ADICIONES MINERALES; NORMAS Y APLICACIONES Dra. Ing. Rosaura Vásquez A. CEMENTOS PACASMAYO S.A.A.
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ADICIONES MINERALES;
NORMAS Y APLICACIONES
Dra. Ing. Rosaura Vásquez A.
CEMENTOS PACASMAYO S.A.A.
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ADICIONES MINERALES
1. DEFINICIÓN:
Materiales inorgánicos que son incorporados al cemento o al concreto, en diferentes porcentajes, con el fin de mejorar sus propiedades.
2. VENTAJAS
• Mejores propiedades:
- Mayor durabilidad.
- Menor calor de hidratación.
- Mayores resistencias. Ahorro de energía no renovable Protección del medio ambiente
- Reducción de la emisión de CO2, SO2, NOx. - Uso de subproductos industriales.
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ADICIONES MINERALES
3. CLASIFICACIÓN:
3.1 Puzolanas
Naturales:
- Cenizas volcánicas
- Tufos o tobas volcánicas (zeolitas)
- Tierras de diatomeas (diatomitas)
Artificiales:
- Cenizas volantes
- Arcillas activadas térmicamente
- Microsílice (silica fume)
- Cenizas de cáscara de arroz
3.2 Escoria de Alto Horno
3.3 Filler
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3.1 PUZOLANA:
Material silíceo o sílico-aluminoso, que por si mismo puede tener poca o ninguna actividad hidráulica pero que, finamente dividido y en presencia de agua, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio para formar compuestos que poseen propiedades hidráulicas.
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TIPOS:
Puzolanas Naturales:
• Cenizas volcánicas:
Se forman por erupciones de carácter explosivo, en pequeñas partículas que son templadas a temperatura ambiente, originando la formación del estado vítreo.
• Tufos o tobas volcánicas (zeolitas):
Producto de la acción hidrotermal sobre las cenizas volcánicas y de su posterior cementación diagenética.
• Tierras de diatomeas (diatomitas):
Puzolanas de origen orgánico. Depósitos de caparazones silíceos de microscópicas algas acuáticas unicelulares (diatomeas).
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Puzolanas Artificiales:
Sub-productos industriales y materiales tratados térmicamente.• Cenizas volantes (fly ash):
Subproducto de centrales termoeléctricas que utilizan carbón pulverizado como combustible.
Polvo fino constituido esencialmente de partículas esféricas.
La Norma ASTM C 618 define dos clases de cenizas volantes:
Clase F: Producidas por la calcinación de carbón antracítico o bituminoso. Cenizas que poseen propiedades puzolánicas.
Clase C: Producidas por la calcinación de carbón sub-bituminoso o lignito. Esta clase de cenizas, además de tener propiedades puzolánicas, también tienen propiedades cementicias.
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• Arcillas activadas térmicamente:
• Las arcillas naturales no presentan actividad puzolánica a menos que su estructura cristalina sea destruida mediante un tratamiento térmico a temperaturas del orden de 600 a 900 °C.
• Microsílice (silica fume):
• Subproducto de la reducción del cuarzo de alta pureza con carbón en hornos de arco eléctrico para la producción de silicio o aleaciones de ferrosilicio. El material que es extremadamente fino es colectado por filtración de los gases de escape del horno, en filtros de mangas.
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Cenizas de cáscara de arroz:
Producida por la calcinación controlada de la cáscara de arroz.
Consiste básicamente de:
- Sílice amorfa (>90 %)
- Estructura celular de gran área superficial (50 a 60 m2/g)
- Posee gran actividad puzolánica.
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PUZOLANAS: NORMALIZACIÓN
3.1.1 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CEMENTO.
3.1.2 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CONCRETO.
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3.1.1 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CEMENTO
A) NORMAS DE REQUISITOS
NTP 334.090:2001 CEMENTOS: Cementos Portland Adicionados. Requisitos
ASTM C 595 - 00 Standard Specification for Blended Hydraulic Cements
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Tabla 3.- Requisitos de la puzolana para su uso en cementos Portland Adicionados
PUZOLANA REQUISITOS
Finura:Retenido malla 45 m (N°325), % máx.
Índice de actividad puzolánica:con cemento Portland, 28 días, % mín.
Índice de actividad puzolánica:método de la cal, resistencia a la compresión a los 7 días, MPa, mín.
20,0
75
5,5
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3.1.1 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CEMENTO
B) NORMAS DE MÉTODOS DE ENSAYO
• NTP 334.045:1998 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar la finura por tamizado húmedo con tamiz normalizado de 45 m (N° 325).
• NTP 334.066:1999 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar el índice de actividad puzolánica utilizando cemento portland.
• NTP 334.055:1999 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar el índice de actividad puzolánica por el método de la cal
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ÍNDICE DE ACTIVIDAD PUZOLÁNICA CONCEMENTO PORTLAND
Índice de actividad puzolánica con cemento Portland = A x 100
B
A = Resistencia a compresión de los cubos del mortero de ensayo
(puzolana y cemento).
B = Resistencia a la compresión de los cubos del mortero patrón (cemento).
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PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES (3 cubos):
Materiales: Mortero patrón Mortero de ensayo
Cemento, g 250,0 162,5
Arena, g 687,5 687,5
Puzolana, g ----- 87,5 x d Puz./d Cemento
Agua, mL X Y
Fluidez, % 100 -115 100 -115
Curado: 1 día a 23 1,7 °C y 27 días* a 38 1,7 °C.
* Desmoldar los cubos y colocarlos en recipientes herméticos de vidrio o metal.
ÍNDICE DE ACTIVIDAD PUZOLÁNICA CON CEMENTO PORTLAND
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ÍNDICE DE ACTIVIDAD PUZOLÁNICA POR EL MÉTODO DE LA CAL
Resistencia desarrollada por un mortero, cuyas cantidades de cal, puzolana y arena gradada están prefijados.
PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES (tanda de 3 cubos):
Materiales: Mortero de ensayo
Cal 1 parte
Puzolana 2 x g Cal x d Puzolana/d Cal
Arena 9 partes
Agua, mL Z
Fluidez, % 110 5%
Curado: 1 día a 23 1,7 °C y 6 días a 55 1,7 °C.
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3.1.2 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CONCRETO
A) NORMAS DE REQUISITOS
PNTP 339.XXX CEMENTOS. Adiciones minerales del concreto: puzolana natural cruda o
calcinada y ceniza volante. Especificaciones
ASTM C 618 - 99 Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural
Pozzolan for Use as Mineral Admixture in Concrete
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CLASIFICACIÓN (Norma ASTM C 618):
Clase N: Puzolanas naturales crudas o calcinadas, tal como las diatomitas; tufos y cenizas volcánicas, calcinadas o sin calcinar; y materiales que requieren de calcinación para inducir propiedades satisfactorias.
Clase F: Ceniza volante producida por la calcinación de carbón antracítico o bituminoso. Cenizas que poseen propiedades
puzolánicas.
Clase C: Ceniza volante producida por la calcinación de carbón sub-bituminoso o lignito. Esta clase de ceniza, además de tener propiedades puzolánicas, también tiene propiedades cementicias.
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TABLA 1.- Requisitos Químicos
Clase de N
Adición F
Mineral C
Composición Química
Dióxido de silicio + óxido de aluminio + óxido de fierro, mín, %Trióxido de azufre (SO3), máx., %Contenido de humedad, máx., %Pérdida por calcinación, máx., %
70,0
4,0
3,0
10,0
70,0
5,0
3,0
6,0A
50,0
5,0
3,0
6,0
A Se puede emplear puzolana de Clase F con contenidos de hasta 12 % de pérdida por calcinación si cuenta con registros de performance o resultados de ensayos de laboratorio aceptables.
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TABLA 2.- Requisitos Químicos Opcionales SuplementariosA
Composición Química
Álcalis disponibles, como Na2O equivalente, máx., % B
1,5 1,5 1,5
Clase de Adición MineralN F C
A El requisito opcional es aplicable solo en caso sea solicitado específicamente.B Aplicable solo en caso sea solicitado específicamente para adiciones minerales a ser empleadas en concreto que contiene agregado reactivo y cemento con restricción sobre el contenido de álcalis.
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TABLA 3.- Requisitos Físicos
Requisitos Clase de Adición Mineral N F C
Fineza:Cantidad retenida en el tamizado vía húmeda en la malla de 45 m (N° 325), máx., %A
Indice de actividad resistente:B
Con cemento portland, a 7 días, mín., %Con cemento portland, a 28 días, mín., %
Demanda de agua, máx., % del control
Estabilidad:D
Expansión, contracción en autoclave, máx,%
Requisitos de uniformidad:Densidad, máxima variación del promedio,%Porcentaje retenido en 45 m (N° 325), variación máx., puntos de % del promedio
34 34 34
75 75 7575 75 75
115 105 105
0,8 0,8 0,8
5 5 5 5 5 5
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3.1.2 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CONCRETO B) NORMAS DE MÉTODOS DE ENSAYO
ASTM C 311 - 98b Standard Test Methods for Sampling and Testing Fly Ash or Natural Pozzolans for Use as a Mineral Admixture in Portland-Cement Concrete
ÍNDICE DE ACTIVIDAD RESISTENTE CON CEMENTO PORTLAND:
Índice de actividad resistente con cemento Portland = A x 100
B
A = Resistencia a compresión de los cubos del mortero de ensayo
(puzolana y cemento).
B = Resistencia a la compresión de los cubos del mortero patrón (cemento).
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ÍNDICE DE ACTIVIDAD RESISTENTE CON CEMENTO PORTLAND
PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES (TANDA DE 6 CUBOS):
• Materiales: Mortero patrón Mortero de ensayo
• Cemento, g 500 400
• Arena, g 1375 1375
• Puzolana, g ----- 100
• Agua, mL 242 W
• Fluidez, % F F 5%
Curado: 1 día a 23 1,7 °C. Desmoldar los cubos y colocarlos en agua saturada con cal durante 6 días o 27 días.