Componentes del concreto

1. CEMENTO

El cemento es un conglomerante hidráulico, es decir, un material inorgánico finamente molido que amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurece por medio de  reacciones y procesos de hidratación y que, una vez endurecido conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua.

Dosificado y mezclado apropiadamente con agua y áridos debe producir un hormigón o mortero que conserve su trabajabilidad durante un tiempo suficiente, alcanzar unos niveles de resistencias preestablecido y presentar una estabilidad de volumen a largo plazo.

El endurecimiento hidráulico del cemento se debe principalmente a l hidratación de los  silicatos de calcio, aunque también pueden participar en el  proceso de endurecimiento otros compuestos químicos, como por ejemplo, los aluminatos. La suma de las proporciones de óxido de calcio reactivo (CaO) y de dióxido de silicio reactivo (SiO2) será al menos del 50% en masa, cuando las proporciones se determinen conforme con la Norma Europea EN 196-2.

Los cementos están compuestos de diferentes materiales (componentes) que adecuadamente dosificadas mediante un proceso de producción  controlado, le dan al cemento las cualidades físicas, químicas y resistencias adecuadas al uso deseado.

Existen, desde el punto de vista de composición normalizada, dos tipos de componentes:

Componente principal: Material inorgánico, especialmente seleccionado, usado en proporción superior al 5% en masa respecto de la suma de todos los componentes principales y minoritarios.

Componente minoritario: Cualquier componente principal, usado en proporción inferior al 5% en masa respecto de la suma de todos los componentes principales y minoritarios.

En esta misma página web se pueden consultar las composiciones y características de los diferentes tipos de cemento a través del menú “tipos de cemento” y el correspondiente buscador.

Descripción de los componentes

Caliza (L)Especificaciones:

CaCO3 >= 75% en masa. Contenido de arcilla < 1,20 g/100 g. Contenido de carbono orgánico total TOC) <= 0,50% en masa.

Caliza (LL)Especificaciones:

CaCO3 >= 75% en masa. Contenido de arcilla < 1,20 g/100 g. Contenido de carbono orgánico total TOC) <= 0,20% en masa.

Cenizas volantes calcáreas (W)Las cenizas volantes se obtienen por precipitación electrostática o mecánica de partículas pulverulentas arrastradas por los flujos gaseosos de hornos alimentados con carbón pulverizado. La ceniza volante calcárea es un polvo fino que tiene propiedades hidraúlicas y/o puzolánicas. Composición: SiO2 reactivo, Al2O3, Fe2O3 y otros compuestos. Especificaciones:

CaO reactivo > 10,0% en masa si el contenido está entre el 10,0% y el 15,0% las cenizas volantes calcáreas con más del 15,0% tendrán una resistencia a compresión de al menos 10,0 Mpa a 28 días

SiO2 reactivo >= 25% Expansión estabilidad) <= 10 mm Pérdida por calcinación <= 5,0% en masa si está entre el 5,0% y

7,0% en masa (pueden también aceptarse, con la condición de que las exigencias particulares de durabilidad, y principalmente en lo que concierne a la resistencia al hielo, y la ompatibilidad con los aditivos, sean cumplidas conforme a las normas o reglamentos en vigor para hormigones o morteros en los lugares de utilización)

Cenizas volantes silíceas (V)Las cenizas volantes se obtienen por precipitación electrostática o mecánica de partículas pulverulentas arrastradas por los flujos gaseosos de hornos alimentados con carbón pulverizado. La ceniza volante silícea es un polvo fino de partículas esféricas que tiene propiedades puzolánicas. Composición química: SiO2 reactivo, Al2O3, Fe2O3 y otros compuestos. Especificaciones:

(SiO2) reactivo >= 25%

CaO reactivo < 10,0% en masa CaO libre < 1,0% en masa si el contenido es superior al 1,0%

pero inferior al 2,5% es también aceptable con la condición de que el requisito de la expansión (estabilidad) no sobrepase los 10 mm

Pérdida por calcinación < 5,0% en masa si el contenido está entre el 5,0% y 7,0% en masa pueden también aceptarse, con la condición de que las exigencias particulares de durabilidad, y principalmente en lo que concierne a la resistencia al al hielo, y la compatibilidad con los aditivos, sean cumplidas conforme a las normas o reglamentos en vigor para hormigones o morteros en los lugares de utilización.

Clínker (K)El clínker de cemento portland es un material hidráulico que se obtiene por sintonización de una mezcla especificada con precisión de materias primas (crudo, pasta o harina). Composición química: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 y otros compuestos. Especificaciones:

(CaO)/(SiO2) >= 2,0 MgO <= 5,0% 3CaO.SiO2 + 2CaO.SiO2 >= 2/3

Clínker Aluminato de CalcioEl clínker de cemento de aluminato de calcio es un material hidráulico que se obtiene por fusión o sinterización de una mezcla homogénea de materiales aluminosos y calcáreos conteniendo elementos, normalmente expresados en forma de óxidos, siendo los principales los óxidos de aluminio, calcio y hierro (Al2O3, CaO, Fe2O3), y pequeñas cantidades de óxidos de otros elementos (SiO2, TiO2, S=, SO3, Cl-, Na2O, K2O, etc.). El componente mineralógico fundamental es el aluminato monocálcico (CaO Al2O3).

Escoria granulada de horno alto (S)La escoria granulada de horno alto se obtiene por enfriamiento rápido de una escoria fundida de composición adecuada, obtenida por la fusión del mineral de hierro en un horno alto. Composición química: CaO, SiO2, MgO, Al2O3 y otros compuestos. Especificaciones:

Fase vítrea >= 2/3 CaO + MgO + SiO2 >= 2/3 CaO + MgO)/SiO2) > 1,0

Esquistos calcinados (T)El esquisto calcinado, particularmente el bituminoso, se produce en un horno especial a temperaturas de aproximadamente 800ºC y finamente molido presenta propiedades hidráulicas pronunciadas, como las del

cemento Portland, así como propiedades puzolánicas. Composición: SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3 y otros compuestos. Especificaciones:

Resistencia a compresión a 28 días >= 25,0 MPa La expansión estabilidad) <= 10 mm

NOTA: Si el contenido en sulfato SO3 del esquisto calcinado excede el límite superior permitido para el contenido de sulfato en el cemento, esto debe tenerse en cuenta por el fabricante del cemento reduciendo convenientemente los constituyentes que contienen sulfato de calcio.

Humo de Sílice (D)El humo de Sílice se origina por la reducción de cuarzo de elevada pureza con carbón en hornos de arco eléctrico, para la producción de silicio y aleaciones de ferrosilicio, y consiste en partículas esféricas muy finas. Especificaciones:

SiO2) amorfo >= 85% Pérdida por calcinación <= 4,0% en masa Superficie específica BET) >= 15,0 m2/g

Puzolana natural (P)Las puzolanas naturales son normalmente materiales de origen volcánico o rocas sedimentarias de composición silícea o silico-aluminosa o combinación de ambas, que finamente molidos y en presencia de agua reaccionan para formar compuestos de silicato de calcio y aluminato de calcio capaces de desarrollar resistencia. Composición química: SiO2 reactivo, Al2O3, Fe2O3, CaO y otros compuestos. Especificaciones: SiO2 reactiva > 25%

Puzolana natural calcinada (Q)Las puzolanas naturales calcinadas son materiales de origen volcánico, arcillas, pizarras o rocas sedimentarias activadas por tratamiento térmico. Composición química: SiO2 reactivo, Al2O3, Fe2O3, CaO y otros compuestos. Especificaciones: SiO2 reactiva > 25%

2. AGREGADOLos agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de cemento endurecida.2.1.AGREGADO FINO

El agregado fino o arena se usa como llenante, además actúa como lubricante sobre los que ruedan los agregados gruesos dándole manejabilidad al concreto.

Una falta de arena se refleja en la aspereza de la mezcla y un exceso de arena demanda mayor cantidad de agua para producir un asentamiento determinado, ya que entre más arena tenga la mezcla se vuelve más cohesiva y al requerir mayor cantidad de agua se necesita mayor cantidad de cemento para conservar una determinada relación agua cemento

CARACTERISTICAS DE UN BUEN AGREGADO FINO PARA CONCRETO

Un buen agregado fino al igual que el agregado grueso debe ser bien gradado para que puedan llenar todos los espacios y producir mezclas más compactas.

La cantidad de agregado fino que pasa los tamices 50 y 100 afecta la manejabilidad, la facilidad para lograr buenos acabados, la textura superficial y la exudación del concreto.

Las especificaciones permiten que el porcentaje que pasa por el tamiz No 50 este entre 10% y 30%; se recomienda el límite inferior cuando la colocación es fácil o cuando los acabados se hacen mecánicamente, como en los pavimentos, sin embargo en los pisos de concreto acabado a mano, o cuando se desea una textura superficial tersa, deberá usarse un agregado fino que pase cuando menos el 15% el tamiz 50 y 3% el tamiz 100.

El modulo de finura del agregado fino utilizado en la elaboración de mezclas de concreto, deberá estar entre 2,3 y 3,1 para evitar segregación del agregado grueso cuando la arena es muy fina; cuando la arena es muy gruesa se obtienen mezclas ásperas.

La presencia de materia orgánica en la arena que va a utilizarse en la mezcla de concreto llega a interrumpir parcial o totalmente el proceso de fraguado del cemento.

PROPORCIONES

0 - 1 Arena excelente

1 - 2 Arena que se puede utilizar en concretos de alta resistencia

2 - 3 Arena que se utiliza en concretos de mediana resistencia

3 - 4 Arena que no se puede utilizar en concreto

4 - 5 Arena demasiado mala.

Si la arena presenta alto contenido de materia orgánica, se le puede lavar o elegir otra, dependiendo del análisis de costos.

Para concreto de alta calidad de resistencia las arenas gruesas, clasificadas y muy limpiasLas arenas medias y las arenas finas se utilizan para concretos de menores resistencias

2.2.AGREGADO GRUESO

FUNCION

Teniendo en cuenta que el concreto es una piedra artificial, el agregado grueso es la materia prima para fabricar el concreto. En consecuencia s e debe usar la mayor cantidad posible y del tamaño mayor, teniendo en cuenta los requisitos de colocación y resistencia.Hasta para la resistencia de 250kgr/cm2 se debe usar el mayor tamaño posible del agregado grueso; para resistencias mayores investigaciones recientes han demostrado que el menor consumo de concreto para mayor resistencia dada (eficiencia), se obtiene con agregados de menor tamaño.Se llama eficiencia del concreto a la relación entre la resistencia del concreto y el contenido de cementoEn concreto de alta resistencia, mientras más alta sea esta, menor deberá ser el tamaño máximo para que la eficiencia sea máxima.Parra cada resistencia existe un margen estrecho del valor del tamaño máximo por debajo del cual es necesario aumentar el contenido del cemento.En concretos de mediana y baja resistencia mientras mayor sea el tamaño mayor es la eficiencia.

CARACTERISTICAS DE UN BUEN AGREGADO GRUESO PARA CONCRETO

Un buen agregado grueso debe poseer las siguientes características:

*Una buena gradación con tamaños intermedios, la falta de de dos o más tamaños sucesivos puede producir problemas de segregación.

*Un tamaño máximo adecuado a las condiciones de la estructura.

*Debe evitarse el uso de agregados planos o alargados, ya que además de producir bajas masas unitarias y baja resistencia mecánica, tienen tendencia a colocarse horizontalmente formándose bajo su superficie bolsas de agua cuando esta sube a la superficie debido a la sedimentación de las partículas solidas; esta agua almacenada bajo las partículas deja un espacio vacío cuando después del fraguado el agua evapora, por lo cual trae como consecuencia una notable reducción de la resistencia del concreto.

Una adecuada densidad aparente está entre 2.3 y 2.9 gr/cm3. Cuanto mayor es su densidad mejor es su calidad y mejor su absorción, que oscila entre 1 y 5%.·

Las partículas con formas angulosas producen mezclas ásperas y difíciles de manejar.

+Una superficie rugosa, limpia y sin capa de arcilla.

· No debe contener terrones de arcilla, ni partículas deleznables; generalmente se limita al contenido de finos entre 1 y 3%, para que permita una adecuada adherencia de las partículas y el cemento en las mezclas.

+El agregado grueso debe tener una resistencia al desgate en la máquina de los ángeles que garantice su dureza. Los límites recomendados son: Si el agregado va a ser usado en lozas de concreto o en pavimentos rígidos el desgaste debe ser menor del 35%, si va a ser usado en otras estructuras el sesgaste debe ser menor del 40%.

Agregados con partículas esféricas y cubicas son los más convenientes para concreto, porque tienen mayor resistencia y es menor el consumo de cemento debido al mayor acomodo de las partículas, o sea mayor cantidad de material por unidad de volumen.

Respecto a los resultados del agregado sometido al ensayo de ataque de los sulfatos, las especificaciones para los materiales utilizados en la obra son: Si la solución empleada es sulfato de sodio, la pérdida total en el agregado grueso no debe ser mayor del 12% y si la solución empleada es sulfato de magnesio la pérdida total no debe ser mayor del 18%.

3. AGUA3.1.FUNCIONES DEL AGUA EN LA MEZCLA DE CONCRETO DE

CEMENTO PORTLAND- Permite que el cemento desarrolle su capacidad ligante.- Sirve para aumentar la fluidez de la pasta para que cumpla la

función de lubricante de los agregados y se pueda obtener la manejabilidad adecuada de las mezclas frescas.

- Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del conjunto del conjunto

- Procurar la estructura de vacíos necesaria en la pasta para que los productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse.

3.2.AGUA DE MEZCLADO PARA EL CONCRETOEl agua utilizada en la elaboración del concreto y mortero debe ser apta

para el consumo humano, libre de sustancias como aceites, ácidos, sustancias alcalinas y materias orgánicas.En caso de tener que usar en la dosificación del concreto, agua no potable o de calidad no comprobada, debe hacerse con ella cubos de mortero, que deben tener a los 7 y 28 días un 90% de la resistencia de los morteros que se preparen con agua potable.

3.3.AGUA PARA EL CONCRETO CURADO

El agua del curado tiene por objeto mantener el concreto saturado para que se logre la casi total hidratación del cemento, permitiendo el incremento de la resistencia.

Las sustancias presentes en el agua para el curado pueden producir manchas en el concreto y atacarlo causando su deterioro, dependiendo del tipo de sustancias presentes. Las causas más frecuentes de manchas son: El hierro o la materia orgánica disuelta en el agua.