Materias PrimasPavimentos de concreto
Rodrigo García
Índice
• Materias primas
– Cemento
– Agregados
– Agua
– Aditivos
• Manejo de materiales
Concreto
• ACI-318
– Concreto: Mezcla de Cemento Portland ocualquier otro cemento hidráulico, agregadofino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos
• ASTM
– Concreto Fresco: mantiene suficiente trabajabilidad puede ser colocado y consolidado.
– Concreto Endurecido: ha desarrollado suficienteresistencia para resistir cargas sin fallar.
AGREGADOSFino y gruesos
66 - 77 %
AGUA 12 - 15 %
CEMENTO6 - 16 %
AIRE ATRAPADO2 - 5 %
CEMENTANTE (Pasta Agua/Cemento)
LLenante(Agregados)
Proporcionamiento
Cemento
Cemento
• Cemento Portland: – Cemento Hidráulico producido a partir de pulverizar
Clinker, conteniendo yeso, agua y hasta 5% deadiciones minerales.
• Cemento Hidráulico Mezclado:– Cemento Hidráulico consistente en dos
componentes, que contribuyen a las propiedades deganancia de resistencia del cemento.• Cemento Portland
• Puzolana, Escoria, Ceniza Volante, Caliza
Historia
Siglo I: Imperio romano utiliza
en sus edificaciones una
mezcla de caliza, arcilla y
ceniza volcánica.
1756: Reconstrucción del faro
de Eddystone (Inglaterra) con
caliza contaminada con arcilla
1824: Primera patente de
cemento portland en Europa
Acueducto de Segovia
Faro de Eddystone
Producción de Cemento
1. Extracción de materias primas
para la producción de harina
cruda
Caliza 80% Esquisto 20%
CaCO3 SiO2, Al2O3, Fe2O3
Producción de Cemento
3. Molienda de harina cruda
4. Clinkerización
2. Trituración y pre
homogenización
Producción de Cemento
Producto de Primeras 4 Etapas: Clinker
CementoClinker Adiciones Minerales
Producción Cemento
5. Molienda de cemento
6. Envasado y despacho
Tipos de Cemento
Clinker Tipo Iyeso, puzolana, cenizavolante, escoria, caliza
Clinker Tipo V yeso
Tipos de Cemento
• Clasificación:
– Resistencia
– Calor de Hidratación (MH,LH)
– Resistencia a los Sulfatos (HS,MS)
• Normas
– ASTM(Estados Unidos)
– EN(Europa)
– COGUANOR (Guatemala)
Tipos de Cemento
1940: ASTM C-150 Especificaciones Químicas y Físicas para Cemento Portland
Requerimiento Químicos: Óxidos de Calcio, Silicio, Hierro, Aluminio, Magnesio, AzufreRequerimientos Físicos: Resistencia a la compresión y Tiempo de fraguado
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Tipo I: General
Tipo II: Moderada Resistencia a Sulfatos(MS) Moderado Calor de Hidratación (MH)
Tipo III: Alta Resistencia Incial Tipo IV: Bajo Calor de Hidratación (LH)Tipo V: Alta Resistencia a Sulfatos (HS)
1967: ASTM C-595 Cementos Hidráulicos Mezclados
(Escoria y Puzolana)
Tipos: S (Escoria), P (Puzolana), MS, HS, MH, LH
Nombre Apellido
Requerimiento Químicos: Óxidos de Magnesio y Azufre
Requerimientos Físicos: Resistencia a la compresión y tiempo de fraguado
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Tipos de Cemento
Tipos de Cemento
1992: ASTM C-1157 Especificaciones de
Rendimiento
Tipos: GU, HE(ARI), MS, HS, MH, LH
Nombre Apellido
GU: Uso General
HE: Alta Resistencia Inicial
Requerimientos Físicos: Resistencia a la compresión y tiempo de
fraguado
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Normativa Guatemalteca
1977: COGUANOR NGO 001 (ASTM C-150)
1985: COGUANOR NGO 001 (ASTM C-595)
2010: COGUANOR NTG 41095 (ASTM C-1157)
*Guatemala: cada norma sustituye a la norma
anterior
Normas
Cemento
NormaASTM-C150 Tipo II* Tipo III* Tipo III* Tipo VASTM-C595 P,MH,MS IPM IPM
ASTM C-1157 GU, MH, MS HE(ARI),MH,MS HE(ARI) HS
*Cumple especificaciones físicas y desempeño, no cumple especificaciones
químicas
Tipos de Cemento
Formulación de Concreto
Analizar del Entorno:
•Análisis Químico del agua para el concreto
•Análisis de Suelo
•Análisis de Agua de contacto
Determinar Condiciones de Exposición:
•Electroquímica, Química, Física
Nivel de Exposición:
• Alta, Media, Baja
Antes de escoger el tipo de cemento debemos:
Formulación de Concreto
• ACI-318
• Determinación de la exposición a sulfatos
Formulación de Concreto
• ACI-318
• Determinación de especificación de cemento
Agregados
Agregados
• Sólidos o partículas en el concretoque ocupan un espacio rodeadopor pasta de cemento,
• En combinación con la pasta decemento proporcionan resistenciamecánica al concreto endurecidoy controlan cambios volumétricosdurante el fraguado del cemento.
Selección y Explotación de Bancos
• Verificación de la calidad del agregado• Viabilidad de la extracción
– Los materiales no deben perder sus características físico mecánicas.
– Los materiales deben obtenerse en formas geométricas aceptables para posterior trituración.
• Consideración de la distancia entre el banco y la obra (recomendación < 5km)
Clasificación de Agregados
Procedimiento de extracción:
• Extracción de Roca en Canteras:
– Generación de agregados con una totalidad de caras fracturadas
• Extracción de Roca en Ríos:
– Generación de cantos rodados
Clasificación de Agregados
Agregado de Río - Agregado de Cantera
Clasificación de Agregados
De acuerdo a su composición química:
• Agregados Silíceos:
– Basalto
– Cuarzo
• Agregados Calcáreos:
– Caliza
Clasificación de Agregados
Agregado Grueso:
• Agregado con tamaño entre 9.5 y 38mm
Agregado Fino:
• Agregado con tamaño menor a 4mm
• Especificaciones de agregados definidas en la norma NTG 41007 (ASTM C-33)
Agregados
• Gradación de Agregados
– Objetivo: Minimizar espacios vacíos que tenga que ocupar la pasta de cemento.
Clasificación de Agregados
Características Principales:
• Densidad Relativa
• Densidad Aparente
• Absorción
• Resistencia al Desgaste
• Dureza
• Resistencia a la compresión y tensión
• Homogeneidad
Sustancias Perjudiciales:Límites en agregados finos NTG 41007
Sustancias Perjudiciales Límites en agregado gruesos NTG 41007
* El Material < al tamiz 200 puede variar dependiendo del contenido de esta variable en el agregado fino y el contenido de arcilla del agregado grueso
IntemperizaciónDesignación de
Clase
Tipo o Ubicación de la
construcción de concreto
Suma de Terrones
de Arcilla y
Partículas Friables
Material
< Tamiz 200*
Severa (Clima frío con ciclos
congelamiento y deshielo
repetidos)
4S
Pavimentos, tableros de puente,
caminos y cordones, senderos,
patios, pisos expuestos y
estructuras frente al agua
7.0 1.0
Moderada (Clima con ciclos
de congelamiento y deshielo
ocasional)
4M
Pavimentos, tableros de puente,
caminos y cordones, senderos,
patios, pisos expuestos y
estructuras frente al agua
5.0 1.0
Depreciable (Clima con rara
exposición al
congelamiento)
1N
Losas sujetas a abrasión en
tráfico, tableros de puentes,
pisos, senderos, pavimentos
5.0 1.0
Aplicación en Pavimentos Rígidos
• Se debe utilizar el tamaño máximo de agregado que el diseño del pavimento permita. Usualmente 1-1/2 pulgada
• Se debe maximizar el % de caras fracturadas, tienen mayor adherencia a la pasta de cemento, y afectan directamente la resistencia a la flexión.
Agua
Definición
• Componente del concreto con el cuál elcemento experimenta reacciones de químicasde hidratación que le dan propiedades defraguar y endurecer
• El agua que es buena para beber es buenapara el concreto (PCA, Diseño de Mezclas de Concreto)
• Criterios de aceptación de la calidad del agua NTG 41073 (ASTM C-94)
• Es común calificar la calidad del agua mediante la medición de tiempos de fraguado y resistencias a compresión del concreto
Aditivos
Definición
• Aditivo: Cualquier material distinto del agua, agregados y cemento portland que se puede añadir a la mezcla antes o después del proceso de mezclado.
Empleo de Aditivos
• Controlar los tiempos de fraguado• Incrementar las características de
fluidez• Controlar la pérdida de revenimiento• Controlar características de
exudación• Reducir la Permeabilidad• Aumentar trabajabilidad sin
incremento de la relación agua/cemento
Tipos de Aditivos
• Aditivos utilizados en la construcción de pavimentos rígidos
– Reductores de Agua
– Inclusor de Aires
– Retardantes
– Acelerantes
Tipos de Aditivos
• Reductor de Agua:– Reduce la cantidad de agua requerida para producir
una mezcla de concreto de cierto revenimiento.– Reduce la relación agua/cemento, implica aumento de
resistencia.– Aumenta el revenimiento.– Existen de rango medio que disminuyen entre 5-10%
la cantidad de agua en la mezcla y rango alto entre 12-30%.
Tipos de Aditivos
• Inclusor de Aire:
– Introduce pequeñas burbujas de aire en el concreto
– Mejora el comportamiento en condiciones de congelamiento y deshielo
– Mejora la trabajabilidad de la mezclas
– Reduce el problema de exudación.
– Reduce la permeabilidad
Tipos de Aditivos
• Retardante– Modera la velocidad del fraguado
inicial.
– Algunos retardantes también moderan la resistencia a edades tempranas, se mezclan con Reductores de Agua para minimizar este efecto.
– Con la reducción de la temperaturade la mezcla es posible controlar eltiempo de fraguado
Manejo de Materiales
Manejo de Materiales
• Materiales Cementantes– Almacenamiento de en silos separados
con correcta identificación de lospuntos de descarga.
– Mangueras de traspaso en buenestado, sin fugas
– Contar con silos de almacenamientototalmente impermeables
– Contar con suficiente capacidad dealmacenamiento en silos para asegurarla insumo y la disminución de latemperatura de los mismos.
Manejo de Materiales
• Agregados– Correcta coordinación en la entrega y
disposición en los patios de materiales.
– Control periódico de la granulometría de arenas y gravas.
– Control periódico de las humedades de los agregados en planta, principalmente cuando hay cambios ambientales
– Regular posibilidad de contaminaciones en tolvas de agregados
Manejo de Materiales
• Agua– Verificación de cumplimiento de
tolerancias– Asegurar la fuente del insumo– Asegurar equipo e insumos para
enfriamiento o calentamiento de agua
– Control de dosificación de Agua• Dosificación• Agua de Lavado en las tolvas• Humedad en Agregados• Hielo
Manejo de Materiales
• Aditivos
– Evitar contaminaciones
– Evitar exposición a frío o calor excesivo
– Revisar periódicamente posible sedimentación
– Correctamente identificados
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