Ensayo Cemento 11.docx

CAMILO ANDRES CANARIA RIVERA CODIGO: 2177109

CONCRETO REFORZADO

INGENIERO HAROLD ALEXANDER ALVAREZ CASTAÑEDA

ENSAYO: CEMENTO, PROPIEDADES, CARATERISTICAS E IMPORTANCIA DENTRO DE LA INGENIERICA CIVIL

TUNJA UNIVERSIDAD SANTO TOMAS 2019

ii

TABLA DE CONTENIDO 1 Introducción e información general ................................................................................ 1 2 Cemento ....................................................................................................................... 3 2.1 Elaboracion del cemento .......................................................................................... 3 2.2 Tipos de cemento .................................................................................................. 7 3 Reaccion alcali agregado. ...................................................................................... 10 Analisis ............................................................................................................................ 11 Concluciones ...............................................................1Error! Bookmark not defined. Referencias……………………………………………………………………………….13

1 Capítulo 1 Introducción e información general

Debido a la necesidad y adquisición natural del conocimiento, el ser humano a lo largo de su historia ha buscado distintas formas y estrategias de expandir y difundir los logros obtenidos por dicha necesidad. Necesidad de conocimiento que llevo a crear; creación que busca demostrar o comunicar un objetivo primordial dentro de un tema en particular, ya sea por medio de señas, palabras, imágenes o aún más allá, grandes creaciones de infraestructura o proyectos ingenieriles que conllevan a comunicar una idea, suplir una necesidad o problemática dentro de la misma sociedad. En mi facultad como practicante de la ciencias exactas y coadjutor del conocimiento dentro de las ramas de la ingeniería civil, veo la importancia de dichas creaciones, desde un punto de vista más técnico o científico no solo desde sus comportamientos estructurales si no también comportamientos físicos y químicos dentro de los materiales que componen tales creaciones de obras civiles. Dentro de los primeros ejemplos de grandes construcciones como por ejemplo las pirámides de Egipto en los años 2700 y 2500 A.C, o las grandes creaciones de obras civiles dentro de la civilización romana, como calzadas, acueductos edificaciones, puertos, puentes, presas y alcantarillados, hasta los procesos de construcción en nuestros días, se han implementado diversos procesos de construcción y materiales que conforme avanzan los años a la par del conocimiento han ido mejorando gracias al estudio y la investigación.

2 Uno de estos materiales que ha logrado preservarse a lo largo dela historia de la construcción y que ha sido objeto de investigación durante cientos de años por su excelente desempeño dentro de este campo, es el cemento, este material conglomerante patentado en el año 1824 por Joseph Aspdin y James Parker como portland cement, anterior mente eran usados en la antigüedad como pastas o morteros elaborados con arcillas, yesos y cal con el fin de unir mampuestos en las edificaciones y fue en la antigua Grecia donde se empezaron a usar tobas volcánicas, luego en el siglo I A.C se usa cemento natural en la antigua roma, extraído en pozzuoli cerca del Vesubio. En el siglo XX surge el auge de la industria del cemento, debido a que los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, logran el cemento de calidad homogénea. Uno de los objetivos más importantes de este ensayo enfocado en el cemento, sus propiedades y características, es dar a conocer la importancia de su uso y desempeño dentro de la ingeniería civil, su elaboración y posibles patologías, no solo a los practicantes de esta disciplina sino al público en general.

3 2.CEMENTO El cemento portland es un conglomerante hidráulico cuya principal propiedad es la de formar masas pétreas resistentes y duraderas cuando se mezcla con áridos y agua, el endurecimiento de la mezcla ocurre transcurrido un cierto tiempo desde el momento en que se realiza el amasado, lo que permite dar forma a la piedra artificial resultante. Estas tres cualidades, moldeable, duradero, resistente, hacen que los productos derivados del cemento tengan una gran aplicación en la construcción de edificios y obras públicas (Miguel Ángel Sanjuán Barbudo, Servado Chinchón Yepes, 2004, El cemento portland: fabricación y expedición, universidad de Alicante). 2.1 ELABORACION DEL CEMENTO El proceso de fabricación de cemento comprende de 4 etapas muy importantes para la elaboración de éste, extracción y molienda de la materia prima, homogenización de la materia prima y la clinkerización.

La primera etapa de la fabricación del cemento se inicia con la explotación de los yacimientos de materia prima, en tajo abierto. tal producto se fabrica a partir de los materiales minerales calcáreos como la caliza, alúmina y sílice, que se encuentran como material granular de la naturaleza. la caliza, que se presenta con gran frecuencia en la naturaleza, están compuestas en un alto porcentaje de carbonato de calcio o calcita (CaCO3, cuando se calcina da lugar a oxido de calcio CaO), e impurezas tales como arcillas, sílice y dolomita.

4 Pizarra, son las arcillas conformadas principalmente por óxidos de silicio de un 45 a 65%, por oxido de aluminio de 10 a 15% por óxidos de hierro de 6 a 12% y por cantidades variables de óxido de calcio. La arcilla que se emplea para la producción de cemento está constituida por un silicato hidratado complejo de aluminio, con porcentajes menores de hierro y otros elementos, la arcilla aporta al proceso los óxidos de sílice (SiO2), hierro (Fe2O3) y aluminio (Al2O3). El yeso, sulfato de calcio hidratado (CaSO4 2H2O), es un producto regular del fraguado, que es un proceso de endurecimiento del cemento, y lo que el yeso hace es retardar el proceso para que al obrero le dé tiempo de preparar el material (Master Sergio J Navarro Hudiel, PDF, Cementos). luego de la explotación del terreno, el material resultante de la voladura es transportado en camiones y se transporta a la planta. La trituración de la roca, se realiza en dos etapas, inicialmente se procesa en una chancadora primaria, del tipo cono que puede reducirla de un tamaño máximo de 15 m hasta los 25" cm. El material se deposita en un parque de almacenamiento. Seguidamente, luego de verificar su composición química, pasa a la trituración secundaria, reduciéndose su tamaño a 2 mm aproximadamente. El material triturado se lleva a la planta propiamente dicha por cintas transportadoras, depositándose en un parque de materias primas. En algunos casos se efectúa un proceso de prehomogeneización.

5 En la siguiente etapa del proceso de elaboración del cemento se usan molinos de bola, fuerzas compresivas elevadas o presas de rodillo que se encargan de la etapa que comprende la molienda de las materias prima, obteniendo como resultado un material de gran finura. En este proceso se efectúa la selección de los materiales, de acuerdo al diseño de la mezcla previsto, para optimizar el material crudo que ingresará al horno, considerando el cemento de mejores características. Para garantizar la siguiente etapa de la elaboración la cual es la clinkerizacion el material molido debe de ser homogeneizado. El material obtenido de la molienda es incorporado al sistema mediante transporte neumático y debidamente dosificado a un intercambiador de calor por suspensión de gases de varias etapas, en la base del cual se instala un moderno sistema de pre calcinación de la mezcla antes de la entrada al horno rotatorio donde se desarrollan las restantes reacciones físicas y químicas que dan lugar a la formación del clinker. El intercambio de calor se produce mediante transferencias térmicas por contacto íntimo entre la materia y los gases calientes que se obtienen del horno, a temperaturas de 950 a 1, 100ºC en un sistema de 4 a 6 ciclones en cascada, que se encuentran al interior de una torre de concreto armado de varios pisos, con alturas superiores a los cien metros.

6

Horno rotativo

El horno es el elemento fundamental para la fabricación del cemento. Está constituido por un tubo de acero con longitudes de 40 a 60 m y con diámetros de 3 a 6 m, que es revestido interiormente con materiales refractarios, en el horno para la producción del cemento se producen temperaturas de 1500 a 1600°C, dado que las reacciones de clinkerización se encuentra alrededor de 1450°C. El Clinker que egresa al horno de una temperatura de 1200 °C pasa luego a un proceso de enfriamiento rápido por enfriadores de parrilla. Seguidamente por transportadores metálicos, es llevado a una cancha de almacenamiento. Desde este depósito y mediante un proceso de extracción controlada, el Clinker es conducido a la molienda de cemento por molinos de bolas a circuito cerrado o prensas de rodillos con separadores neumáticos que permiten obtener una finura de alta superficie específica. El cemento así obtenido es transportado por medios neumáticos para depositarse en silos de donde se encuentra listo para ser despachado.

7 2.2 TIPOS DE CEMENTO El cemento en Colombia se rige por la Norma Técnica Colombiana NTC 121 – Especificación de desempeño para cemento hidráulico, actualizada en el año 2014. Esta norma describe seis tipos de cemento los cuales se clasifican por desempeño y donde el objetivo primordial es garantizar la durabilidad del concreto y la versatilidad de utilización en las obras, además de ser mucho más amigable con el medio ambiente (http://www.cetesa.com.co/tipos-de-cementos-y-caracteristicas-segun-ntc-121/). Tipo UG – Uso General Es el cemento más común dentro de los demás tipos de cemento, normalmente es utilizado en construcciones generales, se hace uso de este cemento cuando las características del ambiente donde va a ser empleado son satisfactorias para su uso, es decir, cuando el material no va a estar expuesto o en contacto con agentes agresivos, como por ejemplo sulfatos, ácidos o cloruros.

Beneficios: alta retención de agua que garantiza una excelente manejabilidad, moderado calor de hidratación que minimiza la aparición de fisuras y brinda estabilidad en sus propiedades de fraguado, resistencia y color.

8 Usos y Aplicaciones: es adecuado para la elaboración de morteros de pega, pañete, acabados y afinado de pisos. Además, sirve para la elaboración de concretos de comportamiento normal en fraguados y resistencias (https://www.cemexcolombia.com).

Tipo ART – Alta resistencia temprana

Normalmente este tipo de cemento desarrolla altas resistencias en una semana o menos. Contiene partículas que han sido molidas más finamente y se utiliza para la elaboración de concretos y morteros en plantas concreteras y centrales de mezclas, construcciones con producción industrializada de concretos, estructuras de concreto con requisitos de rápida puesta en servicio, producción de concreto para alta solicitudes estructurales y desempeño en ambientes agresivos dependiendo del tipo y la cantidad de adición que se utilice.

Beneficios: altas resistencias iniciales y finales, provee una excelente durabilidad en ambientes con polución y tiene un buen desempeño en el terminado. Además, es amigable con el medio ambiente por su baja huella de carbono.

9 Usos y aplicaciones: es ideal para concretos. Sirve para uso de morteros de pega, pañete y acabados. Igualmente, es adecuado para nivelación y afinados de piso.

Tipo MRS – Moderada resistencia a los sulfatos Se utiliza para elaborar concretos con requerimientos de desempeño moderados en resistencias a la compresión y resistencias a los sulfatos. Se utiliza en ambientes moderadamente agresivos y en producción de concretos para cimentaciones, muros, contenciones, estructuras, rellenos y todo tipo de obra en general. Tipo ARS – Alta resistencia a los sulfatos Se utiliza para la elaboración de concretos para ambientes agresivos (con presencia de sulfatos en suelos o en agua de mar), como por ejemplo canales, alcantarillas, obras portuarias y plantas de tratamiento de aguas, entre otras. Su resistencia se adquiere más lentamente que la de un cemento UG.

Beneficios: bajo calor de hidratación que contribuye a reducir fisuras y agrietamientos. Tiene excelente durabilidad en obras con altos contenidos de sulfatos.

10 Usos y aplicaciones: es ideal para concretos y morteros de obras expuestas a la acción de los sulfatos presentes en zonas costeras, aguas negras e industriales. También es adecuado para obras de infraestructura donde se requiera bajo calor de hidratación. Tipo MCH – Moderado Calor de Hidratación Desarrolla resistencia a una velocidad muy inferior a la de otros tipos. Se usa para desarrollar concretos con requerimientos de desempeño moderados en calor de hidratación y la construcción de puentes y tuberías de concreto. Tipo BCH – Bajo calor de hidratación Es utilizado para proyectos en los que se requiere bajo calor de hidratación donde no se deban producir dilataciones durante el fraguado, ni retracciones durante el secado; para estructuras de concreto masivo, en construcciones de estructuras de gran volumen como presas de gravedad, muros y diques, donde el aumento de temperatura resultante en el transcurso del endurecimiento se tenga que conservar en el menor valor posible (www.cemntostequendama.com/tipos-de-cementos). 3.Reacción Álcali Agregado La reacción al Cali agregado se puede definir como una patología del concreto en la cual se presentan rompimientos o fisuras cerradas en las caras externas de la estructura, dichas fisuras tienen una apariencia muy semejante a la piel de cocodrilo, en algunos casos estas fisuras o agrietamientos son acompañados entre sus separaciones por un gel de color blancuzco generado por las reacciones químicas, gel que es la razón fundamental de tal fenómeno.

11

En el caso de las estructuras de concreto, la RAA tiene lugar cuando alguna de las partículas de los agregados (arena como agregado fino y grava como agregado grueso), está compuesta con un alto contenido de sílice (susceptible a reaccionar con los álcalis del cemento). Las cuales reaccionan activamente ante los hidróxidos de álcalis del cemento, formando un gel expansivo al interior del concreto. Que se da de forma microscópica en sus primeras etapas conformando micro-fisuras y se exterioriza posteriormente, incluso después de transcurrir años de construidas, con grietas de ancho igual o mayor a 2 o 3 cm (Reactividad Alcali-Agregado (RAA): Experiencias en presas colombianas, análisis comparativos de principales variables que intervienen en el fenómeno, LEIDY JOHANNA MELO JIMENEZ,2014).

4. Análisis El cemento es un material fundamental dentro de los diferentes sistemas de construcción, y que se ha convertido en el material más usado a nivel mundial debido a sus extraordinarias formas de adaptación, usos y características, dentro de las cuales podemos resaltar su resistencia, versatilidad, durabilidad y economía.

12 Sin embargo, aunque es un material de grandes cualidades, así mismo su fabricación, manejo y uso es de especial cuidado, se podría definir como un material artificial de gran resistencia muy semejante a la roca, que a simple vista puede parecer simple pero que en realidad cuenta con una gran complejidad en su naturaleza interna, por tales motivos este material es tan importante y de gran preferencia dentro la ingeniería civil, pero de especial cuidado y estudio. 5. conclusiones - el cemento es el material más usado a nivel mundial, de mayor interés y preferencia dentro de los sistemas constructivos y de vital importancia dentro de la ingeniería civil por sus grandes características conglomerantes. - aunque el cemento es un material de grandes cualidades también se debe de tener en cuenta que es de gran cuidado e instable y de especial atención durante todo su proceso de fabricación y de vida útil, por esta razón es fundamental saber cuáles son los posibles problemáticas situaciones o ambientes que, que lo hacen susceptibles al fallo. - el cemento desde su fabricación hasta su uso puede llegar a ser bastante agresivo con el medio ambiente es importante conocer, contrarrestar o mitigar esta situación por medio de su uso adecuado. - para poder garantizar un buen trabajo del material es vital tener gran conocimiento de los tipos de ataque que puede llegar a sufrir, principal mente por consecuencia del álcali agregados.

13 Lista de referencias Miguel Ángel Sanjuán Barbudo, Servado Chinchón Yepes, 2004, El cemento portland: fabricación y expedición, universidad de Alicante. Master Sergio J Navarro Hudiel, PDF, Cementos. http://www.cetesa.com.co/tipos-de-cementos-y-caracteristicas-segun-ntc-121. https://www.cemexcolombia.com www.cemntostequendama.com/tipos-de-cementos Reactividad Alcali-Agregado (RAA): Experiencias en presas colombianas, análisis comparativos de principales variables que intervienen en el fenómeno, LEIDY JOHANNA MELO JIMENEZ,2014.