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Conclusions and contributions

10.1 Conclusions

Es la función del grado de molienda del cemento, la cual es definida como el área superficial total, expresada en gr/cm2. Su importancia radica en su

influencia sobre la velocidad de hidratación, la resistencia inicial y el calor generado. Los efectos de una mayor finura se manifiestan principalmente durante los primeros siete días y el periodo inicial de hidratación.

La finura del cemento portland incide directamente sobre sus propiedades. Así, la fragua de los cementos es más rápida y el agrietamiento es más temprano, conforme sea más fino. A igualdad de relación agua-cemento, el flujo es menor para los cementos más finos, la exudación disminuye conforme la fineza incrementa y la absorción se incrementa con el grosor del grano. De otro lado, la resistencia a la compresión se incrementa más que la resistencia a la tensión conforme aumenta la fineza del cemento. Los cementos más gruesos dan concretos menos durables debido a su mayor permeabilidad.

2.6.2. Hidratación del Cemento

Se refiere al endurecimiento y fraguado del hormigón que son el resultado de procesos químicos y físicos entre el cemento Portland y el agua.

El Clinker de cemento Portland contiene 4 compuestos químicos mayoritarios, los minerales de Clinker, que son: C3S = silicato tricálcico, C2S = silicato dicálcico, C3A = aluminato tricálcico y C4AF = ferrita aluminato tetracálcico, junto con varios compuestos minoritarios, como MgO, cal libre y sulfatos de álcalis.

Las reacciones químicas que describen la hidratación del cemento son muy complejas. Para poder entender los procesos químicos que determinan el fraguado del cemento, es necesario estudiar la hidratación de cada uno de los minerales de Clinker por separado.

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2.6.3. Fraguado

Puede definirse como el paso del estado fluido al estado sólido, este tiempo se divide en dos partes:

 Tiempo de fraguado inicial; e indica que el cemento se encuentra parcialmente hidratado y la pasta semidura, posteriormente la pasta sigue endureciendo hasta que deja de ser deformable con cargas relativamente pequeñas, se vuelve rígida y llega al máximo de temperatura;

 Tiempo de fraguado final; es el tiempo transcurrido desde la mezcla con agua, el cual indica que el cemento se encuentra aún más hidratado (aunque no totalmente) y la pasta ya esta dura. Lo que más determina este tiempo es su fineza, la temperatura de almacenamiento y la cantidad de agua. Y lo esencial es que no sea demasiado lento ni demasiado rápido el fraguado.

2.6.4. Calor de Hidratación

El calor de Hidratación es el calor generado cuando reacciona el cemento y el agua, la cantidad de calor generado principalmente de la composición química del cemento a la tasa de generación del calor, le afecta a la finura y la temperatura de curado así como la composición química.

En algunas estructuras, como aquellas de gran masa, la rapidez y la cantidad de calor generado son importantes, ya que si no se disipa este calor rápidamente, puede ocurrir una importante elevación de temperatura, que puede llevar a una dilatación térmica. El enfriamiento posterior del concreto endurecido a la temperatura ambiente puede crear esfuerzos perjudiciales.

2.6.5. Resistencias mecánicas

Es la propiedad física del cemento de poder soportar cargas sin falla y se emplea como un criterio de aceptación por ser el más importante desde el punto de vista estructural. Es función de su fineza, composición química, grado de hidratación así como del contenido de agua de la pasta. El valor de resistencia a los 28 días se considera como la resistencia del cemento. Además, la resistencia inicial se hace mayor conforme aumenta la cantidad de Alita (C3S) y la resistencia

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después de los 7 días son fundamentales debido al contenido de Belita (C2S).

Es la suma de los silicatos la que define la resistencia final del cemento.9 2.6.6. Retracción y expansión

Es una variación volumétrica producida por la elevada porosidad del cemento que en conjunto de una subdivisión muy fina de estos espacios porosos, da lugar a que se presenten durante la desecación y la humidificación de la masa aglomerada.

Está influenciada por la humedad del ambiente, el tipo de cemento y su grado de hidratación, naturaleza y proporción de los granos de cemento.

Este fenómeno condiciona los cambios de volumen que pueden experimentar los elementos estructurales, cambios que cuando son importantes se manifiestan en agrietamientos.

2.6.7. Estabilidad de volumen

Es la capacidad del cemento de mantener un volumen constante una vez fraguado. El efecto de un cemento poco estable puede ser apreciado durante meses, pero a la larga es capaz de originar agrietamientos en el concreto y aun fallas eventuales.

Esto se debe a la presencia de yeso, un exceso de cal libre o magnesia, los cuales tienden a hidratarse y expandir.

Para un control de la estabilidad de volumen se indica la molienda fina de los crudos que posibilita que estén en más íntimo contacto durante el proceso de quemado, disminuyendo la presencia de cal libre.10

2.6.8. Fisuración

Es una propiedad física que es consecuencia de los cambios de volumen que se pueden presentar en pastas puras, morteros y concretos.

Esto es producido por la composición química, la fineza de molienda y la relación agua-cemento. El C2S (Belita), aumenta el tiempo de fisuración y disminuye con

cementos menos finos.

Mientras mayor es la humedad del ambiente menor es la fisuración; y aumenta mientras mayor sea la temperatura ambiente.

9 Referencia: Hernández, F. (2006, Octubre). Concreto en la Obra, Problemas, causas y soluciones.

Cemento y concreto Resistencias a los sulfatos. Editada por el Instituto Mexicano del cemento y del concreto (1-47).

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2.6.9. Resistencia a los sulfatos

La presencia de sulfatos más solubles es más perjudicial al concreto. El ataque de sulfatos al concreto tiene lugar cuando la solución de sulfato penetra en el concreto y reacciona químicamente con sus constituyentes, principalmente con la matriz de cemento.

Así pues, los factores que afectan la resistencia a sulfatos del concreto no son solamente aquellos que influyen en la reacción química con la matriz de cemento, sino también aquellos que influyen en la permeabilidad y la calidad total del concreto.11

2.7. CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS PORTLAND