAULO - SANTOS
PUENTE VIA IMIGRANTES SO PAULO - SANTOS
CONCRETO PUZOLNICO MSICO: Moderado calor hidratacin. Evita retraccin y fisuracin de origen trmico.
REPRESA DEL RO TORATA (Moquegua)
PUENTE SAN ISIDRO
PRESA PILLONES
CONCRETO PUZOLNICO EN CIMENTACIONES: Moderado calor hidratacin. Durabilidad qumica.
CENTRAL TERMOELCTRICA DE ILO (Moquegua)
CEMENTO PUZOLNICO EN PAVIMENTOS DE CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO (CCR)
Beneficios de la puzolana en el CCR
Efecto filler:Incrementa el contenido de finos (densifica la mezcla) y mejora la trabajabilidad del CCR.
Actividad puzolnica:Incrementa el contenido de silicato de calcio hidratado que reduce la porosidad e incrementa la resistencia mecnica y la durabilidad del CCR.
PAVIMENTOS DE CONCRETO PUZOLNICO (CCR):
COMPACTADO CON RODILLO
Mayor trabajabilidad y compacidad. Desarrolla moderado calor de hidratacin. Resistente a los sulfatos Inhibe reaccin lcali agregado. Mayor durabilidad.
HIDRELECTRICA CORUMB III
PRESA DEL RIO SO BENTO - BRASIL
CONCRETOS PUZOLNICOS DURABLES: CALIDAD QUE SE EXPORTA
MUELLE PUERTO PATACHE (Iquique, Chile)
DEFENSAS COSTERAS (Arica, Chile)
DURABILIDADATAQUE POR SULFATO
DURABILIDAD
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DURABILIDADPRINCIPAIS REACCIONES QUIMICAS DELETRIAS QUE PUEDEN SER NEUTRALISADAS CON EL EMPLEO DEL CEMENTO IP EN MEZCLAS DE CONCRETO
CO2 Ca (OH ) 2 p CaCO3 H 2OFes S (OXIDACION ) p H 2 SO4 Fe
H 2O
DURABILIDADFORMAO DE ETRINGITA SECUNDRIA
H 2 SO4 Ca (OH ) 2 p CaSO4 .H 2O(YESO) 3CaSO4 .2 H 2O C3 A.6 H 2O p C3 A.3CaSO4 .32 H 2O( ETRINGITA)
DURABILIDAD
DURABILIDAD
DURABILIDAD
DURABILIDAD
DURABILIDAD
DURABILIDADREACTIVIDAD ALCALI AGREGADO
DURABILIDADREACTIVIDAD ALCALI AGREGADO
DURABILIDAD
GRETAMIENTO DEL CONCRETO POR ACCIN DE RAA ZONA DE COMPUERTA
DURABILIDAD
RAA CEMENTO ELEVADA RESISTENCIA INICIALCerificado n 53435 Cimen o empregado Cemento CP V ARI Ri B nco d 0,000 dia das variaes dimensionais (%) d d d 1 d 1 d 0,090 0,010 0,133 0,075 0,175 0,102 0,212 0,145 0,271 0,168 d 0,425 0,3100 0,10 0,20
53614mento CP V ARI RS Itam 0,000
Ensayo Reactividade calis-Agregado - AS C1 Agregado de roca granitica - Cemento de Elev Resistencia Inicial Variacin dimensional x Tiempo decorrido
Variacin Dimensional (%)
1
P tencialmente Reati
Tiempo decorrido (Dias)
1
Limite 1 Limite 2
4
Deletrio Potencialmente Reactivo Incuo
1
DURABILIDADRAA CEMENTO PUZOLNICO TIPO IPCerific d n Cimento empregado
d
d
d
53434
Grf o - En yo t Agr g do d ror
d d gr n t
-
-Agr g do - AST m nto Pu o n oorr do
n d m n on
T mpo d
n D m n on (%)
D
t ro
Pot n
m nt R
t o n uo
V r
T mpo dPotencialmente Reativo
orr do (D
)
%'"#"
ED GQ X T R WVU S
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` ` b ! a ` ! ! Y I IS GED D G GE I G I FDQ GEQ I G D PD EGIH GF
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53436
Pu o n o
o
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"1"#"
(""#"
"""#"
53615
Pu o n o t mb
3 ! 2 ! ED
Pu o n o r n o
o
''"#" 10"#" @9 8dLimite 1 Limite 2
d d
d
)&"#" (&"#" '&"#" 8@ C 8 @C B98 9A @9r
%$"#" """#" 98 76
d m n on d
(%) d
54
DURABILIDAD
CEMENTO DE ESCORIA DE ALTO HORNO0 ias 0,000 30 ias 0,120 0,151 3441 0,020 0,023 0,034 0,054 0,037 0,068 0,053 0,083 0,07
53539sc ria e al o or o Vo ora 0,000
0,102
r ico Ensayo Reac ivi a e lcalis A re a o ASTM C 1260 A re a o e roca rani ica Ce en o Escoria e al o HornoVariacin i ensional x Tie o ecorri o
Variacin Di ensional
0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 10 15 0 5ente eativ
Dele rio Po encial en e eac ivo Inc o 20Tie o ecorri o Dias
Potencia
2
30
d
Esc ria e al o or o RS Hol erci
c
c
c
v
c
v xw
c
c
wv
c
Ci e o e
re a o
hi
h g f i c f c qi cr
f c h g e hi f
Ceri ica o
M ia as variaes i e sionais 03 ias 07 ias 09 ias 12 ias 16 ias
u ts
c
c c
h c p
d
DURABILIDAD
PROPIEDADES FISICAS DEL CEMENTO PUZOLANICO YURA IP
REQUERI IENTOS ISI OSContenido de ire, vol en, % . pansi n de toclave, % , Contraci n en toclave, % , esistencia a compresi n, mn, gf/cm: das das 28 das iempo de raguado, icat, rs Inicial, mn. inal, mx. Calor de idrataci n, Cal/gr das 28 das
CEMENTO URA I0
CEMENTO UZOLANICO ASTM C 595-02 12 0, 0,2 124 193 241 00:45 07:00 70 80 NT 334.090 12 0, 0,2 120 190 240 00:45 07:00 70 80
208 258 333 03:00 03:40 62 64
DURABILIDADPROPIEDADES QUIMICAS DEL CEMENTO PUZOLANICO
REQUERIMIENTOS QUIMICOSO IDO DE MA NESIO M O TRIO IDO DE AZU RE SO PERDIDA POR I NICION AL UE O
CEMENTO URA IP
CEMENTO PUZOLANICO ASTM C M . M . M . NTP . M . M . M .
DURABILIDADNDICE DE ACTIVIDAD PUZOLNICA
NDICE DE ACTIVIDAD PUZOLNICATODO DE LA CAL P
CE ENTO URA IP
CE ENTO PUZOLANICO A T C
TODO DEL CE ENTO
DURABILDADURA A AL I I LI U R UI I D L
R I R I A
AL L IB R U I AL I I I
AL AL I I R AL
I A
A A
DURABILIDAD
C3A DEL CLINQUER X SO3 DEL CEMENTO IP YURA
CEMENTO YURA IP CONSIDERACIONES A ORABLES A LA RESISTENCIA A SUL ATOS COMPONENTESC3A DEL CLINQUER SO3 C3A SO3 L P ENRIC ASQUE C3A SO33 ESPAN A
2 2
DURABILIDAD
PRESA DE IRAP MINAS GERAIS - BRASIL
CIP - CDAXVI CONGRESO NACIONAL DE INGENIERIA CIVIL
Francisco Gladston Holanda [email protected] ++ 55 24 33 55 60 47 Av. Coronel Mendes - manejo 27521131 RESENDE-RJ - Brasil
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