Universidad de El SalvadorFacultad de Ingeniería y Arquitectura

Escuela de Ingeniería CivilTecnología del Concreto

Comparación entre las normas ASTM C-150, C-595 y C-1157 de acuerdo a cementos

fabricados en El Salvador

Catedrático: Ing. Lesly E. Mendoza Mejía

Estudiante: Miranda Segovia, Alexander Mauricio MS09040

Ciclo I-2013

Ciudad Universitaria, 15 de Marzo de 2013

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1.0 INTRODUCCIÓN...........................................................................................................................................2

2.0 OBJETIVO GENERAL.....................................................................................................................................3

2.1 Objetivos Específicos...................................................................................................................................3

3.0 CLASIFICACIÓN DEL CEMENTO.....................................................................................................................4

3.1 CEMENTOS PORTLAND (ASTM C-150)..........................................................................................................4

3.1.1 TIPO I, Cemento de uso general...........................................................................................................4

3.1.2 TIPO II, Moderada resistencia a los sulfatos.........................................................................................4

3.1.3 TIPO III, Alta resistencia temprana.......................................................................................................4

3.1.4 TIPO IV, Bajo calor de hidratación........................................................................................................5

3.1.5 TIPO V, Resistencia al sulfato................................................................................................................5

3.1.6 TIPO IA, IIA, Y IIIA, Inclusores de aire....................................................................................................5

3.1.7 Cemento portland blanco.....................................................................................................................5

3.2 CEMENTOS HIDRÁULICOS (ASTM C-1157)...................................................................................................5

3.2.1 TIPO GU................................................................................................................................................6

3.2.2 TIPO HE.................................................................................................................................................6

3.2.3 TIPO MS................................................................................................................................................6

3.2.4 TIPO HS.................................................................................................................................................6

3.2.5TIPO MH................................................................................................................................................7

3.2.6 TIPO LH.................................................................................................................................................7

3.3 CEMENTOS HIDRÁULICOS MEZCLADOS (ASTM C-595)................................................................................7

3.3.1 Cemento Portland de escoria de alto horno, tipo IS.............................................................................8

3.3.2 Cemento Portland puzolana, tipo IP y tipo P........................................................................................8

3.3.3 Cemento de escoria, tipo S...................................................................................................................8

3.3.4 Cemento Portland modificado con puzolana tipo I (PM)......................................................................9

3.3.5 Cemento Portland modificado con escoria tipo I(SM)..........................................................................9

3.4 CEMENTOS QUE SE PRODUCEN EN EL SALVADOR.....................................................................................10

3.4.1 Cemento Cuscatlán.............................................................................................................................10

3.4.2 CESSA Portland...................................................................................................................................11

3.4.3 CESSA PAV..........................................................................................................................................11

3.4.4 CESSA 5000.........................................................................................................................................12

3.4.5 CESSA BLOCK......................................................................................................................................12

4.0 Comparación entre las normas ASTM C-150, C-1157 y C-595 de acuerdo a los cementos fabricados en El Salvador...........................................................................................................................................................13

BIBLIOGRAFIA...............................................................................................................................................18

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1.0 INTRODUCCIÓN

El cemento Portland tiene sus orígenes en la cal u oxido de calcio, a partir del cual y luego de cientos de años de estudios empíricos y científicos, se llega a lo que hoy se conoce como cemento.

Al especificarse el cemento para un proyecto, se debe estar seguro de la disponibilidad de los tipos de cemento, además, la especificación debe permitir flexibilidad en la selección del cemento. La limitación de un proyecto a un sólo tipo de cemento, una marca o una norma de cemento puede resultar en retrasos del proyecto y puede impedir el mejor uso de materiales locales. No se deben requerir los cementos con propiedades especiales, a menos que características especiales sean necesarias. Además, el uso de materiales cementantes suplementarios no debe inhibir el uso de cualquier cemento Portland o cemento adicionado en particular. Las especificaciones del proyecto deben enfocarse en la necesidad de la estructura de concreto y permitir la utilización de una variedad de materiales para que se alcancen estas necesidades.

En la actualidad existe una gran variedad de cementos entre los cuales destacan los cementos portland, cemento Portland modificado, cementos hidráulicos mezclados y los cementos de albañilería.

En el país actualmente se fabrican cinco tipos de cemento el cemento Portland, cemento de albañilería, cemento CESSA 5000, CESSA PAV y CESSA BLOCK.En este trabajo se describe un análisis tanto de comparaciones físicas como químicas para cementos con especificaciones de acuerdo a la norma ASTM C-150, C-595 y C-1157 pero de acuerdo a los cementos elaborados en el país.

Específicamente se hace una comparación entre los cementos Tipo I y III, Tipo GU y HE y el Tipo IP, ya que el cemento Portland, el CESSA PAV y el CESSA BLOCK se fabrican de acuerdo a la

norma ASTM C-1157 con adiciones de puzolana pero con la misma composición que el cemento Tipo I de uso general de la ASTM C-150 y también se puede comparar con el cemento tipo IP por ser un cemento mezclado con puzolana de uso general. Además el tipo HE se puede comparar con el cemento tipo III ya que ambos son cementos que adquieren resistencias a edades tempranas.

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2.0 OBJETIVO GENERAL

Conocer los requisitos mínimos que debe cumplir el cemento para ser utilizado en la elaboración de concretos o morteros.

2.1 Objetivos Específicos

Analizar las características físicas y químicas de los cementos fabricados de acuerdo a las normas ASTM C-150, C-595 y C-1157.

Identificar las diferencias entre las características físicas y químicas de las normas ASTM C-150, C-595 y C-1157 de acuerdo a los cementos fabricados en El Salvador

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3.0 CLASIFICACIÓN DEL CEMENTO

Se establecen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos. Existen ocho tipos de cemento Pórtland ASTM C-150, seis tipos de cemento hidráulico mezclado ASTM C-1157 y cinco tipos de cementos hidráulicos mezclados ASTM C-595

3.1 CEMENTOS PORTLAND (ASTM C-150)

La Especificación Normalizada para Cemento Portland ASTM C-150 clasifica a los cementos de la siguiente manera:

3.1.1 TIPO I, Cemento de uso general El cemento tipo I es un cemento de uso general, adecuado para ser empleado cuando las propiedades especiales de los demás tipos de cemento no sean necesarias. Se utiliza en concretos que no estén sujetos al ataque de factores agresivos tales como el ataque de sulfatos existentes en el suelo o en el agua o en concretos que tengan un aumento cuestionable de temperatura debido al calor generado durante la hidratación.Entre sus usos se incluyen pavimentos, pisos, edificios de concreto reforzado, puentes, estructuras para vías férreas, tanques y depósitos, tuberías, mamposterías y otros productos de concreto prefabricado.

3.1.2 TIPO II, Moderada resistencia a los sulfatos. El cemento Tipo II se usa donde sean necesarias precauciones contra el ataque por sulfatos. Se lo puede utilizar en estructuras normales o en miembros expuestos a suelos o agua subterránea, donde la concentración de sulfatos sea más alta que la normal pero no severa, como ocurre en las estructuras de drenaje, donde las concentraciones de sulfatos existentes en las aguas freáticas son mayores de lo normal.El cemento Tipo II tiene propiedades de moderada resistencia a los sulfatos porque contiene no más del 8% de aluminato tricálcico

3.1.3 TIPO III, Alta resistencia temprana. El cemento Tipo III ofrece altas resistencia a edades tempranas, normalmente una semana o menos.Este cemento es química y físicamente similar al cemento Tipo I, a excepción de que sus partículas se muelen más finamente. Es usado cuando se necesita remover las cimbras (encofrados) lo más temprano posible o cuando la estructura será puesta en servicio

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rápidamente. En clima frío, su empleo permite una reducción en el tiempo de curado. A pesar de que se puede usar un alto contenido de cemento Tipo I para el desarrollo temprano de la resistencia, el cemento Tipo III puede ofrecer esta propiedad más fácilmente y más económicamente.

3.1.4 TIPO IV, Bajo calor de hidratación. El cemento Tipo IV se usa donde se deban minimizar la tasa y la cantidad de calor generado por la hidratación. Por lo tanto, este cemento desarrolla la resistencia en una tasa más lenta que otros tipos de cemento. Se puede usar el cemento Tipo IV en estructuras de concreto masivo, tales como grandes presas por gravedad, donde la subida de temperatura derivada del calor generado durante el endurecimiento deba ser minimizada.

3.1.5 TIPO V, Resistencia al sulfato. El cemento Tipo V se utiliza en concretos expuestos a la acción severa de sulfatos, principalmente donde el suelo y el agua subterránea tienen alta concentración de sulfatos. Su desarrollo de resistencia es más lento que en el cemento tipo I. La alta resistencia a los sulfatos del cemento tipo V se atribuye al bajo contenido de aluminato tricálcico, no excediendo a 5%. La resistencia a los sulfatos se incrementa si se incluye aire o se aumentan los contenidos de cementos (relaciones agua-cemento bajas). El cemento tipo V, al igual que los demás cementos Pórtland, no es resistente al ataque de ácidos ni de otras sustancias fuertemente corrosivas. La baja permeabilidad es fundamental para el buen desempeño de cualquier estructura expuesta a los sulfatos.

3.1.6 TIPO IA, IIA, Y IIIA, Inclusores de aire. Estos tipos de cemento tienen una composición semejante a los cementos Tipo I, II, y III, excepto que durante la fabricación se muele junto con el Clinker Portland un material inclusor de aire. Estos cementos producen concretos con resistencias mejoradas contra la acción de la congelación/deshielo y contra la descamación provocada por la aplicación de productos químicos para remover hielo y nieve. Semejantes concretos contienen diminutas burbujas de aire uniformemente distribuidas, y totalmente separadas entre sí.

3.1.7 Cemento portland blanco. El cemento blanco, cumple con los requisitos del Tipo I o del Tipo III, o los de ambos, sin embargo en el proceso de manufactura se utilizan materias primas de bajo hierro y bajo manganeso y un agregado especial para producir un color blanco puro. Este cemento se utiliza principalmente para fines arquitectónicos como muros precolados, paneles de fachada, recubrimientos de terrazo, pegamento de azulejos o como concreto decorativo.

3.2 CEMENTOS HIDRÁULICOS (ASTM C-1157)

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En los años 90 se creó la norma sobre la Especificación de Desempeño para Cemento Hidráulico (ASTM C-1157). En esta especificación se indica genéricamente para los cementos hidráulicos que incluyen cemento Portland, y cemento Portland modificado. Los cementos en acuerdo con los requisitos de la C-1157 satisfacen a los requisitos de ensayos (pruebas) de desempeño físico, oponiéndose a restricciones de ingredientes o de composición química del cemento, las cuales se pueden encontrar en otras especificaciones.

La ASTM C-1157 define un cemento adicionado como aquél que tiene más de15% de adición mineral y el cemento Portland modificado aquél con un contenido de hasta 15% de adiciones minerales. La adición mineral normalmente aparece al final de la nomenclatura del cemento Portland modificado, por ejemplo, cemento Portland modificado con escoria.

La ASTM C-1157 también permite la especificación de una gama de resistencias a partir de una tabla de la norma. Si no se especifica la gama de resistencias, sólo las resistencias mínimas son aplicables.

La Especificación Normalizada de Desempeño para Cemento Hidráulico (ASTM C1157) clasifica a los cementos de la siguiente manera:

3.2.1 TIPO GU. El cemento de uso general tipo GU es adecuado para todas las aplicaciones donde las propiedades especiales de los otros tipos no sean necesarias. Su uso en concreto incluye pavimentos, pisos, edificios en concreto armado, puentes, tubería, productos de concreto prefabricado y otras aplicaciones donde se usa el cemento Tipo I.

3.2.2 TIPO HE. El cemento tipo HE proporciona alta resistencia en edades tempranas, usualmente menos de una semana. Este cemento se usa de la misma manera que el cemento Portland tipo III.

3.2.3 TIPO MS. El cemento tipo MS se emplea donde sean importantes las precauciones contra el ataque moderado por los sulfatos, tales como en estructuras de drenaje, donde las concentraciones de sulfatos en el agua subterránea son mayores que lo normal pero no llegan a ser severas. Este cemento se usa de la misma manera que el cemento Portland tipo II. Como el tipo II, se debe preparar el concreto de cemento tipo MS con baja relación agua/materiales cementantes para que se garantice la resistencia a los sulfatos.

3.2.4 TIPO HS. El cemento tipo HS se usa en concreto expuesto a la acción severa de los sulfatos principalmente donde el suelo o el agua subterránea tienen altas concentraciones de sulfato. Este cemento se emplea de la misma manera que el cemento Portland tipo V.

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3.2.5TIPO MH. El cemento tipo MH se usa donde el concreto necesite tener un calor de hidratación moderado y se deba controlar el aumento de la temperatura. El cemento tipo MH se usa de la misma manera que el cemento Portland de moderado calor tipo IV.

3.2.6 TIPO LH. El cemento tipo LH se usa donde la tasa y la cantidad del calor generado por la hidratación deban ser minimizadas. Este cemento desarrolla resistencia en una tasa más lenta que los otros cementos. El cemento tipo LH se aplica en estructuras de concreto masivo donde se deba minimizar el aumento de la temperatura resultante del calor generado durante el endurecimiento. Este cemento se usa de la misma manera que el cemento Portland tipo IV.

Al especificar un cemento bajo la norma C-1157, el especificador usa la nomenclatura de "cemento hidráulico", "cemento Portland", "cemento Portland con aire incluido", "cemento Portland modificado" o "cemento hidráulico mezclado" conjuntamente con la designación del tipo. Por ejemplo, la especificación puede llamar un cemento hidráulico Tipo GU, un cemento hidráulico mezclado Tipo MS o un cemento Portland Tipo HS. Si no se especifica el tipo, entonces se asume el Tipo GU.

La Norma ASTM C 1157 establece los requisitos de durabilidad para los cementos hidráulicos cuando se utilicen en aplicaciones especiales o para uso general. Por ejemplo, donde se requieran altas resistencias tempranas, moderada a alta resistencia a los sulfatos, moderado o bajo calor de hidratación y opcionalmente baja reactividad con los agregados reactivos a los álcalis.

3.3 CEMENTOS HIDRÁULICOS MEZCLADOS (ASTM C-595).

El reciente interés en la conservación de energía ha impulsado el uso de materiales secundarios en el concreto de cemento Pórtland. Los cementos hidráulicos mezclados se producen al mezclar de manera íntima y uniforme dos tipos de materiales finos.Estos cementos consisten en mezclas que se muelen juntas, de clinker y ceniza muy fina, puzolana natural o calcinada. También pueden consistir en mezclas de cal de escoria y cal de puzolana. En general, pero no necesariamente, estos cementos dan lugar a una resistencia mayor a la reacción álcali-agregado, al ataque por sulfato y al ataque del agua de mar, pero requieren un curado de mayor duración y tienden a ser menos resistentes a los daños por la sal para deshelar y descongelar. Los cementos hidráulicos mezclados deben concordar con los requisitos de la norma ASTM C-595, que reconoce la existencia de cinco clases de cementos mezclados:

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3.3.1 Cemento Portland de escoria de alto horno, tipo IS.

El cemento Pórtland de escoria de alto horno, tipo IS, se puede emplear en las construcciones de concreto en general. Al producir este tipo de cemento, la escoria de alto horno granulada de calidad seleccionada se muele junto con el clinker de cemento Pórtland, o se muele separadamente y luego se mezcla con el cemento Pórtland, o se produce por medio de una combinación de molienda y mezclado. El contenido de escoria de alto horno de este cemento varía entre el 25% y el 70% en peso. Se pueden especificar inclusión de aire, resistencia moderada a los sulfatos o moderado calor de hidratación agregando los sufijos A, MS, o MH. Por ejemplo, un cemento Pórtland inclusor de aire de escoria de alto horno que tenga una resistencia moderada a los sulfatos quedaría designado como Tipo IS-A(MS)

3.3.2 Cemento Portland puzolana, tipo IP y tipo P.

Los tipos IP y P sirven para designar los cementos Pórtland puzolana. El tipo IP puede ser empleado en construcciones en general y el tipo P se utiliza en construcciones donde no sean necesarias resistencias altas a edades tempranas. El tipo P se utiliza normalmente en estructuras masivas, como estribos, presas, y pilas de cimentación. Estos cementos se fabrican moliendo clinker de cemento Pórtland con una puzolana apropiada; mezclando cemento Pórtland o cemento Pórtland de escoria de alto horno junto con una puzolana; o por una combinación de los dos procesos. El contenido de puzolana de los dos cementos se encuentra entre un 15% y 40% en peso. Los ensayos de laboratorio indican que el comportamiento de un concreto hecho con cemento tipo IP, como grupo, es similar al de un concreto de cemento tipo I, aunque durante los 28 días son ligeramente inferiores para el cemento tipo I. Los cementos tipos IP y P se pueden denominar como inclusores de aire, resistencia moderada a los sulfatos o de moderado calor de hidratación si se les añaden los sufijos A, MS, o MH. Una muestra de cemento tipo IP inclusor de aire con resistencia moderada a los sulfatos se denominaría Tipo IP-A(MS). El cemento tipo P también puede ser designado como de bajo calor de hidratación (LH).

3.3.3 Cemento de escoria, tipo S.

El cemento tipo S, de escoria, se usa comúnmente en donde se requieran resistencias inferiores. Este cemento se fabrica por medio de algunos de los siguientes procesos: (1) mezclando escoria molida de alto horno y cemento Pórtland (2) mezclando escoria molida de alto horno y cal hidratada, o (3) la combinación de mezclar escoria molida de alto

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horno, cemento Pórtland y cal hidratada. El contenido mínimo de escoria es del 70% del peso del cemento de escoria. Se puede designar la inclusión de aire en un cemento de escoria agregando el sufijo A, por ejemplo, cemento tipo S-A.

3.3.4 Cemento Portland modificado con puzolana tipo I (PM).

El cemento Pórtland tipo I (PM), modificado con puzolana, se emplea en todo tipo de construcciones de concreto. El cemento se fabrica combinando cemento Pórtland o cemento Pórtland de escoria de alto horno con una puzolana fina. Esto se puede lograr (1) mezclando el cemento Pórtland con la puzolana, (2) mezclando cemento Pórtland de escoria de alto horno con la puzolana, (3) moliendo conjuntamente el clinker del cemento Pórtland con la puzolana, o (4) por medio de una combinación de molienda conjunta y de mezclado. El contenido de la puzolana es menor que el 15%, en peso, del cemento terminado. La inclusión de aire, la resistencia moderada a los sulfatos, o el moderado calor de hidratación se puede designar en cualquier combinación agregando los sufijos A, MS, o MH. Un ejemplo de cemento tipo I (PM) inclusor de aire y moderado calor de hidratación sería cemento tipo I (PM)-A(MH).

3.3.5 Cemento Portland modificado con escoria tipo I(SM).

El cemento Pórtland modificado con escoria, tipo I(SM) se puede emplear en todo tipo de construcciones de concreto. Se fabrica por alguno de los siguientes procesos: (1) combinando durante la molienda el clinker de cemento Pórtland y alguna escoria granular de alto horno (2) mezclando cemento Pórtland con alguna escoria granular de alto horno finamente molida, o (3) por la combinación de molienda y mezclado. El contenido de escoria es inferior al 25% del peso del cemento terminado. El cemento tipo I(SM) también se puede designar con inclusión de aire, resistencia moderada a los sulfatos, o moderado calor de hidratación agregándole los sufijos A, MS, o MH. Un ejemplo sería el tipo I(SM)-A(MH), para un cemento Pórtland modificado con escoria inclusor de aire de moderado calor de hidrataciónEl contenido máximo de escoria es del 25% del peso del cemento de escoria.

A todos los cementos mezclados arriba mencionados, se les puede designar la inclusión de aire agregando el sufijo A, por ejemplo, cemento TIPO S-A.

Además, en este tipo de cementos, la norma establece como requisito opcional para los cementos tipo I (SM), I (PM), IS, IP y los denominados con sufijo MS o MH lo siguiente: moderada resistencia a los sulfatos y/o moderado calor de hidratación y en caso del tipo P y PA, moderada resistencia a los sulfatos y/o bajo calor de hidratación.

Los cementos mezclados se pueden usar en las construcciones de concreto cuando no sean necesarias las propiedades específicas de otros tipos de cemento.

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Varios de los cementos mezclados tienen una menor adquisición de resistencia a edad temprana si se les compara contra el cemento tipo I. en consecuencia, si se diluye un cemento mezclado agregándole todavía más puzolana o escorias, el concreto que se produce se deberá probar muy cuidadosamente en cuanto a cambios de resistencia, durabilidad, contracción, permeabilidad y otras propiedades. Las temperaturas bajas en el colado y curado pueden disminuir considerablemente el incremento de resistencia y aumentar el tiempo de fraguado en concreto de cementos mezclados con fuertes contenidos de escoria y puzolana.

3.4 CEMENTOS QUE SE PRODUCEN EN EL SALVADOR

3.4.1 Cemento Cuscatlán

Para Uso en albañilería 

El Cemento Cuscatlán fabricado con base a la norma ASTM C-91 Tipo M se fabrica de la misma manera que el cemento Tipo I, con la diferencia que en la molienda final se añade caliza y una resina plastificante inclusora de aire. La dosificación óptima de estos ingredientes y rígidos procedimientos de control de calidad, garantizan los buenos resultados en sus obras. 

El agente plastificante inclusor de aire genera micro-burbujas que actúan como lubricantes entre partículas y eso produce mezclas más trabajables, ideales para cualquier tipo de obras en albañilería. 

La resistencia a la compresión del Cemento Cuscatlán en muestras normalizadas en pruebas de laboratorio es superior a los 3000 psi a los 28 días; sin embargo, no es recomendable para la fabricación de concretos estructurales. 

Características 

Debido que las mezclas de Cemento Cuscatlán permanecen por mayor tiempo en estado plástico y por tanto trabajables, una vez endurecidas sufrirán menos contracciones y eso las volverá más duraderas e impermeables. 

La formulación especial de Cemento Cuscatlán permite que se obtenga adherencia y trabajabilidad superiores en las mezclas frescas. 

Por sus características de adherencia y trabajabilidad, es ideal para el pegamento de todo tipo de obra de mampostería, repellos, afinados, pegamento de tubos, construcción de aceras, etc. 

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3.4.2 CESSA Portland

Para Uso General 

CESSA PORTLAND fabricado con base a la norma ASTM C-1157 Tipo GU que es un cemento hidráulico de uso general, el cual posee la misma composición del cemento Tipo I, pero con la adición de puzolana y filler en proporciones específicas en la molienda final. 

Este cemento alcanza resistencias mayores a los 4000 psi a los 28 días, por lo que es recomendado para cualquier tipo de uso en las construcciones en general. 

Características 

Debido a sus características de desempeño, este cemento puede ser utilizado en la construcción en general, sobre todo en aquellas que no requieran de altas resistencias a edades tempranas. 

Puede ser utilizado para la fabricación de concretos estructurales, morteros, suelo-cemento, etc.

3.4.3 CESSA PAV

Para Uso en Pavimentos 

CESSA PAV fabricado de acuerdo a la norma ASTM C- 1157 Tipo HE es un cemento hidráulico por desempeño, el cual posee la misma composición química del cemento Tipo I, pero con la adición de puzolana y filler en proporciones específicas en la molienda final 

Este cemento alcanza resistencias mayores a los 4200 psi a los 28 días, por lo que es recomendado para la fabricación de concretos estructurales para pavimentos. 

Características 

Debido a sus características de alta resistencia inicial, este cemento es principalmente adecuado para la construcción de pavimentos de concreto, estabilización de suelos y bases granulares.

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3.4.4 CESSA 5000

Para Uso Industrial CESSA 5000 Tipo I es un cemento hidráulico sin adiciones, es decir que está compuesto únicamente de clinker y yeso. El yeso permite que el fraguado (endurecimiento) de las mezclas permita la manipulación y colocación de las mezclas de cemento, ya que sin él, los concretos y morteros fraguarían excesivamente rápido y no podrían trabajarse. 

Este cemento desarrolla resistencias a los 28 días arriba de 5000 psi, lo cual lo hace ideal cuando se requiere de estructuras con altas resistencias que serán sometidas a grandes cargas. 

Características 

Debido a las altas resistencias del cemento CESSA 5000 TIPO I, éste es ideal para ser utilizado en concretos estructurales para la construcción de grandes obras, tales como: puentes, pasos a desnivel, edificios, elementos de concreto pre y postensado, etc. 

De igual forma, debido al desarrollo de altas resistencias a la compresión a edades tempranas, es utilizado para la fabricación de productos de concreto, tales como: bloques, tubos, pilas, adoquines y otros prefabricados. 

3.4.5 CESSA BLOCK

Para fabricar bloques, tejas, ladrillos… 

CESSA BLOCK es un cemento hidráulico que es recomendable para la fabricación de bloques, tejas, tubos, ladrillos, etc. Las características de fineza de este producto hacen que obtenga altas resistencias a edades tempranas. 

Este cemento alcanza resistencias mayores a los 4200 psi a los 28 días, por lo que es recomendado para la elaboración de prefabricados de concreto. Características 

Debido a sus características de alta resistencia a la compresión a edades tempranas, es recomendado para la fabricación de productos de concreto, tales como: pilas, bloques, ladrillos, tubos, adoquines, celosías, etc. Por ser un cemento de alta resistencia inicial, puede ser utilizado en la construcción de obras de concreto en donde se requiera retiro de moldes a tempranas edades, tal es el caso de viviendas de concreto reforzado donde la reutilización del molde es vital en el proceso constructivo. 

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4.0 Comparación entre las normas ASTM C-150, C-1157 y C-595 de acuerdo a los cementos fabricados en El Salvador.

Se establecen diversos tipos de cemento, diferentes por su composición, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos. Existen ocho tipos de cemento Pórtland ASTM C-150, seis tipos de cemento hidráulico mezclado ASTM C-1157 y cinco tipos de cementos hidráulicos mezclados ASTM C-595

Estas comparaciones están de acuerdo al tipo de cemento fabricado en El salvador en la cual se toma como referencia el tipo GU y el HE que se produce de acuerdo a la norma C-1157 con adiciones de puzolana pero con la misma composición que el cemento Tipo I de uso general de la ASTM C-150 y también se puede comparar con el cemento tipo IP por ser un cemento mezclado con puzolana de uso general. También el tipo HE se puede comparar con el cemento tipo III ya que ambos son cementos que adquieren resistencias a edades tempranas.

La norma ASTM C-150 clasifica cementos en base a los requisitos específicos para uso general, alta resistencia inicial, resistencia al ataque de sulfatos, y calor de hidratación. Se indican requisitos opcionales para la propiedad de baja reactividad con agregados reactivos álcali-sílice y para los cementos incorporadores de aire.Mientras que la norma ASTM C-1157 trata los cementos hidráulicos para uso tanto general como especial. No hay restricciones en la composición del cemento o de sus componentesY la norma ASTM C-565 se refiere a cementos hidráulicos para aplicaciones generales y especiales, usando escoria o puzolana, o ambos, con cemento portland o cemento portland clinker o escoria con cal.

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CUADRO COMPARATIVO ENTRE LAS CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DE CEMENTOS ASTM C-150, C-595 Y C-1157

TIPO DE CEMENTO ASTM C-595Finura superficie especifica*, m2/kg TIPO I TIPO III TIPO GU TIPO HE TIPO IP Prueba del turbidimetro, min X C-115 Permeabilidad del aire, min 280 X X C-204 Malla No 325 45µ C-430

Expansión autoclave, max, % 0.80 Contraccion autoclave, max, % 0.20

Fraguado inicial, min, no menos de X Fraguado final, min, no mas de X

Tiempo de fraguado, min, no menos de 45 Tiempo de fraguado, min, no mas de 420

Maximo 12 Minimo X

1 día X 1740 X 1450 X 3 días 1740 3480 1890 2470 1890 7 días 2760 X 2900 X 2900 28 días 4060 X 3620

7 dias, max, kJ/kg 290 28 dias, max, kJ/kg 330Falso fraguado, penetración final, min, % X C-451

Expansion a los 180 dias 0.10 Expansion en 1 año X

14 dias, max, % 0.02 56 dias, max, % 0.06

Oxido de magnesio (MgO), max % 6.0Trioxido de sulfuro (SO3), max % 3.5 4.5 4.0Residuo insoluble, máx,% XPérdida por ignición, máx,% 5.0

XX

Tiempo de fraguado (métodos alternativos)

C-114

Composicion quimica6.0

0.75

XXXX3.0

0.020.06

XX

Reactividad del cemento a los alcali-silice (Expansion )

XX

XX

45µ

0.80

XX

45420

X

XX

XX50

12X

X

XX

ASTM C-150 ASTM C-1157 METODO DE PRUEBA APLICABLE

160

45µ

Contenido de aire de mortero, volumen %:

Prueba de vicat:

Prueba de Gillmore:

Ensayo de sanidad (% de volumen inicial)0.80

X

60600

45375

Resistencia a sulfatos

Calor de hidratacion

Resistencia a compresión(minima), psi

C-109/ C-109M

C-186

50

C-227

C-1012

C-151

C-266

C-191

C-185

X: significa que no hay datos en la norma sobre un determinado ensayo.

Análisis de las características físicas

Analizando las tablas de cada una de las normas en cuanto a la determinación de la finura del cemento en la norma ASTM C-150 se especifican dos métodos para determinarla mediante el método del turbidimetro (ASTM C-115) y el método de permeabilidad al aire (ASTM C-204) que también se especifica en la ASTM C-1157 en tanto que en la norma ASTM C-565 solo se especifica la determinación de la finura aquella que pasa la malla 325 de 45µ (ASTM C-430)

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Para la determinación de la sanidad del cemento mediante el ensayo de autoclave(ASTM C-151), en las tres normas ASTM C-150, C-1157 y C-595 se permite una expansión máxima de 0.80 % y en cuanto a la contracción solo se especifica en la norma C-595, la cual especifica un porcentaje máximo de 0.2 %.

Se puede notar que la norma ASTM C-1157 y C-595 para la determinación del tiempo de fraguado no presentan especificaciones sobre el ensayo de Gilmore solamente en la ASTM C-150 que da un parámetro de 60 a 600 minutos.

En cuanto a los tiempos de fraguado realizados con la prueba de Vicat fácilmente se puede distinguir que los cementos fabricados de acuerdo a la norma ASTM C-150 presentan menores tiempos de fraguado esto se debe a que en los otros cementos se utiliza puzolana o escorias que tienden a retardar el tiempo de fraguado del concreto.

En cuanto al contenido de aire en el mortero la ASTM C-1157 y C-150 pre-escriben como porcentaje máximo en volumen del concreto de un 12%, la norma C-595 lo deja a disposición del fabricante mediante pruebas certificadas.

En cuanto a las especificaciones de resistencia a la compresión, para concretos con cementos Tipo GU (fabricado en El salvador) contemplado en la norma ASTM C-1157, son más exigentes que las especificadas para los cementos Tipo I de la ASTM C-150 y Tipo IS de la ASTM C-595, tanto a edades tempranas como a los 28 días de edad. Por ejemplo:

Para la resistencia a la comprensión a los 7 días el Tipo GU (ASTM C-1157) presenta una resistencia de 2900 psi, el Tipo I (ASTM C-150) una resistencia de 2760 psi y el IP una resistencia de 2900 psi (ASTM C-565). A los 28 días el tipo GU presenta una resistencia de 4060 psi, el Tipo I no se especifica y el Tipo IP de 3620 psi, lo que se demuestra que el Tipo GU obtiene mayores resistencia a una edad determinada.Esto no sucede si se compara el Tipo III (ASTM C-150) con el Tipo HE (ASTM C-1157) ambos de resistencia a edades tempranas. Por ejemplo el tipo III presenta resistencia de 1740 y 3480 psi a 1 y a 3 días, mientras que el Tipo HE a 1 y a 3 días es de 1450 y 2470 psi respectivamente, fácilmente se puede observar que el Tipo III tiene resistencias a la compresión más elevadas.

También mencionar que las resistencias especificadas en la norma ASTM C-1157 para cementos Tipo GU, son menores que los que especifican las características técnicas de cementos fabricados en El salvador con esa misma especificación ya que en lo hoja de las características técnicas del cemento Portland se especifica que tiene una resistencia a los 28 días de 4200 psi, mientras que la norma específica una resistencia de 4060 psi.

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En cuanto al calor de hidratación no se presentan datos para el cemento tipo I (ASTM C-150) ni para el tipo GU (ASTM C-1187) ni a los 180 días ni a 1 año, solo en el tipo IP (ASTM C-595) se proporciona calores de hidratación de 290 y 330 KJ/kg a los 180 y 1 año respectivamente.

Además en la norma ASTM C-595 no se dan especificaciones del falso fraguado, solo se especifican en las normas ASTM C-150 y C-1157 de acuerdo al método de ensayo de la norma ASTM C-451.

Si se analiza la resistencia a los sulfatos para concretos fabricados con cementos de acuerdo a la norma ASTM C- 595 y C-1157 se determina de acuerdo al método de ensayo especificado por la norma ASTM C-1012 a los 6 meses y 1 año, aunque solo la norma ASTM C-595 da un valor de referencia a los 180 como máximo de 0.10%, mientras que los concretos fabricados con cementos de la norma ASTM C-150 lo determina de acuerdo a la norma C-452 a los 14 días, el cual es de 0.040 %.

Para la determinación de la reactividad del cemento a los álcali-sílice en la norma ASTM C- 595 y C-1157 se describe de acuerdo al ensayo C-227 de 0.02 y 0.06 % de expansión máxima a los 14 y 56 días respectivamente, la norma ASTM-150 no da especificaciones.

Solo la norma ASTM C-150 presenta especificaciones para un óptimo trióxido de azufre de acuerdo a la norma ASTM C-563.

Solo la norma ASTM C-595 especifica el método de ensayo para determinar la consistencia normal por el método de ensayo pre-escrito en la norma ASTM C-187.

Solo en la norma ASTM C-595 y C-1157 se especifica el método de ensayo para determinar la gravedad específica según la ASTM C-188.

La norma ASTM C-595 nos muestra datos de contracción por secado de acuerdo al ensayo de la norma C-157/C 157/M para el cemento tipo IP, en cambio la norma ASTM C-1157 la determina de acuerdo a la norma C-596 pero lo deja a la disposición del comprador y la norma ASTM C-150 no da especificaciones sobre la contracción por secado. .

La norma ASTM C-595 prescribe ingredientes y proporciones, con algunos requisitos de desempeño mientras que la norma C-1157 es una especificación de cemento hidráulico en el que los criterios de rendimiento solo gobiernan los productos y su aceptación.

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Características químicas

De acuerdo a la tabla se puede confirmar que solo los cementos fabricados con la norma ASTM C-595 y C-150 presentan especificaciones sobre las características químicas, la norma ASTM C-1157 no brinda especificaciones.

La norma ASTM C-150 es la que da más especificaciones de los componentes químicos del cemento.

Las especificaciones para la composición química del cemento se encuentra descrito en la norma ASTM C-114.Por ejemplo para cementos ASTM C-595 y C-150 tanto para Tipo I, III e IP el contenido máximo de óxido de magnesio (MgO) no debe ser más del 6 %.En tanto que para el contenido de trióxido de sulfuro (SO3) existen pequeñas variaciones por ejemplo para el Tipo I el porcentaje máximo es de 3.5% para el Tipo III 4.5% y para el Tipo IP 4%.

Con respecto al residuo insoluble solo la norma ASTM-150 para el cemento Tipo I y III especifica los contenidos máximos, de 0.75% del volumen de cemento.

Para la perdida de por ignición el cemento de la norma ASTM-150 Tipo I y III establece una pérdida de peso máxima del 3% del peso inicial mientras que el Tipo IP de la norma ASTM C-595 permite un margen de pérdida de peso inicial más amplio, el cual es de 5%.

Los cementos de la norma ASTM C-150 se obtienen por la molienda conjunta del clínker de cemento portland y un pequeño porcentaje de yeso (4 a 5%). Es decir, es un producto que se obtuvo en el proceso de clinkerización en el horno. En cambio, en los cementos adicionados como los Tipos GU y HE, parte del clínker se reemplaza por otros materiales cementicios como las puzolanas naturales que no necesitan calcinación, lo que reduce en gran porcentaje las emisiones de CO2 a la atmósfera.

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BIBLIOGRAFIA

http://www.astm.org/

www.holcim.com.sv

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