Silicatos de calcio hidratados (Tobermorita) Hidroxido de calcio Ca(OH) Silicatos de calcio (C3S y C2S) + Agua H2O(H) + Puzolana (Zeolita) Silicatos de calcio hidratados (Tobermorita)
6.- Calor de Hidratación
Como muchas reacciones químicas, la hidratación es exotérmica, y la cantidad de calor (en joules) por gramo de cemento no hidratado, desarrolla hasta una hidratación total a una temperatura dada, se define como calor de hidratación.
Para el promedio usual de cementos Pórtland, aproximadamente la mitad del calor total se libera entre uno y tres días, alrededor de ¾ partes en siete días y casi el 90% en seis meses.
Compuesto Calor de hidratación J/g Cal/g C3S 502 120 C2S 260 062 C3A 867 207 C4AF 419 100
Fig. Influencia del contenido de C3A en el desarrollo de calor ( el contenido de C3S es aproximadamente constante )
Fig. Influencia del contenido de C3S en el desarrollo de calor ( el contenido de C3A es aprox. constante )
7.- Finura del Cemento
La hidratación se inicia en las partículas de la
superficie del cemento, el área de la superficie total del cemento representará el material disponible para hidratación. El índice de hidratación dependerá de la finura de las partículas del cemento y para el rápido desarrollo de la resistencia será necesaria una gran finura.
Sin embargo, debe tenerse en cuenta el costo del molido y el efecto de la finura en otras propiedades, por ejemplo, los requerimientos del yeso, la manejabilidad del concreto fresco y su desempeño en el largo plazo.
La finura es una propiedad esencial del cemento y tanto la BS y la ASTM requieren la determinación de la superficie especifica (en m2/kg). Se puede lograr una aproximación directa al medir la distribución del tamaño de las partículas por sedimentación o levigación.
Estos métodos se basan en la ley de Stoke, proporcionan la velocidad final de caída por los efectos de la gravedad de una partícula esférica en un medio fluido.
Método Wagner = Turbidímetro
Método Lea y Nurse = Permeabilímetro con una ligera modificación por Blaine
8.- Tiempo de Fraguado
Este término se emplea para describir para
describir el endurecimiento de la pasta de cemento. Se refiere al cambio del estado fluido al estado rígido. El fraguado se debe principalmente a la hidratación del C3A y C3S, acompañada de una elevación de la temperatura de la pasta de cemento.
El fraguado inicial corresponde aun incremento rápido, y el fraguado final ala temperatura pico. En el falso fraguado no se desprende calor alguno y el concreto puede remezclarse sin añadir agua.
Para determinar el fraguado inicial se emplea el aparato de Vicat, esta es una aguja de 1mm de diámetro, la cual debe penetrar 5mm la pasta de consistencia común bajo un peso prescrito (el tiempo se mide a partir de agregar el agua al cemento). El fraguado final se determina mediante una aguja con una aplicación de metal hueca hasta formar un filo circular de 5mm de diámetro y colocado a 0.5 mm detrás de la punta de la aguja; se considera que ha ocurrido el fraguado final cuando la aguja deja una huella en la superficie de la pasta, pero sin cortarla.
La relación aproximada entre los periodos inicial y final de fraguado es la siguiente:
9.- Solidez
Es esencial que la pasta de cemento fraguado no sufra
un cambio notable de volumen, que en condiciones limitantes dé lugar a expansión apreciable que ocasione ruptura de la pasta endurecida. Esta expansión puede ocurrir debido a reacciones de cal activa, magnesio y sulfato de calcio.
La Norma ASTM C-151 especifica la prueba de autoclave que es sensible tanto al magnesio como al a cal libre; la expansión resultante no debe exceder de 0.8%.
No hay pruebas indispensables para detectar la falta de solidez a un exceso de sulfato de calcio.
10.- Resistencia
La prueba de resistencia no se hace directamente a la pasta debido a las dificultades de obtener buenas muestras y para probarlas con la consiguiente variabilidad de los resultados.
Hay varias formas de pruebas de resistencia: a la tensión directa (ASTM C-190), a la compresión (ASTM C-109) y a la flexión (ASTM C-348)
11.- Temperatura
La influencia de la temperatura sobre la
velocidad de endurecimiento es importante. Las temperaturas mayores aceleran el desarrollo del endurecimiento, y las mas bajas lo hacen más lento.
De acuerdo a Saul, la siguiente fórmula establece una relación entre la temperatura y el desarrollo del endurecimiento:
12.- Clasificación y Tipos de Cemento
Los cementos normalizados Portland de acuerdo
con la Norma ASTM C-150 . Tiene cinco tipos diferentes, sobre la base del cambio de las proporciones de los componentes principales y así tenemos:
a) Cemento Portland Tipo I: b) Cemento Portland Tipo II: c) Cemento Portland Tipo III: d) Cemento Portland Tipo IV: e) Cemento Portland Tipo V:
Desarrollo de resistencia de concretos con 335 kg/m3, elaborados con cementos de distintos tipos
De acuerdo a la norma ASTM C-595 se han obtenido nuevos cementos conocidos como
“Cementos Adicionados”, como son los
siguientes:
(a) Cemento Portland Puzolánico IP: (b) Cemento Portland Puzolánico IPM: (c) Cemento Portland de Escoria IS:
Cemento con una adición de escoria entre el 25 al 65% del peso total, las escorias son de altas hornos. Se obtiene concretos de baja resistencia iniciales, bajo calor de hidratación.
(e) Cemento Portland Compuesto Tipo I : “Co”
Cemento que se obtiene por la pulverización conjunta de clinker Portland y materias calizas como el travertino hasta un 30% del peso total.
(f) Cemento Portland Blanco Tipo I: “B”
Cemento que se caracteriza por su blancura, debido a que no se le agregan óxidos de fierro, da concretos de bajas resistencias iniciales, con bajo calor de hidratación.
(g) Cemento Portland de Albañilería “A”:
Cemento que se obtiene por pulverización de materias primas calcáreas y arcillosas, que dan un producto que se caracteriza por dar morteros para usos de albañilería, tiene menores velocidades de fragua y resistencias iniciales, son económicos.
En el Mundo existen otros tipos de Cementos especiales, pero que su difusión todavía es pequeña.
REQUISITOS FISICOS DEL CEMENTO
Requisitos Físicos Tipo
I II V MS IP ICo