ING. ENOCH MONTES BANCES

CAPITULO I

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Los materiales son los elementos básicos y fundamentales para la construcción de una estructura u objeto que en principio se diseña y posteriormente se construye con un propósito determinado.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

Se determinan en base a ensayos los cuales son un conjunto de pruebas que permiten estudiar el comportamiento de los materiales, con la finalidad de obtener:

- Sus características para una posible utilización

- Los defectos de los materiales fabricados o procesados

Los ensayos constituyen y son parte importante en la tecnología.

Los resultados prácticos que con ellos se obtienen, se fundamentan en principios básicos de Física, Química y Mecánica.

CLASIFICACION DE LOS ENSAYOS

TIPOS DE ENSAYOS (Ver esquema N° 1 )- Físicos

- Químicos

- Físico – Químicos

Los ensayos mas importantes son: - Ensayo de tracción

- Ensayo de compresión

- Ensayo de cizalladura

- Ensayo de dureza

- Ensayo dinámico por choque

- Ensayo de fatiga

ESQUEMA N° 1.- CLASIFICACION DE LOS ENSAYOS

TIPOS DE ENSAYOS

FÍSICOS

MECANICOS

MAGNETICOSELÉCTRICOSRAYOS “X”ULTRASONICOS

ESTATICOS

DINAMICOS

TECNOLOGICOS

TENSIÓNCOMPRESIÓNFLEXIONCORTADURA

DUREZA

LIMABRINELLVICKUSROCKWELLSHOREPOLDI

CHOQUE

FATIGA

TRACCI0N-COMPRES.FLEXION PLANAFLEXION ROTATIVATORSION

DOBLADO O PLEGADOEMBUTICIONFORJASOLDADURACHISPA

QUIMICOS

FISICO - QUIMICOS

METALOGRAFICOSMACROSCOPICOSMICROSCOPICOS

ESPECTROGRAFICOS

O

ENSAYO DE TRACCIÓN

Es la resistencia que desarrolla el material para no ser estirado, se mide en Kg/cm ² o Kg/ mm².Es el más empleado y el má s importante de todos.Se realiza con probetas circulares de dimensiones normalizadas que se someten a esfuerzos de tracción cada vez mayores en dirección longitudinal, hasta producir rotura.El ensayo de tracción puede hacerse en frio o en caliente a distintas temperaturas.El ensayo de tracción permite estudiar mediante un diagrama, el alargamiento de la probeta en función de la fuerza o carga actuante.En el diagrama para ensayo de tracción intervienen los siguientes puntos o conceptos:

DIAGRAMA PARA ENSAYO DE TRACCIÓN

P= limite de proporcionalidad

E= limite de elasticidad

B= limite aparente de elasticidad o limite de fluencia

R= limite de rotura rotura efectiva

LIMITE DE PROPORCIONALIDAD ( p ).- En la recta OP ; el punto P es el limite de proporcionalidad. Es decir comprende el periodo de

LLO

LU

FE

FP

FB

FR

E

PB

R

U

alargamientos proporcionales a las cargas y hasta donde es aplicable la ley de HOOKE .Por encima de P la ley de HOOKE ya no se cumple, se expresa en Kg/cm² o Kg/mm²

F p Carga Aplicada en el Punto p = =

A Sección Inicial de la Probeta

LIMITE DE ELASTICIDAD ( E ). – El punto E corresponde al limite de

elasticidad, la zona OE; es elástica; al usar la carga Fe la probeta

recobra su forma primitiva. Cualquier carga por encima de Fe produce

deformaciones permanentes. Se expresa en Kg-f / cm² o Kg-f / mm ²

FE

E = A0

El limite de elasticidad e incluso el limite de proporcionalidad son de difícil determinación practica. Por esta razón se ha convenido que el limite de elasticidad practica es la tensión unitaria que produce una deformación permanente del 0.003%.

LIMITE APARENTE DE ELASTICIDAD O LIMITE DE FLUENCIA ( B ). _ En el

Diagrama para Ensayo de Tracción, la zona plástica se aprecia claramente

a partir de B , de allí el nombre de limite aparente. Se expresa en

Kg/mm² o Kg/cm²

F B

B = Ao

CARGA UNITARIA DE ROTURA O TENSIÓN DE ROTURA ( R )._ Es la carga máxima FR aplicada durante el ensayo. Se expresa en Kg-f/mm² o Kg - f/cm² FR

R =

Ao

El punto R expresa el valor de la máxima tensión admisible por la

probeta, de allí en adelante se prosigue el ensayo produciéndose en el

centro de la misma una contracción acentuada hasta llegar a la rotura

de la probeta.

ALARGAMIENTO ( ) ._ es la longitud que aumenta la probeta hasta llegar a romperse.

= Lu - Lo

Lo = longitud inicial de la probeta antes del ensayo en mm

Lu = longitud de la probeta estirada, en el momento de rotura

expresado en mm.

MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG (E)._ cuando se habló de

zona de proporcionalidad, se hacia referencia a la ley de Hooke. Esta

ley expresa la relación constante que existe entre los esfuerzos y

alargamientos unitarios y cuyo valor se indica por E. Se mide en Kg-

f/mm² o Kg – f/ cm2.

p E =

.

p = Tensión unitaria en el limite elástico expresada en Kg-f/mm².

= Alargamiento unitario

Para los aceros el valor (E) varia entre 18,000 y 22,000 Kgf/mm².

EJEMPLO DEL ENSAYO DE TRACCIÓN

Una muestra de material se ha sometido en el laboratorio a un ensayo de tracción , habiendo obtenido el diagrama correspondiente con los siguientes cargos.

- Carga de elasticidad (FE) = 1580 Kg - f

- Carga de proporcionalidad (FP) = 1610 Kg - f.

- Carga máxima de rotura aplicada (FR ) = 5450 Kg - f

- Carga de rotura efectiva (FU) =3620 Kg - f.

Si el Área de la sección es de 150 mm² se pide calcular el valor de:

- El limite de Elasticidad (E ).

- El limite de proporcionalidad ( p ).

- La tensión máxima de rotura ( R ).

- La tensión de rotura efectiva (U).

SOLUCION

E = F E = 1580 = 10.53 Kg – f/ mm2 = 0.1053 Kg – f/ cm2

A0 150

F p 1610 p = = = 10.73 Kg – f/ mm2 = 0.1073 Kg – f/ cm2

A 150

R = F R = 5450 = 36.33 Kg – f/ mm2 = 0.3633 Kg – f/ cm2

Ao 150

U = Fu = 3620 = 24.13 Kg – f/ mm2 = 0.2413 Kg – f/ cm2

Ao 150

ENSAYO DE COMPRESIÓN

Es la resistencia que ofrece el material para oponerse al aplastamiento .

También estudia el comportamiento de un material sometido a un esfuerzo de compresión, progresivamente creciente con una maquina apropiada hasta conseguir la rotura o aplastamiento según la clase de material.

Por lo general se someten a compresión:

El concreto, la madera, el ladrillo, las fundiciones; y diversos metales.La unidad de medida es Kg/cm² o Kg/mm²

DIAGRAMA DE COMPRESION El diagrama de compresión es semejante al de tracción

Los datos que proporciona el diagrama de compresión son similares a los de tracción. Y de signo contrario . En los materiales elásticos no existe una verdadera carga de rotura por compresión, ya que se aplastan sin romperse

La tensión unitaria de compresión ( c )

F Carga de compresión

c Ao

EJEMPLO

P

B U

P

BU

+

-

+ - APLASTAMIENTO ALARGAMIENTO

TRACCIÓN

COMPRESIÓN

¿Qué tensión unitaria de compresión soporta una muestra de material de 20mm de diámetro si sobre el actua una carga de 13400 Kg-f?

Se clasifican en físicas y mecánicas y dependen de sus cualidades expresadas en función a la resistencia que desarrollan ante fuerzas extrañas o del grado de trabajabilidad o de su durabilidad. Considerando también su belleza y otras propiedades aplicadas a la actividad de la construcción.

ENSAYO DE DUREZALa dureza se mide se mide por los siguientes métodos .

- Por la resistencia que oponen los cuerpos al ser rayados por otros mas duros . Este método es empleado en mineralogía.

- Por la resistencia que oponen los cuerpos al dejarse penetrar por otros mas duros. Es el mas empleado industrialmente: Brinell , Rockwell, etc.

- Por la reacción elástica de los cuerpos que se ensayan al dejar caer sobre los mismos un material duro : Shore.

RESISTENCIA A LA FLEXJONEs la capacidad de ciertos materiales para oponerse a la deformación que tiende a

producirles la aplicación combinada de una fuerza de compresión y una fuerza de tracción actuando simultáneamente. Se expresa en kg/cm².

RESISTENCIA AL IMPACTOEs la capacidad que tienen los materiales de absorber golpes. Su resistencia está en relación

directa a la maleabiidad y ductibilidad del material. Se mide en unidades de trabajo, ergios, dinas, etc.

La plata, por ejemplo, es un material altamente resistente a los golpes por su gran ductibilidad, en cambio el vidrio es un material muy poco resistente al impacto.

RESISTENCIA AL CIZALLAMIENTOEs la resistencia que opone el material para evitar que dos caras continuas y adyacentes se

deslicen la una sobre la otra. Se le llama también resistencia al deslizamiento o al esfuerzo cortante , y se aplica en forma creciente hasta alcanzar la rotura .

RESISTENCIA A LA TORSIONEs la resistencia que desarrolla el material cuando una de sus secciones transversales es

rotada con respecto a la otra. Esto puede ocurrir por ejemplo cuando se ajusta un perno más allá de lo que soporta su material y el perno se rompe porque el material falló a la torsión. La resistencia a la torsión se mide en kg/cm².

TRABAJABILIDAD En el caso de los materiales esta referida a la facilidad o rapidez con que se pueden moldear; es decir que un material tendra mayor grado de trabajabilidad cuando mas simples sean los instrumentos que se requieren para moldearlo y cuanto menos sea el esfuerzo empleado en esta tarea.Los materiales de alta trabajabilidad tales como la madera y el adobe que son empleados en muchas construcciones rurales no necesitan de herramientas especiales para trabajarse y

tampoco de mano de obra especializada por lo que el campesino los utiliza sin mayor dificuldad.No sucede lo mismo con el concreto y el acero que a pesar de ser materiales con las que se puede hacer las formas mas diversas no han logrado todavía alcanzar en el medio rural el grado de difusión y popularidad de la madera y el adobe. El concreto y el acero son materiales muy trabajables pero requieren de herramientas y equipo especiales y asi mismo de mano de obra capacitada.

ECONOMIAEs una característica importante que tienen los materiales en el medio rural en donde los recursos económicos están orientados principalmente a las actividades productivas tales como los cultivos , la crianza etc, quedando escasos recursos para ser invertidos en infraestructuraEn el campo se debe tratar en lo posible de minimizar los costos de la construcción , y para ello es necesario simplificar los procesos constructivos utilizando en lo posible los materiales propios del lugar y la tecnología adecuada que permita participar al hombre del campo en el proceso de la construcciónSi en el campo se construyen ambientes bien diseñados y equipados apropiadamente las tareas a cumplirse serán mas seguras y los servicios producirán buenos resultados.Si se tienen locales adecuados las vacas producirán mas leche y los cerdos producirán mas carne

APARIENCIAEn el caso de los materiales es algo subjetivo dependiendo de la visión del observador , los materiales deben ser estudiados en conjunto a fin de tener en cuenta las condiciones naturales de apariencia con el ambiente en que se ubica

TRADICIÓNSe debe tener en cuenta que en el campo las costumbres y la tradición han sufrido menos alteraciones que en los centros urbanos . Por lo tanto las construcciones en su forma como en su disposición tendran una mayor aceptación cuando se incluyan materiales tradicionales

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Los materiales son los elementos básicos y fundamentales para la construcción de una estructura u objeto que en un principio se diseña y posteriormente se construye con un propósito determinado.

GRUPOS DE MATERIALES USADOS EN CONSTRUCCIÓN Los materiales principales usados en una construcción urbana o rural se agrupan en aglomerantes y aglomerados.

MATERIALES AGLOMERANTES Son materiales pulverulentos usadas para unir otros materiales y capaces de generar reacciones químicas , cuando se les agrega agua para dar lugar a un producto nuevo y diferente al material original, el cual tendrá carácter de irreversible. Los principales aglomerantes son : el yeso, la cal, el cemento.

MATERIALES AGLOMERADOS

Se les conoce también con el nombre de áridos o agregados .Y son sustancias inertes que se caracterizan porque en presencia del agua no reaccionan, pero si pueden variar su apariencia física mas no su constitución química.Los principales áridos o agregados utilizados en las construcciones son : la arena, la grava, la piedra, el hormigón y la tierra.

Estos agregados pueden ser :

-AGREGADOS FINOS cuando el diámetro máximo es de ¼” ( 63 mm ) y pasan la malla N° 4

-AGREGADOS GRUESOS son aquellos que tienen diámetros mayores a ¼”.

OBJETIVOS

1.-Conocer los aspectos técnicos relacionados con la constitución física y las propiedades mecánicas de cada uno de los materiales con los que se efectúan las obras de ingeniería.

2.- Estudiar la tecnología de los materiales y su forma de aplicación en el arte y la ciencia de la ingeniería.

3.-Conocer la terminología y el lenguaje empleados en estos materiales de construcción aplicados a la ingeniería.

MATERIALES DE ALBAÑILERÍA

YESO

DEFINICIÓN.- Es un material aglomerante de forma pulverulenta , que resulta de la deshidratación total o parcial del mineral denominado ALGEZ o piedra de yeso , yeso vivo , o yesera al cual también se le conoce con el nombre de yeso crudo o sulfato de calcio bihidratado (Ca So4 2H2 o )El yeso vivo chancado , reducido a polvo y amasado con agua recupera su agua de cristalización , es decir se cristaliza , endureciéndose o fraguando. HISTORIA .- El yeso empleado actualmente como material de construcción y obtenido mediante un proceso de calcinación , es uno de los aglomerantes más antiguos conocidos y utilizados por el hombre.Lo usaron los egipcios en la construcción de sus pirámides y monumentos funerarios , los fenicios , los asirios , los árabes como elemento decorativo. Pero los griegos y romanos lo utilizaron poco en sus construcciones.Nuestros antiguos peruanos lo conocían con el nombre de PACHACH .Lo obtenían pulverizando las piedras yeseras cocidas y lo cernían en trozos de género y era usado mezclándolo con grava, con la cual formaban una especie de cemento , que les servia para emplearlo en sus construcciones.Actualmente el yeso tiene innumerables aplicaciones tanto en obras como en trabajos artísticos.

ESTADO NATURAL

El yeso se encuentra acompañando a otras sustancias, en los terrenos sedimentarios formados por evaporación de los lagos y mares en los sitios que antes estuvieron cubiertos por las aguas . El yeso se fué formando y depositando en grandes extensiones de terrenos , sobre todo constituyendo el piso interior del terciario.Se haya disuelto en las aguas selenitosas y en pequeña cantidad en las aguas del mar.En la naturaleza se encuentra agrupado bajo dos formas.

1.- ALGEZ O PIEDRA DE YESO

Llamado yeso dihidrato o sulfato de calcio bihidritado ,o yeso vivo o yeso crudo , o simplemente yeso , su formula es ( Ca So4 2H2 O ) y en su estado natural o puro esta compuesto de 79% de sulfato de calcio y 21% de agua ; su color es blanco o incoloro . Realmente se encuentra acompañado de impurezas tales como : la arcilla , sílice , oxido de hierro , caliza ,etc, las que le comunican coloraciones : amarillo , rojo , pardo , etc , tienen una densidad de 2.3 y su estructura es cristalina ; abundan en

terrenos sedimentarios , pudiéndose encontrar según sea su estructura en las siguientes variedades : yeso fibroso , espejuelo , en flecha , yeso sacarino , calizo , selenita . De los que se obtienen productos ( yeso cocido ) para distintos usos.

YESO FIBROSO.- Es puro , cristaliza en fibras sedosas , proporciona un magnifico yeso para mezclas y escayola. YESO ESPEJUELO.- Su estructura esta formada por vistosos cristales, con láminas delgadas y brillantes. El producto obtenido proporciona un buen yeso cocido para estucos y modelados.

YESO EN FLECHA.- Cristaliza en forma de puntas de lanza con el se obtiene al cocerse un yeso para vaciados de objetos delicados

YESO CALIZO.- o piedra ordinaria de yeso , contiene hasta un 12% de carbonato de calcio , de su cocción se obtiene un buen yeso de construcción , que endurece mucho después del fraguado.

YESO SACARINO ALABASTRO.- Es de estructura compacta ; cuando es de grano muy fino recibe el nombre de alabastro.

Es usado para decoración y escultura. Este alabastro se diferencia l del calizo por no producir efervescencia con los ácidos.

El alabastro es una piedra de yeso semejante al mármol blanco y de granulación cristalina se diferencia del mármol porque puede ser rayado con la uña por ejemplo la piedra de huamanga ( Ayacucho ) , es un alabastro.

YESO SELENITA O PIEDRA DE YESO , O YESO CRUDO.- Se le conoce también con el nombre de yeso ordinario . En la cual el yeso se encuentra en cristales grandes , formando rocas más o menos compactas , en capas con espesores de 20 a 30 cm. Es un mineral blando y fácilmente desmenusable , poco soluble en el agua y se raya fácilmente con la uña .

2.-PIEDRA DE YESO EN FORMA ANHIDRA O ANHIDRITA.- Constituido por sulfato de calcio anhidro . Su formula es Ca So 4 . Es de estructura compacta , el agua lo endurece con mucha lentitud y también lo absorbe rápidamente , convirtiéndose en sulfato de calcio bihidratado , aumentando su volumen en un 30 a 50% provocando trastornos o agrietamientos en los estratos que se encuentra. Su peso especifico es de 2.9 y de dureza superior a la del el Algez . Se emplea tal como sale de la cantera para la construcción de paredes y muros.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA PIEDRA DE YESO O YESO CRUDO O YESO VIVO.

-Es poco resistente a la intemperie.-Al estado puro es incoloro o de color blanco , variando su coloración , a gris o rojizo de acuerdo a las impurezas que contenga .-Constituye la base del yeso cocido.-Es una roca sedimentaria de escasa dureza. ( blanda ) y fácilmente des-

menusable.-Principalmente esta formada por sulfatos de calcio.-Se encuentra en la naturaleza con impurezas ; constituidas por: arcilla , arenisca , caliza , azufre , cloruro de sodio , linnita etc, -Cuando el yeso es mas impuro el color pasa a gris oscuro , pardo o

amarillo.-Este mineral puede ser rayado con la uña .-Su densidad es de 2.3 a 2.5 y es suave al tacto.

CLASES DE YESOS CRUDOS O VIVOS.

Los mas usados en la industria se pueden clasificar en dos grupos según la temperatura de cocción:

A.-SEMIHIDRATADOS.- Son aquellos que se obtienen por cocción de la piedra de yeso a temperaturas inferiores a 200°C se caracterizan porque su fragua es lenta , es decir su endurecimiento demora , se les conoce también como yesos suaves dentro de ellos tenemos :

-YESO DE PARIS.- Es de color blanco y uno de los mas puros que se preparan , de acuerdo a su composición química es un semihidrato cálcico Ca SO4 ½ ( H2O) Se emplea en osteología ; moldes; esculturas .

-ESTUCO O ESCAYOLA O ALABASTRO .- Es el de mejor calidad su color es blanco , su tiempo de fragua es de 15 minutos y en el tamiz de 0.21mm se retiene el 1% . Tiene las características de un yeso de Paris pero es menos fino se le emplea en Arquitectura , escultura ,medicina osteológica , decoración. -YESO BLANCO O DE EMPASTADOS.- Es el que debe quedar retenido entre el 1 al 10% en la malla de 0.21mm . Se caracteriza porque tiene impurezas naturales tales como arcillas y a veces es necesario agregarle ciertas sustancias para retardar su fragua debido a su plasticidad es

empleado en las construcciones sobre todo en empastados de paredes , techos y en el blanqueado.

-YESO NEGRO , GRIS U ORDINARIO.- Su color es gris y contiene impurezas se emplea en construcciones u obras que no queden al exterior ; en bóvedas , tabiques , etc . Su temperatura de cocción es de 130°C debiendo quedar retenido del 20 al 50% en el tamiz de 0.21 mm ( N° 70 ) .

B.-HIDRAULICOS.- Son los que se obtienen por cocción de la piedra de yeso a temperatura superior a 200°C . Se les conoce también como yeso de pavimentos o yesos duros , son de fragua muy lenta permaneciendo debajo del agua de 24 a 48 horas y en el aire 5 horas ( puede reducirse a media hora utilizando alumbre como acelerador ) . Se utilizan en pavimentos , pueden ser :

-YESO PARA PISOS.- Se obtienen deshidratando por completo la piedra de yeso . Son de fragua lenta se emplean principalmente en los países europeos para el terminado de pisos.

-YESO AL BORÁX , o AL ALUMBRE.- Se obtienen agregando a la piedra yesera el producto que les da el nombre . Se emplea en acabados exteriores a la intemperie ( yeso al bórax ) y en la fabricación de la marmolina ( yeso al alumbre ).

C.- YESOS ESPECIALES.- Son producidos mediante patente y a los cuales se les adicionan ciertas sustancias que les dan características especiales en su fabricación ( según patente ) dentro de ellos tenemos : yeso keene , yeso mármol , yeso sulfatado.

-YESO KEENE.-Es el semihidratado que sacado del horno se surmege de 6 a 8 horas en un baño de agua saturada de alumbre y luego se extiende al aire libre para que seque , se vuelve a cocer hasta que toda la masa se ha puesto al rojo oscuro , luego se deja enfriar , se muele y tamiza.

-YESO MÁRMOL.-Se le añade polvo finísimo de mármol .

-YESO SULFATADO.-Se le agrega sulfato de cobre , zinc , hierro , etc.

CANTERASPueden ser por cortes a cielo abierto o por el sistema de galerías ; en algunos casos la extracción de la piedra de yeso se facilita mediante el

empleo de explosivos de baja potencia ( entre ellos tenemos la dinamita y la pólvora de poco porcentaje ).En las canteras de yeso a cielo abierto tales como la denominada " CASA GRANDE " ubicada en el distrito de Morrope y explotada en forma manual , mediante picos , cuñas y lampas por la comunidad campesina de Morrope. La piedra de yeso se encuentra formando masas compactas y cristalinas , de color amarillento y debido a sus impurezas se encuentra cubierto por una capa de arena de 10 cm .La cocción se hace en forma rudimentaria , formando capas alternadas de piedra de yeso y leña , dura de 2 a 3 días y se deja enfriar por igual tiempo. En el mismo lugar es chancado para luego trasladarlo a los molinos . El almacenamiento se realiza en un deposito enclavado en el propio suelo.

DIAGRAMA DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DEL YESO

Comprende las siguientes etapas principales .-Extracción en cantera-Transporte y descargado en cancha -Almacén de piedra-Trituración-Cocción en los hornos-Molido del yeso-Cernido-Almacenaje-Envasado

1.-EXTRACCION.- Puede ser por cortes a cielo abierto o por galerías empleando para ello explosivos de baja potencia , o herramientas manuales obteniéndose trozos de material a los cuales se les conoce con el nombre de marquetas

2.-TRANSPORTE .- Puede hacerse mediante volquetes o camiones desde la cantera hacia la zona de almacenaje.

3.-ALMACEN DE PIEDRA.- Es el lugar donde se almacena el material transportado desde la zona de extracción

4.-TRITURACION O MACHAQUEO.- Para ello se emplean machacadoras de mandíbulas , machacadores de martillos y molinos de conos , o simplemente combas manuales

5.-COCCION.- El objeto es deshidratar la piedra de yeso y se puede hacer :A.-En contacto directo con el fuego o rudimentario ( huayronas ) En el Perú a los hornos rústicos se les denomina huayronas palabra que es derivada del quechua , en el que huayra significa viento . Como combustible se emplea la leña , el guano , petróleo , carbón de piedra etc.Estos pueden ser:-Por hornos fijos ( calderas o kilins ) -Por hornos rotatorios -Por hornos rústicos -Por hornos de cuba ( revestidos con ladrillos refractarios ) -Por horno de colmena ( son varios hornos juntos ) De los hornos anteriores se obtiene el yeso de construcción o común

B.-De fuego indirecto Pueden ser hornos. -De panadero ( semejante a los de panadería ) -Autoclaves ( son accionados por aire comprimido o vapor ) -Calderas ( es semejante al sistema anterior ) De los hornos anteriores se puede obtener los yesos especiales o selectos

6.- MOLIENDA O MOLIDO.- Es costosa y para ello se emplean los molinos de martillo, molinos desintegradores o los molinos giratorios . En algunas instalaciones modernas se emplean los molinos con los separadores de aire tipo ciclón con la finalidad de aprovechar la fuerza centrifuga

7.-CERNIDO.- En el caso de que no se utilicen molinos con separadores de aire , se debe hacer pasar el yeso por un tamiz volviéndose a los molinos el residuo y envasándose lo que pasa

8.-ALMACENADO.- Es recomendable usar el yeso en el menor tiempo posible , ya que si absorbe la humedad no fragua ; se almacena en silos o depósitos elevados protejidos de la humedad

9.-ENVASADO.- Los silos terminan en una tolva con mecanismos automáticos de envasado.

FRAGUA DEL YESO

La fragua es la propiedad que tienen todos los aglomerantes , y mediante la cual amasados con proporción conveniente de agua forman en un tiempo determinado pero relativamente corto una masa sólida y

suficientemente coherente que puede ser aprovechada para determinados fines. En el caso del yeso vivo la fragua se inicia desde el momento en que se le agrega agua para amasarlo , luego pasa por los fenómenos de disolución , transformación química , saturación y finalmente cristalización La fragua del yeso se puede retardar agregándole algunos productos orgánicos tales como : glicerina , harinas , azúcar , alcohol y cola de carpintero . En la industria se usa retardador a base de pelos , soda cáustica y cal viva ; la soda cáustica reduce el pelo a cola , y la cal actúa como secante.Como acelerador de la fragua se emplean el alumbre y la sal de cocina.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL YESO DE CONSTRUCCIÓN

-Es un mineral blando , fácilmente desmenusable-Su densidad es de 2.3 a 2.5 ; suave al tacto-No de puede dejar al aire libre por mas de 24 horas-Se adhier poco a las piedras y maderas , y oxida al hierro ,por lo

tanto cuando se quiere asegurar caña de guayaquil o materiales simi- lares deben emplearse clavos galvanizado o de zinc. .

-No debe usarse en construcciones a la intemperie , por lo que la hume- dad y el agua lo reblandece y degrada

-Es buen aislante del sonido ( acústico )

-Proteje a las maderas y el hierro contra el fuego , porque su dshidra- tación lenta absorbe calor en grandes cantidades y la capa deshidrata

por largo tiempo a las que están debajo.-Los yesos de mala calidad son de color amarillento , tardan mucho en

fraguar y se agrietan en los enlucidos.-El yeso bien cocido es de color blanco y de pastas untuosas, el poco

cocido es árido y no forma pasta trabada y el excesivamente cocido no forma pasta untuosa.

-El aumento de temperatura al fraguar es un índice de su calidad, a ma- yor elevación de temperatura , mejor calidad.

-Aumenta ligeramente de volumen al fraguar y endurecerse, lo que lo di- ferencia de las cales y cementos ; y no da lugar a fisuras de contracción.

USOS O APLICACIONES DEL YESO

1.-ESCULTURA: En maquetas y moldeados

2.-INDUSTRIA: Como elemento componente de algunos tipos de pinturas y en la fabricación del cemento temple.

3-AGRICULTURA: Como abono y desinfectante

4.-MEDICINA: En traumatología y odontología

5.-CONSTRUCCION: Tiene múltiples aplicaciones tales como : recubrimientos o estucados ( conocidos con los nombres de empastados o enlucidos ) , de los muros y techos o cielo - rasos ; detalles decorativos y en la manifacturas de piedras o elementos prefabricados..A.-RECUBRIMIENTOS O REVESTIMIENTOS O REVOQUES.- Son todos los materiales de protección o acabado con los que se cubren los parámetros externos o internos de cualquier elemento vertical u horizontal en una construcción. Dependiendo de el objetivo que se persiga , el yeso se utiliza en forma de mortero simple , bastardo y compuesto.El mortero Simple Se utiliza para revestir muros y relleno de bóvedas , también en cajas de seguridad generalmente interiores , debido a que el yeso con el calor despide vapor de agua o agua y por esta razón se le considera como material incombustible . La adición de un volumen de cal , igual al volumen de yeso en el agua es necesaria para obtener una pasta plástica y constituye el Mortero Bastardo cuya propiedad principal es su resistencia al intemperismo. Este mortero de fraguado mas lento , es mucho mas resistente y permite superficies más tersas y brillantes.La adición de cal a un mortero simple de yeso permite agregarle también material inerte en proporciones variables . El mortero resistente se designa con el nombre de Mortero Compuesto y constituye un material para protección de parámetros exteriores e interiores , ya que tienen las propiedades del mortero simple y las de mortero de cal.

B.-DETALLES DECORATIVOS.- Son empleados con fines arquitectónicos como los plafones falsos , cornisas , florones , altos y bajos relieves , frisos etc.

Plafones Falsos .- Son revestimientos adheridos a telas metálicas y sujetas a una estructura ligera de madera o perfil metálico que se apoyan en las vigas por cubrir .

Cornisas.- Son elementos decorativos que se localizan en la intersección de los muros y techos .

Florones.- Elementos que se colocan en los plafones para disimular las cajas de salida eléctricas.

C.-EN PIEDRAS ARTIFICIALES.- Se fabrican paneles baldosas , ladrillos y bloques que se utilizan en muros divisorios . Para ello se utiliza el yeso mezclado con diversos productos como vernaculita ( placas acústicas ) escorias , fisuras ( baldosas ).

CONSUMO DEL YESO POR METRO CUADRADO

DESCRIPCIÓN YESO POR m2

-Cielo raso de caña de guayaquil con estucado de yeso puro 15 Kg. -Empastado de cielo raso con yeso 13 Kg puro en superficie de techo aligerado -Empastado con pasta de yeso puro 7 Kg. aplicado sobre tarrajeo primario . Espesor 5mm

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Los yesos poseen las siguientes características :

-Grado de finura o molturación .- El yeso pasa la malla N° 14. No . menos del 4 0% , ni mas del 75% pasa la malla N° 100

-Volumen en seco : 1.2 m3 por 1000 k , de yeso vivo

-Tiempo de fragua: De 16 a 20 minutos para yesos de fragua rápida y 40minutos o mas para yesos de fragua lenta -Volumen de agua : Se considera el 60% del volumen del yeso vivo, como el necesario para preparar la pasta

-Volumen de la pasta : Se considera el 95% del volumen del yeso vivo.

RESISTENCIAS

-La resistencia mínima a la tensión a las 24 horas debe ser de 8 Kg/cm2

-A los 7 días para yesos cocidos a caldera la resistencia es de 16 Kg/cm2

-La resistencia a la compresión se considera de 80 Kg/cm2 ; para el yeso de construcción ; y de 180 Kg/cm2 . Para el de pisos.

MERCADO

El yeso se vende en bolsas de 12 , 15 , 20 , 35 o 40 Kg cada uno.

ING, E. MONTES B.

CAPITULO IV

LA CAL

El aglomerante cal es una sustancia pulverulenta amorfa de color blanco – amarillento que resulta de la descomposición de la roca caliza ( que es un carbonato cálcico o carbonato de calcio ) por acción del calor.

Ca CO3 + Calor CO2 + CaOCarbonato 900°C Anhídrido Cal vivade calcio carbónico

El carbonato cálcico se descompone , originando anhídrido carbónico y oxido de calcio o cal viva. El anhídrido carbónico es gaseoso y se escapa con los humos de la combustión , quedando , pues , como residuo de la combustión el oxido de calcio .

La piedra caliza es un carbonato de calcio que se encuentra en la naturaleza mezclado con otras sustancias , principalmente la arcilla , magnesio , hierro , azufre y otras impurezas que le comunican a la cal ciertas características peculiares.

Una vez calcinada la roca caliza , el residuo es la cal viva , en tanto que el anhídrido carbónico se ha escapado con los humos de la combustión,

La cal viva es un material muy inestable , ávido de agua con la que reacciona violentamente generando , en la reacción , temperaturas que alcanzan hasta los 160°C . El resultado de esta actividad química es el hidróxido de calcio o ,cal apagada.

DESCRIPCONLas piedras de cal o calizas naturales , casi nunca se encuentran puras , o sea en forma de carbonato cálcico , sino acompañadas de otros cuerpos extraños , principalmente arcilla , magnesia , hierro , azufre , álcalis y materias orgánicas , comunicándole a la cal , provenientes de aquellas , determinadas características.

El carbonato calcico se presenta , en la naturaleza en multitud de formas , siendo muy abundante. Se le conoce con los siguientes nombres.

Aragonito ; espato de IslandiaCalcita ; estalactitas y estalagmitasCaliza ; mármolCreta ; piedra litográfica, etcLa cal viva es una cal blanca , amorfa , muy inestable , pues posee gran avidez por el agua. Reacciona con el agua en la forma siguiente:

Ca O + H2O = Ca ( OH )2 + 160°CCal viva Agua Hidróxido de calcio Calor ( cal apagada )

Produciéndose hidróxido de calcio o cal apagada. La temperatura a que da lugar esta reacción es de unos 160°C.El hidróxido calcico es un cuerpo sólido , blanco , amorfo , pulverulento , algo soluble en agua . Disuelto en agua forma lo que se llama agua de cal.

CLASIFICACIONES DE LA CAL

Las distintas clases de la cal se pueden agrupar de la forma siguiente:

A.- POR ACCION DEL AGUA.- En - Cal viva ( ya descritas ) - Cal Apagada

B.- POR SU GRASURA.- es decir por las impurezas que tiene la piedra caliza.

-Cal grasa.- Se obtiene de una caliza que contiene hasta 5% de arcilla . Esta cal al apagarse forma una pasta ligosa y untuosa al tacto , lo que ha dado origen a su nombre.

-Cal árida.- Que procede de calizas que aun teniendo menos de 5% de arcilla contiene además oxido de magnesio en proporción superior al 10% . Es seca , no ligosa , no untuosa.

C.-POR SU CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

-Cal dolomítica.- Cuando la proporción de oxido de magnesio es superior al 25%.

-Cal hidráulica.- Es la proveniente de la calcinación de calizas que tienen mas del 5% de arcilla y proporciona un producto que además de los caracteres que poseen las cales grasas , pueden endurecerse y consolidarse bajo el agua.

D.-POR REFINAMIENTO INDUSTRIAL

-Cemento Grappier.- Formados por trozos sumamente calcinados , obtenido después del apagado de la cal hidráulica , el cual es molido constituyendo un material de cementación gracias al silicato de cal que contiene en grado mayor o menor.

-Cemento lafargo.- Usado en EE.UU. , siendo un producto similar al anterior.

En el mercado limeño se encuentra las siguientes clases de cal:

DE OBRA.- La mas barata , contiene impurezas y de color no blanco.

FINA.- Exenta de grumos o granos gruesos.

HIDRÁULICA.- Preparada para endurecerse en presencia del agua.

BLANCA FINA.- Usada en la preparación de revestimientos decorativos.

CAL VIVA.- Ya descrita

La cal se vende en bolsas de 12 , 15 , 30 , y 46 Kg.

CARACTERES

Es usual caracterizar una cal por lo que se conoce como su índice hidráulico ( I ) , que es la relación de la sílice y alúmina , a la cal y magnesia , de que esta formada:

I = Si O2 + Al2O3

CaO + MgO

Las distintas clases de cales y los cementos se ordenan en la forma siguiente : de acuerdo a su índice hidráulico y la proporción de arcilla contenida en la caliza primitiva.

MATERIAL % DE ARCILLA INDICE HIDRAULICO

Cal grasas o magra 0.5 0.10 Cal débilmente hidráulica 8.0 0.15 Cal medianamente hidráulica 15.0 0.30 Cal propiamente hidráulica 19.0 0.40 Cal eminentemente hidraúlica 22.0 0.50 Cal limite o cemento lento 27.0 0.65 Cal rápida 40.0 1.20

CALCINACIÓN DE LA CAL

1.-Por huayronas , pilas o montón.-En una zona de terreno igualado , se practica una excavación rectangular de 1.00 m de lado aproximadamente , y de otro tanto de profundidad ; este hueco que va ha servir de hornillo se conecta al exterior , por una zanja.

Sobre la excavación y haciendo de ella centro . Se forma la pila o montón , constituida por capas alternadas de piedra y combustible , que puede ser carbón vegetal, leña o ramas. Se levanta así un tronco de cono de unos 4.00 a

5.00 m de diámetro en la base ; 3.00 a 4.00 m en la coronación y de unos 3.00m de altura. Esta pila se cubre por una capa de arcilla mojada, arena y paja { de unos 6 cm de espesor , en total y que tiene por objeto evitar la perdida excesiva de calor. Antes de construir la pila se echa combustible en la zanja y en el hornillo , y después de construido el montón , se enciende el conjunto por medio del combustible arrojado en la zanja ; el fuego se transmite poco a poco a todo el conjunto

La calcinación dura mas o menos una semana , y se conoce que ha terminado por efecto de los gases que se desprenden acompañando al humo .Una vez enfriado el montón , es necesario separar a mano los trozos de cal , de las cenizas

2.-Por hornos intermitentes.- Se realiza en construcciones especiales , de ladrillos , adobes que constan de las siguientes partes: el cuerpo del horno , y la boca o tragante . Tienen 5.00m de altura , aproximadamente y son de sección circularSe forma una bóveda sobre el hogar con las piedras mas gruesas , y el resto del cuerpo se llena con caliza triturada . El combustible suele ser leña y a veces guano. La calcinación dura de 3 a 4 días y se aprecia que ha terminado por el descenso que sufre el material , en el cuerpo del horno.

3.-Por hornos continuos.- Están formados por construcciones de albañilerías , que semejan la disposición de 2 conos invertidos , unidos por sus bases . En estos en la parte inferior , además del hogar , se dispone de una abertura para extraer la piedra de cal a medida que es calcinadaComo estos son mas perfectos , casi siempre van revestidos interiormente con ladrillos refractarios

APAGADO DE LA CAL

En ingeniería , la cal se usa apagada , es decir , hidratada . Como ya hemos manifestado esta hidratación se realiza con un fuerte desprendimiento de calor , que ha veces llega a 160°C y se produce además un ruido característico, consistente en una especie de silbido o crepitar agudo.

Teóricamente el apagado de la cal viva solo requiere de volumen de agua equivalente al 35% del peso de la cal.En la practica se emplea mayor cantidad de agua de la indicada . y es usual que los albañiles apaguen un volumen de cal con 1:1/2 a 2 volúmenes de agua.

El apagado de la cal se puede hacer por los métodos siguientes

1.-APAGADO ESPONTÁNEO.- Es el que se realiza por el contacto natural de la cal con la humedad o vapor de agua del aire atmosférico , para facilitar esta acción se extiende simplemente la cal sobre una superficie plana resguardada de la lluvia . Para el apagado completo es necesario exponer la cal unos 3 meses.

El sistema tiene el inconveniente de que la cal absorbe además anhídrido carbónico, y se carbonata un poco , circunstancia dañina que comprenderemos mejor al ocuparnos de la fragua de la cal

2.-APAGADO POR ASPERSIÓN.- Se humedece la cal con una regadera o con un pulverizador , extendiéndola previamente sobre una superficie , en capas , que son sucesivamente regadas.

3.-APAGADO EN OBRAS.- El procedimiento empleado generalmente al pie de obra consiste en formar una pila o cono de arena. En cuyo eje se practica una especie de cráter , en el que se arrojan los trozos de cal viva . Luego se vierte sobre la arena un volumen de agua igual a 3 veces el de la cal.

Otro sistema también muy usual en los trabajos de albañilería , es echar la cal viva con suficiente cantidad de agua en cubetas o pozas impermeables , y después de apagada pasarlas por mallas o tamices , con el objeto de separar los trozos duros o impurezas.En estos casos se acostumbra apagar la cal 7 días antes de emplearla con argamasa , y 30 días antes cuando se le va a usar en revoques.

En algunos países solo se permite usar la cal que ha llegado viva al pie de la obra ; pero la experiencia demuestra que no hay inconveniente en emplearla apagada , transportada en forma de polvo a los trabajos , o sea que se ha apagado antes , pudiendo este plazo de preparación alcanzar hasta un periodo de 6 meses.

OBTENCIÓN DE LAS PIEDRAS CALIZAS

Como en el caso del yeso , la explotación de las canteras se puede hacer por cortes a cielo abierto , o por galerías . El tamaño de los trozos de rocas depende del sistema de calcinación ; y por consiguiente según sea este , será también el método de explotación de cantera , y el uso de la clase de explosivo.

EMPLEO DE LA CAL

-En el pintado de casas , como desinfectantes en los corrales , como material aséptico , en el control de moscas , en letrinas.-El mas importante en ingeniería , es para formar morteros , de los cuales nos ocupamos con detalles en uno de los capítulos del curso.

-Se le emplea como germicida para curar los árboles frutales.-Se usa también en muchas industrias , y así la minería consume alrededor de las cuatro quintas partes de la cal producida en nuestro país ; y de esta cantidad cerca de la mitad es utilizada como fundente en la oroya.

ESPECIFICACIONES

FRAGUA.- La cal tipo cemento rápido fragua entre los 5 y 10 minutos , la cal débilmente hidráulica demora entre 16 y 30 días para fraguar.

OTRAS ESPECIFICACIONES:

Otras especificaciones usuales son : el grado de finura , determinada en la pasta y el rendimiento de la pasta de la cal apagada . Para la determinación de la finura de una cal dada , se prepara una pasta con ella y lavándola a chorro sobre una malla N° 20 ; no mas de 15% de la masa , debe quedar retenida sobre la malla.

La cal debe ser cal hidratada normalizada.

En cuanto al rendimiento , se considera que una buena cal apagada debe dar pasta en la proporción de 2.4 Kg de pasta por cada kilo de cal.

Puede almacenarse hasta 2 meses sin problemas , hay que evitar que se moje.

MERCADOLa cal se vende entre nosotros , prácticamente viva . Se fabrica de dos clases ; una ordinaria , llamada cal de obra , que se vende en costales de 80Kg ; y otra de grano más fino ; y de color blanco uniforme , que se llama cal fina , y vendida en sacos de 60Kg.

También se venden en algunas ciudades del país , en sacos con 72Kg de peso .

HISTORIALa cal fue conocida en el periodo histórico que se denomina corrientemente “La antigüedad pero la cal hidráulica solo fue descubierta a principios del siglo XIX

En el Perú , a la piedra de cal se le llama iscu , y los aborígenes la obtenían quemando las calizas por el método de montón ó huayronas , que hemos revisado ; también para obtener cal quemaban conchas de moluscos , con leña y paja.En quechua , chancara quiere decir montaña de caliza.

Los antiguos peruanos mezclaban la cal con arena o con arcilla para obtener morteros que empleaban para revestimientos o tarrajeos y para construir muros rústicos de piedras no labradas.

Los hornos de cal se comenzaron a usar en lima muy poco después de fundada la ciudad ( 1535) , y ya en 1549 se encontraba en pleno funcionamiento uno de estos hornos establecidos en las vecindades del cerro que , años después , se llamo SAN CRISTÓBAL.

En los primeros años de la republica la cal que se consumía en arequipa procedía de una cantera llamada CALERA ubicada en la quebrada de YURA En la misma época , la cal consumida en Trujillo , provenía de canteras vecinas a ASCOPE, donde también se hallaban instalados los hornos para la quema de la piedra caliza. Esta piedra era de color gris azulado y se quemaba en pequeños hornos de leña , la cal apagada no sólo se transportaba a Trujillo sino también a Malabrigo , y algunas veces hasta el Callao.

CAL HIDRÁULICA

Como ya hemos expresado , la cal hidráulica , es aquella que además de las características de la cal grasa , que se endurece en el aire , posee la de fraguar o solidificarse bajo el agua , o en un medio húmedo. A todos los materiales que poseen esta propiedad se les denomina hidráulicos , en ingeniería , para distinguirlos de los otros que se llaman aéreos.

Se explica la fragua hidráulica de ésta cal , estableciendo que la cocción , en primer lugar se produce por una evaporación de agua de cantera , hasta los 700°C, en donde empiezan a descomponerse los silicatos que forman las arcillas ,y a los 900°C se descompone el carbonato cálcico .

A temperaturas mas elevadas reaccionan los productos resultantes : oxido de cal anhídrido silícico y alúmina , formándose los silicatos y aluminatos , cuyo conjunto constituye el aglomerante que se ha llamado cal hidráulica.

Lo que diferencia una cal de otra ,está pues en que la hidráulica se obtiene por cocción a mayor temperatura , y además como condición indispensable , en que las calizas que se emplean para fabricar la cal hidráulica contienen apreciable porcentaje de arcilla.

La calcinación y apagado de la cal hidráulica se realiza , en todo , semejante al de la cal grasa; pero con la circunstancia de que se llevan acabo con el mayor cuidado y refinamiento técnico , por tratarse de un producto mas fino.

De los residuos de la calcinación de las calizas , que dan cales hidráulicas , o sea de aquellos trozos que no se reducen a polvo , y que están formados por productos prácticamente vitrificados , se preparan los cementos grappiier; para lo cual se pulverizan convenientemente tales residuos . Estos cementos tienen también propiedades hidráulicas.

EVOLUCION EN LA FABRICACIÓN DE LA CAL HIDRÁULICA

A mediados del siglo XVIII , el ingeniero ingles Jhon Smeaton , tuvo que resolver el problema de encontrar un aglomerante que pudiera emplearse en la construcción del que mas tarde fue el célebre Faro de Eddystone , pues la cal que se conocía en esa época no poseía condiciones hidráulicas

. Después de una serie de experimentos descubrió que las calizas impuras , con proporción pequeña de arcilla , calcinadas en la forma que se usaba por entonces , producían una cal viva que , apagada , endurecía bajo el agua . Con ella construyo el faro mencionado.

Poco después , Parker aprovechando los descubrimientos de Smeaton , y calcinando las margas del Támesis , obtenía una cal hidráulica , a la que se le denominó cemento romano.

Por la misma época , Vicat realizo en Francia trabajos de investigación muy meritorios , sobres las cales hidráulicas , y en 1816 construyó el primer puente con el llamado cemento romano , sobre el río Dordoña .

Se había llegado así , en el desarrollo industrial de la humanidad , a las etapas preliminares que condujeron al descubrimiento del cemento Pórtland.

Ing, E.MONTES. B CAPITULO V

PUZOLANAS

DESCRIPCIÓN

Son sustancias , naturales o artificiales , que reducidas a polvo , y amasadas con cal , le proporcionan a ésta , propiedades hidráulicas.

CARACTERES

Las puzolanas naturales son tobas volcánicas , es decir polvos , cenizas o barros de origen eruptivo , que han tomado la consistencia de rocas deleznables .

Son en cuanto a su composición química , Silicatos alumínicos hidratados , análogos a las arcillas vitrificadas o cristalizadas . Las rocas presentan un color gris amarillento , rojizo o verdoso.

Para emplearlas se pulverizan simplemente las rocas originarias y se añaden a la cal en proporciones determinadas principalmente por la experiencia .

Las puzolanas artificiales se preparan calcinando arcillas o pizarras , a temperaturas Que van de 600°C a 900°C .

El producto de la calcinación se pulveriza y se emplea en forma similar a las puzolanas naturales.

USOS DE LA PUZOLANAS

El principal , en ingeniería , está en la propiedad ya indicada de dar hidraulicidad a las cales , pero también se le emplea para preparar algunos productos como el Poozolith , que estudiaremos mas adelante . En los casos en que se necesita una harina mineral , también se emplea las puzolanas; y por ultimo con ellas se fabrica el llamado cemento puzolánico.

HISTORIA

La palabra puzolana se deriva de puzzuoli , nombre de un yacimiento de esta roca , emplazado en la bahía de Nápoles , en las vecindades del volcán Vesubio . Este yacimiento fue explotado en la antigüedad por los griegos y romanos . Además de éstos , conocieron la propiedad de las puzolanas otros pueblos antiguos como la India , Egipto ,etc.

Entre las numerosas obras en las cuales los romanos emplearon la puzolana se pueden mencionar : el panteón de Agripa y los puentes de Nerón en Ancio y el de claudio en Ostia.

Las catacumbas romanas estaban perforadas en un macizo puzolánico.

ING. Enoch Montes B.

CAPITULO VI

.EL CEMENTO

HISTORIA

Antiguamente se designaba con el nombre de Cementos, a todas las sustancias con propiedades cementantes o aglomerantes.

Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y endurecerse bajo el agua , en virtud de la acción de éstos con los componentes.

Tales cementos se conocían en la antigüedad y aún se conservan en buen estado muchas construcciones hechas por los romanos , con estos materiales.

Antiguamente, estos cementos se componían de piedra caliza poco calcinada y mezclada en proporción de 25% a 75% con una toba volcánica , que se conocía con el nombre de puzolana , por razón de una de sus procedencias ( puzol , población cerca de Nápoles ).

Entre los primeros químicos e ingenieros que participaron en la introducción del nuevo cemento , son de mencionar :

J. SMEATON ( 1756 ) .- Fue un inglés encargado de construir el faro de Eddystone , en Inglaterra , observó que los aglomerantes empleados en su construcción provenían de las calizas arcillosas ; se inició prácticamente la historia del cemento.

BRY HIGGINS ( 1780 ) .- Hizo investigaciones sobre la cal , desde el punto de vista de su contenido de anhídrido carbónico.

Higgins , reconoció la necesidad de usar cantidades mínimas de agua e introdujo el uso de cenizas de huesos y cenizas de madera lixiviadas con cal

BERGMAN ( 1780 ) .- Químico sueco encontró hasta un 2% de manganeso , presente en ciertas calizas ; que al calcinarlas daban un buen cemento hidráulico.

JOSEPH PARKER ( 1796 ) .- Descubrió que podían fabricarse aglomerantes hidráulicos naturales , llamándolos cementos romanos , los cuales podían calcinarse del modo corriente.

El nombre de Cemento Romano , es porque su color amarronado se parecía , a los cementos de los antiguos romanos , hecho de caliza y puzolana.

J. VICAT ( 1818 ) .- Procedió a preparar cales hidráulicas , por 2 procedimientos . El mejor de los cuales decía ; era mezclar arcilla en ciertas proporciones con cal rica y calcinar la mezcla . Vicat a esta mezcla la llamó “ Cal Artificial calcinada 2 veces”

JAMES FROST ( 1818 ) .- Usaba 2 partes en peso de creta por una de arcilla ; al producto lo llamó “Cemento Frost” . En 1822 especifica una nueva patente , que fue mediante el uso de calizas o de margas corrientes o magnesianas , estando completamente libre de cualquier proporción de alúmina o tierra arcillosa que contenía del 9% al 40% de sílice o combinaciones de sílice y óxido de hierro , encontrándose la sílice en exceso y en un estado finamente dividido. Al producto obtenido de la calcinación de este material , lo llamó “Cemento Británico”.

JOSEPH ASPDIN ( 1824 ) .- Patentó por primera vez un producto que el llamó “Cemento Pórtland”.

Lo patentó dándole ese nombre por el parecido del color que adquiere después del fraguado con la piedra natural de la localidad inglesa de Pórtland.

Los primeros hornos para calcinar la piedra caliza , eran pequeños , verticales y de funcionamiento intermitente.

El primer horno giratorio , fue construido en los EE. UU , en 1889 tenía 25 pies de largo por 5 pies de diámetro.

CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS

Según la A.S.T.M. los cementos se clasifican en :

1.- Cementos Naturales

2.- Cementos Pórtland Artificiales 2.1.-Cementos Pórtland Puros -Tipo 1 : Normal -Tipo 2 : Modificado -Tipo 3 : De elevada resistencia inicial -Tipo 4 : De bajo calor de hidratación -Tipo 5 : Resistente a los sulfatos

2.2 .-Cementos Pórtland Adicionados -Puzolánico -Escoria 3.- Cementos Especiales Blanco Albañilería

CEMENTOS NATURALES

DEFINICIÓN

Es el material obtenido por la pulverización de las arcillas calcinadas o de otras rocas adecuadas a temperaturas de 1000° a 1,200°C de temperatura.

Se pueden añadir sustancias para regular el fraguado y la inclusión del aire después de la calcinación.

CARACTERÍSTICAS

Tienen cualidades intermedias entre las cales hidráulicas mencionadas y el cemento Pórtland que se definirá posteriormente.

USOS

Su uso se limita al igual que las cales hidráulicas , para la formación de morteros.

CEMENTO PÓRTLAND ARTIFICIALES

DEFINICIÓN ( ASTM )

Es el producto obtenido por molienda fina del clinker producido por una calcinación hasta la temperatura de fusión incipiente , de una mezcla íntima rigurosa y homogénea de materiales arcillosos y calcáreos , sin adición posterior a la calcinación de otros materiales excepto del yeso en cantidad no mayor del 5%.

Los cementos Pórtland artificiales pueden clasificarse en:

-Cementos Pórtland Puros ( o simplemente cementos Pórtland ) -Cementos Pórtland Adicionados

CEMENTOS PÓRTLAND PUROS

A este tipo de cementos , pertenece el Cemento Pórtland , el cual lo estudiaremos posteriormente

CEMENTOS PÓRTLAND ADICIONADOS

CEMENTO PÓRTLAND PUZOLANICO.- Es un producto obtenido por la pulverización conjunta de clinker Pórtland y puzolana , con la adición eventual de yeso natural . Tiene el mismo uso que el cemento Pórtland tipo I ; especialmente para obras que requieran resistencia a las aguas agresivas ( aguas de mar , aguas negras , etc) y en obras de concreto masivo debido a su bajo desarrollo de calor por su hidratación lenta.

Por lo general los cementos puzolánicos hidratan más lentamente que el tipo I; y por lo tanto requieren un periodo de curado más prolongado , sin

embargo su resistencia final es aproximadamente la misma que el cemento Pórtland tipo I.

CEMENTO PÓRTLAND ESCORIA.- Es el producto obtenido por la pulverización conjunta del clinker Pórtland y escoria de los altos hornos , con la adición del yeso . Tiene los mismos usos que el cemento Pórtland tipo I , especialmente en obras de concreto armado subterráneo , en obras expuestas a aguas agresivas y obras hidráulicas . Es conveniente usarlo en ciertos pavimentos y para la estabilización del suelo . De uso limitado en revoques y obras de pequeño espesor por lo que produce eflorescencias.

Este cemento se normaliza en 2 tipos, el tipo I P al cual se le adiciona de un 15% a 45% de puzolana y el tipo I PM que presenta un porcentaje adicional de puzolana menor del 15%.

NOTA.- En los casos de edificaciones se requiere efectuar un cuidadoso curado , impidiendo la desecación rápida especialmente en climas secos bajo condiciones de viento y exposición al sol . Así mismo , se requiere un curado eficiente y prolongado en los elementos con gran relación de superficie a volumen.

CEMENTOS ESPECIALES

Cemento Blanco.- Es el producto artificial obtenido por la calcinación a elevada temperatura , de una mezcla de materias primas naturales , calizas y arcillosas , exentas de hierro y otras materias colorantes , debidamente dosificadas y molidas hasta alcanzar un grado de finura adecuado , con la adición eventual de yeso natural Su elaboración requiere precauciones especiales para evitar contaminaciones.

Su resistencia es más baja que los cementos Pórtland ; y su costo es mayor .

Se usa en la fabricación de cementos coloreados , en elementos decorativos , en la fabricación de losetas y como pastas para fachadas.

Cemento de albañilería.-

Es un cemento hidráulico obtenido por la pulverización de uno ó más de los siguientes materiales : clinker Pórtland y materiales que aún careciendo

de propiedades hidráulicas o puzolánicas , mejoran la plasticidad y la retención de agua , haciéndolo apto para trabajos de albañilería.

La Norma ITINTEC 334.069 especifica los requisitos que debe cumplir .

CEMENTO PÓRTLAND

DEFINICIÓN

Cemento Pórtland es el producto resultante de la pulverización muy fina de Clinker ( o clinquer ) obtenidos calcinando a fusión insipiente una mezcla rigurosamente homogéneas de materiales calcáreos y arcillosos ; al clinker , no se le agrega ningún producto después de calcinado , con excepción de agua y yeso , pudiendo estar este último , a su vez calcinado o no.

El clinker es pues , una escoria , pero no se le da este nombre porque la idea de escoria presupone un residuo secundario de la calcinación , mientras que el clinker es el objeto primordial de ésta . El clinker se presenta en la forma de pequeñas esferas hasta de 2 cm de diámetro , y de un color gris negrusco.

DESCRIPCIÓN

El cemento Pórtland es un material pulverulento , higroscópico.

Es un polvo de color gris , más ó menos verdoso , de gran valor como material estructural , a consecuencia de alcanzar dureza pétrea después de ser amasado con agua ; es también un aglomerante hidráulico por excelencia.

El cemento es un material aglomerante que posee propiedades hidráulicas , es decir que mezclado con una cantidad conveniente de agua , forman un compuesto que puede endurecer tanto al aire como bajo el agua . Por tanto , los cementos pertenecen a las clases de materiales denominados “Aglomerantes Hidráulicos”

El cemento Pórtland . El cemento aluminoso. Los cementos metalúrgicos son típicos representantes de estos materiales : mientras , por el contrario no lo

es el yeso de estuco , pues aunque se endurezca con el agua , no resiste a una acción prolongada de este líquido , siendo soluble en ella.

Del mismo modo , la cal viva endurecida , es resistente al agua , pero dado a que su endurecimiento no se debe a la absorción de agua , sino del anhídrido carbónico , no pertenece al grupo de aglomerantes hidráulicos.

En el sentido mas amplio , la palabra “Cemento” indica cualquier clase de adhesivo . Pero , en construcción e ingeniería se llama cemento a una sustancia que unida a la arena y a la roca machacadas u otros tipos de áridos , forman una masa sólida . De esta manera se originan materiales como el hormigón , los morteros y diferentes clases de productos derivados del “Fibrocemento”.

El cemento puede ser un compuesto químico único , pero más es una mezcla.

Un tipo primitivo de cemento está representado por la cal apagada Ca (OH )2. Que todavía se usa juntamente con la arena para fabricar la argamasa ( cal y canto ) . Una pasta hecha mezclando cal apagada con agua y arena ; endurece gradualmente como consecuencia de la eliminación del agua y de la reacción, con el anhídrido carbónico , para producir carbonato de calcio ( CaCO3 ) . La arena no forma parte en la reacción.

El desarrollo de la resistencia mecánica es lento e irregular y la pasta no endurece si esta sumergida en agua.

Más importantes son hoy los cementos hidráulicos , entre los cuales el cemento Pórtland constituye el ejemplo más familiar . Cuando se le amasa con agua y un árido , fragua y se endurece , a causa de las reacciones químicas que se producen entre el agua y los compuestos presentes en el cemento . El fraguado y el endurecimiento no dependen del secado ni de procesos externos como la reacción con el dióxido de carbono de la atmósfera.

Ocurren no sólo si la pasta se deja al aire , sino también cuando se sumerge en agua . Con un buen cemento hidráulico , la resistencia mecánica es previsible , su desarrollo es uniforme y relativamente rápido.

El producto tiene baja permeabilidad al agua y es casi inalterable en ella , en condiciones normales : por tanto , el agua no destruye el material endurecido .

Los cementos hidráulicos más comunes , incluyendo por supuesto al cemento Pórtland , fraguan y endurecen al mezclarlos con agua a temperatura ambiente Algunos pueden usarse a temperaturas superiores .

Existen otros materiales , que actúan como cementos hidráulicos exclusivamente a altas temperaturas : un ejemplo de esta última clase es la

mezcla de cal con cuarzo finamente molido , que actúa como un cemento hidráulico si se amasa primero con agua y después se trata con vapor saturado a alta presión , en una autoclave.

DEFINICIONESExisten ciertos términos que precisan de una definición.

PASTA.- Es por ejemplo , la suspensión espesa que se origina al mezclar un cemento hidráulico con agua y arena en proporciones convenientes para que ocurra el fraguado . Este término se emplea igualmente para designar el material resultante en todos los estados del fraguado y endurecimiento aún después de haberse vuelto bastante rígido.

FRAGUADO.- Es el espesamiento inicial , que sucede normalmente en pocas horas.

ENDURECIMIENTO.- Es un proceso mas lento y origina las propiedades mecánicas . Con el cemento Pórtland a temperatura ambiente la resistencia mecánica aumenta en forma notable , al menos durante 2 años . Las reacciones que provoca el fraguado y el endurecimiento se describen conjuntamente como reacciones de hidratación.

AMASADO.- Este término se usa, a veces , para indicar la mezcla inicial del cemento con agua.

CURADO.- Significa dejar la pasta en reposo mientras se producen el fraguado y el endurecimiento , que pueden verificarse en diversas condiciones : al aire bajo el agua o el vapor saturado . Generalmente puede presumirse que la mayor parte de los áridos ( arena y piedra ) reaccionan con el cemento solo superficialmente.

MORTEROS.- Son pastas preparadas con cemento y agua en ausencia de áridos ( arena y piedra ).

Las determinaciones físicas o mecánicas , tales como resistencias se verifican normalmente en presencia de áridos.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO:

Los componentes principales del cemento Pórtland que se fabrica en el Perú , son los siguientes.

NOMBRE SIMBOLO FORMULA Silicato tricálcico C3S 3CaO SiO2

Silicato bicálcico C2S 2CaO SiO3

Aluminato trciálcico C3A 3CaO AL2O3

Ferrito Aluminato Tetracálcico C4AF 4CaO Fe2O3 AL2O3

Y las abreviaturas de los elementos componentes del cemento son como sigue:

NOMBRE FORMULA SIMBOLO

Oxido de Calcio CaO C Oxido de Aluminio AL2O3 A Oxido de Silicio SiO2 S

Oxido Férrico o Fierro Fe2O3 F Oxido de Magnesio MgO M

Los cuatro componentes mencionados anteriormente son los que determinan las características del cemento según el predominio de uno sobre el otro y así un cemento con un Silicato Tricálcico alto ( C3S ) posee una gran velocidad de hidratación . Un fuerte calor de hidratación le confiere al cemento resistencias mecánicas elevadas en las primeras edades.El Silicato bicálcico ( C2S ) , en cambio tiene una pequeña velocidad de hidratación , un calor de hidratación bastante más débil que el Silicato tricálcico y confiere al cemento buenos resultados mecánicos aunque a largo plazo.

El Aluminato tricálcico (C3 A) , posee una gran velocidad de hidratación hasta el punto de ser casi instantáneo , un calor de hidratación muy elevado y confiere al cemento algunas resistencia dentro de las 24 horas.

El Ferrito Aluminato Tetracálcico ( C4AF ) , también tiene una gran velocidad de hidratación , un calor de hidratación relativamente bajo y confiere al cemento una resistencia mecánica escasa o prácticamente nula , incluso le puede restar resistencia.

TIPOS DE CEMENTO PÓRTLAND

En la generalidad , todos los fabricantes de cementos en el Perú se rigen por las normas nacionales dados por el ITINTEC ( Instituto Nacional de

Normas Técnicas ) y por las normas de la A. S. T. M. (Sociedad Americana para la Prueba de Materiales ) . Estas entidades consideran 5 tipos de cemento.

TIPO I -NORMAL.- u ordinario . Para uso general de la construcción y cuando no se requiere de las condiciones especificas de los cementos tipos II , III , IV y V.

Este tipo de cemento es el más común y constituye más del 90% de la fabricación nacional , donde no se requiere que el cemento tenga propiedades especiales, tales como ataque de sulfatos del suelo o agua a una elevada temperatura ocasionada por el elevado calor de hidratación . Es empleado en la construcción de pavimentos y veredas, concreto armado para edificios, puentes, tanques y reservorios, alcantarillas, tuberías de agua, unidades de albañilería, etc.

Cuando el cemento Pórtland ordinario ( Tipo I ) va a estar expuesto al efecto de las haladas , se pude utilizar el tipo I – A.

TIPO I – A.-Es semejante al tipo I , excepto en que se le ha añadido un agente inclusor de aire.

TIPO MS.- Su dosificación es similar a la empleada en el cemento tipo I, pero su fórmula ha sido mejorada , a fín de que: resista a la agresión química, tenga mejor trabajabilidad, reduzca la permeabilidad, tenga mayor resistencia mecánica y aumente la durabilidad del concreto.

Es empleado en la construcción de cimientos, pisos y estructuras o en obras similares.

TIPO II.- Se usa también en construcción y cuando se requiere una moderada resistencia al ataque químico de los sulfatos o donde se requiere un moderado calor de hidratación (es importante cuando se trabaja en regiones calurosas) , como en la construcción de presas donde hay vaciados masivos de concreto, grandes pilares, estribos voluminosos o gruesos muros de contención.

TIPO II-A.- Debe usarse cuando son necesarias simultáneamente elevadas resistencias a la helada y al efecto de los sulfatos.

TIPO III.- Se utiliza en las construcciones en donde se requiere altas resistencias a tempranas edades (generalmente una semana o menos). Se usa cuando los encofrados o formas tienen que ser retiradas lo antes posible para otro uso o cuando la estructura debe ser puesta en servicio lo antes posible.

Este cemento produce un alto calor de hidratación, por lo cual es peligroso su uso en estructuras masivas.

TIPO IV.- Utilizado cuando es necesario un cemento con bajo calor de hidratación. Desarrolla resistencias a más largo plazo que el Tipo I o normal, se usa con estructuras masivas de concreto tales como grandes presas de gravedad, donde la elevación de temperatura resultante del calor generado durante el endurecimiento del concreto es un factor crítico.

TIPO V.- Cuando se necesita un cemento con alta resistencia a la actividad química de los sulfatos ( agua sulfatada ) . Se usa generalmente donde los suelos o aguas en contacto con la estructura tienen un alto contenido de sulfato . Además en la construcción de presas para hidroeléctricas , en pozos de petróleo , obras hidráulicas etc.

PROCESO DE FABRICACIÓN La fabricación del cemento es internacionalmente semejante , por lo que se puede hablar de un esquema básico para la manufactura del producto , diferenciándose unas fabricas de otras por el tipo de maquinaria que emplean y por disposición particular.

En el proceso general se puede tomar 2 sistemas de fabricación : la llamada Vía Seca o la llamada Vía Húmeda , de acuerdo a que las materias primas se homogenicen en seco o en agua , es decir que el elemento para mezclar las materias primas pulverizadas sean el aire o el agua.

En el proceso de fabricación se siguen las siguientes etapas:

a) Extracciónb) Trituraciónc) Secadod) Dosificación y moliendae) Silo de mezclaf) Cocción o Quemadog) Molienda del clinker

h) Despacho

DISCUSIÓN DE LOS PROCESOS

VÍA SECA VÍA HÚMEDA

-Es el proceso más antiguo -De más reciente creación -Elegido para materias primas -Adecuado para materias duras primas blandas -Ventaja: menor consumo de -Ventaja :permite mayor combustible en la calcinación. pureza de las materias primas, mezcla más ínti_ ma y homogénea a bajo costo. -Desventaja: mayor consu- mo de combustible en la calcinación.

DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS

A) EXTRACCIÓN

Debemos indicar previamente que los materiales básicos (arcilla y caliza ) son empleados para la obtención del crudo y los materiales correctivos ( óxido de hierro y arena ) permiten la dosificación correcta cumpliendo los requisitos mínimos en lo que se refiere a resistencia y estabilidad de volumen . Los materiales básicos son la caliza ( mineral de alto contenido de CaCO3 ) y la arcilla o pizarra ( mineral de alto contenido de sílice combinada principalmente con alúmina ) . Los materiales correctivos son la arena y mineral de fierro.

El método de explotación de la cantera de tembladera es de “tajo abierto” , que permite la formación de niveles , lo cual facilita la extracción controlada en cantidad y calidad.

B) TRITURACIÓN

Los materiales que se obtienen en los depósitos o en las canteras suelen tener tamaños grandes , a veces fragmentos de rocas que pueden pesar una o dos toneladas , esos materiales deben ser reducidos a menores volúmenes para ser procesados industrialmente . Para ello se procede a su trituración , generalmente empezando en la misma cantera , al romper los grandes pedazos de rocas , que se reciben de las fuentes de explotación. Los materiales pasan a una etapa de trituración primaria y son chancados a un tamaño máximo de 10 Cm para lo cual se utiliza una chancadora cónica . Algunas veces se utiliza la chancadora de mandíbulas y la de martillos .

Luego pasan a una etapa de trituración secundaria . Hasta obtener un tamaño máximo conveniente , que en la practica es de más o menos una pulgada.

Todo el movimiento de materiales es controlado desde el tablero central de control en donde se encuentra los controles de la chancadora.

PROCESO DE FABRICACIÓN POR VÍA SECA

C) SECADO

El secado de la caliza y arcilla se realiza en secadoras similares a los hornos rotatorios , sin recubrimiento interior , su largo es variable de 12 a 20 m ó más y su diámetro varia desde 1.20 m. a 2.0 m. se calientan usando carbón , petróleo o corriente eléctrica , desde su parte inferior o también se aprovechan los gases calientes de los hornos de calcinación.

D) DOSIFICACIÓN Y MOLIENDA

Para obtener un material que contenga la debida proporción de los óxidos necesarios para fabricar cemento , se requiere mezclar diferentes cantidades de materias primas provenientes de distintas fuentes . Esta etapa de dosificación resulta ser una de las más delicadas de todo el proceso y tiene que ser hecha bajo estricto control del laboratorio de la fabrica.

Cada material tiene su tolva , en su parte inferior se encuentra ubicada la balanza pesadora – dosificadora la cual es chequeada desde el tablero de control , lo que permite la máxima exactitud de los diversos pesos obtenidos en cada material.

La molienda de la caliza , arcilla , arena y fierro se realiza usando grandes máquinas rotatorias con cuerpos moledores metálicos en su interior , conocidos como molino de crudo (bolas de acero ) .

E) SILO DE MEZCLA O DE HOMOGENIZACIÓN

Sirve para almacenar el material pulverizado y actúa como recipiente de la mezcla de los componentes del crudo.

Para ello se aprovecha la acción de fluidización de los sólidos mediante la cual un material sólido puede ser tratado como si fuera líquido y por lo tanto es más operable y fácil de mezclar .

F) COCCION O QUEMADO

El material finamente molido , dosificado y homogenizado entra en los hornos para ser cocido, quemado o sintetizado . Los hornos son grandes cilindros horizontales , rotatorios de longitudes entre los 60 y 100 metros.

La rotación y una leve inclinación de su eje hacen que el material se desplace por su interior llegando hasta la punta opuesta de la entrada.

Allí se encuentra el quemador de petróleo que proporciona una temperatura ligeramente superior a los 1400°C . El material que sale del horno es de color pardo oscuro en forma de granos de diversos tamaños y se conoce con el nombre de CLINKER ; el cual es una piedra artificial.

El clinker al salir del horno ingresa al enfriador horizontal, máquina que además de lograr el enfriamiento rápido del clinker, permite finalizar las reacciones químicas que no han terminado en el horno.

G) MOLIENDA DEL CLINKER

Una vez enfriado el clinker se procede a molerlo en grandes molinos rotativos , añadiendo simultáneamente una pequeña cantidad de yeso ( aproximadamente 5 % ) . Para controlar el tiempo de fraguado del cemento.

H) DESPACHO

El material resultante de la molienda de clinker y yeso es el producto final de la fabricación y al cual llamamos CEMENTO , que se almacena en silos desde donde se puede despachar en sacos de 42.5 Kg. o a granel.

PROCESO DE FABRICACIÓN POR VÍA HÚMEDA

Mediante este proceso las materias primas después de haber sido molidas separadamente , se dosifican y mezclan , amasándolas con mucha agua ; el lodo así formado pasa a los hornos.

Como ya se ha dicho el producto resultante de la calcinación en los hornos se llama Clinker. Estos hornos pueden ser verticales o fijos , e inclinados o giratorios.

ALMACENAMIENTO EN OBRA

-El cemento almacenado debe mantenerse seco.

-Debe tenerse cuidado con el agua o la humedad del suelo , es preferible construir un tabladillo a manera de separar las bolsas del suelo.

-Deberá evitarse que la humedad del ambiente , tal como la brisa marina y garúa impregnen las bolsas.

-Para evitar la humedad del ambiente , las bolsas deberán almacenarse juntas dejando la menor cantidad de vacíos entre ellas y cubriéndolas con bolsas de plástico o bolsas vacías.

-En climas lluviosos el cemento deberá almacenarse en recintos cerrados libres de la humedad.

-Las rumas de bolsas no deben tener más de 10 colocadas unas sobre otras.

-El tiempo de almacenamiento debe ser tal que no permita los riesgos de prehidratación e inicio de fraguado , fenómeno que se manifiesta como endurecimiento del material , en estos casos su uso estará supeditado a la verificación en el laboratorio de sus propiedades iniciales.

ENSAYOS DEL CEMENTO PÓRTLAND

1.- PESO ESPECÍFICO (P.e)

El peso específico de los cementos Pórtland varía de 2.9 a 3.15 , generalmente es mayor que 3.0 , actualmente no se le da mucha importancia.

Para medir el peso específico , se utiliza el densímetro de Le Chatelier.

PROCEDIMIENTO

a) Se vacía una cantidad de kerosene en el densímetro.

b) Se pesa con cuidado una cantidad de cemento previamente desecada , se vierte en el densímetro y se envasa con una división.

c) Se trata de desaparecer los vacíos de la mezcla , pudiéndose encontrar la diferencia de volúmenes.

Peso del cemento usado ( gr. )P. e = -----------------------------------------

Volumen desalojado ( Cm3 )

2.- FINURA DE MOLIDO

Para medir la finura del cemento Pórtland se utiliza el aparato de Blaine y la malla N°325 ( 44mm. ).

Con el aparato de Blaine lo que se determina es la superficie específica . Utilizando el método de la permeabilidad al aire que tiene por fundamento medir la velocidad de aspersión del aire a través de una pastilla de cemento ligeramente comprimida. El aparato consta de una cápsula donde se coloca la pastilla que se pone en una rama del tubo en U . En el que se produce una aspiración de aire, midiéndose con un cronómetro el tiempo que demora en pasar el líquido, lo que origina la aspiración.

La superficie específica es mayor , cuando más fino es el aglomerante y ofrecerá mayor dificultad al paso del aire.

Es requisito para los cementos tipos I , II y V una superficie específica de 2,600 cm2 / gr. y para el tipo IV y el puzolánico 2,800 cm2 / gr. mínimo .

Para el cemento tipo III no hay especificaciones.

3.- TIEMPO DE FRAGUADO Fragua inicial.- indica un aumento relativamente brusco de la cohesión de una pasta de cemento , acompañado de una elevación de temperatura.

Es el tiempo que fija la puesta correcta en obra de los concretos o morteros.

Fragua final.- indica el tiempo en que la pasta de cemento deja de ser deformable y se transforma en un bloque rígido . Las resistencias mecánicamente de este bloque crecen regularmente con el tiempo ( endurecimiento ).

Se determina mediante las agujas de Gillmore o las de Vicat.

Más utilizada es la de Vicat, se realiza llenando un molde troncocónico de pasta de consistencia normal ( 500 gr. de cemento + 25- 30% de agua amasados durante 2.5 minutos ) de 80 y 90 mm. de base y de 40 mm. de altura.

Se establece que el fraguado inicial ha ocurrido cuando el agua dejara caer sin velocidad , se introduce una cantidad menor ó igual a 35mm. en el molde a intervalos iguales de tiempo ( 30 seg. ).

El fraguado final se determina cuando la aguja penetra 5mm.

El tiempo de fraguado por el método de Vicat es :- Inicial.- de 45minutos mínimo para todos los cementos - Final.- de 8 horas como máximo , a excepción de el cemento puzolánico

y el de escoria que es 7 horas como máximo.

Los factores que influyen en la duración del fraguado son : la composición química , la finura , el contenido de agua y la temperatura

4.- ESTABILIDAD DE VOLUMEN

Expresa la expansión y contracción de los morteros de cementos sometidos a altas temperaturas y presiones.

La variabilidad de volumen generalmente se atribuye a la presencia de cal libre después del fraguado inicial del mortero o concreto. Esta cal absorbe algún tiempo después , desarrollándose una fuerza expansiva ( aumento de volumen ) . Se utiliza un autoclave ( que es una caldera de alta presión ) para acelerar el proceso expansivo indicando la bondad o la mala calidad del cemento a éste respecto.

Se especifica para los cementos tipo I , II , III , IV y V un máximo de 0.80% de expansión ; para el cemento puzolánico 0.50 y para el escoria 0.2 %

5.- RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Se moldean cubos compuestos de 1 parte de cemento y de 2.75 de arena graduada de Ottawa , más 2.04 de agua . La dimensión de los cubos es de 2 pulgadas . Después de moldeados y apisonados se deben curar en la humedad durante un día y luego en agua hasta que se prueben , las pruebas se efectúan a los 3 , 7 y 28 días .

Tipos de cemento I II III IV V Puzolánico Escoria1 día Kg/cm2 mínimo 1203 días Kg/cm2 mínimo 85 70 210 85 84 7 días Kg/cm2 mínimo 145 125 55 105 145 14828 días Kg/cm2 mínimo 245 245 140 210 240 246

6.- CONTENIDO DE AIRE

Los cementos pueden hacerse con aditivos que producen la inclusión de aire . El ensayo consiste en encontrar el peso teórico de un volumen dado , calculando con los pesos específicos y los volúmenes de los componentes y comparar este peso con el peso real.

Peso teóricoC. Aire = -------------------- Peso real

Se especifica para el cemento puzolánico y el escoria el 12% como máximo de inclusión de aire ( ITINTEC ) , el ASTM específica igual cantidad para los cementos puros.

7.- ANÁLISIS QUÍMICO

Este análisis consiste en un grupo de procedimientos de prueba por el que se determina cuantitativamente los óxidos , análisis y residuos de cemento . La química de los cementos es una cuestión complicada , por lo que es indispensable personal especializado para ejecutar estos análisis con competencia.

CEMENTOS FABRICADOS EN EL PERÚ

FABRICA UBICACIÓN PROCESO DE TIPOS DE MERCADO VÍA CEMENTO ATENDIDO

Cementos Atocongo Seca Tipo I Lima, Ica, CallaoLima S.A Puzolánico y AncashEl Sol

Cement Pacasmayo Seca Tipo I y V Amazonas,

Norte Cajamarca Pacasmayo Libertad, S.A Lambayequ Piura, Tumbes y Ancash

Cemento Tarma Húmeda Tipo I,II,V Lima, Callao,Andino S.A Junín, Huanuco Huancavelica, Pasco, Loreto, San Martín, Ayacucho

Cemento Yura Húmeda Puzol. ArequipaYura S.A (Arequipa ) Tipo I Moquegua Tacna Apurimac

Cemento Juliaca Seca Tipo I Cuzco Sur S.A (Puno) Adicionado Puno Apurimac, ( I-IV ) M. de Dios Moquegua Tacna

EL CEMENTO EN EL PERÚ

La introducción del cemento en el Perú se inicia en la década de 1860 . En efecto , en 1864 se introdujo en el Arancel de Aduanas , la partida correspondiente al denominado “Cemento Romano” , nombre inapropiado que designaba un producto con cualidades hidráulicas desarrollado a inicios del siglo.

En 1869 se efectuaron las obras de canalización de Lima , utilizando este tipo de cemento . En 1902 la importación de cemento fue de 4,500 TM . Posteriormente , en 1904 , el ingeniero Michel Fort publicó sus estudios sobre los yacimientos calizos de Atocongo , ponderando las proyecciones de su utilización industrial para la fabricación de cemento . En 1916 se constituyó la Compañía Peruana de Cemento Pórtland para la explotación de las sancionadas canteras.

Las construcciones de concreto con cemento Pórtland se inicia en la segunda década del siglo con elementos estructurales de acero , como el caso de las bóvedas y las lozas reforzadas de la Estación de Desamparados y la antigua casa Oechsle . También en algunos edificios del Jr. De la Unión . A partir de 1920 se generaliza la construcción de edificaciones de concreto armado , entre ellos los aún vigentes: Hotel Bolívar , Sociedad de Ingenieros , club Nacional , el Banco de Reserva , la Casa Wiesse y otros . Asimismo , de efectúan obras hidráulicas , la primera de ellas la Bocatoma del Imperial , construida en 1921 , empleando 5,00 m3

de concreto.

En el período 1921 – 1925 se realizan importantes obras de pavimentación de Lima , dentro de las que debemos incluir la antigua Av. Progreso , aún en servicio con la denominación hoy de Av. Venezuela.

Los primeros reglamentos normativos que consideran el empleo de concreto son el Reglamento de Urbanización de 1924 y el Reglamento para Proyecto de Puentes , que incluye especificación del cemento , dictado en 1928.

LA INDUSTRIA DEL CEMENTO

La industria peruana de cemento inicia su actividad productiva en 1924 con la puesta en marcha de la planta Maravillas , propiedad de la Compañía Peruana de Cemento Pórtland . Hasta mediados del siglo el consumo en otras regiones fue muy reducido , abasteciéndose mayormente por la importación . En 1955 inicia la producción Cemento Chilca S.A , con

una pequeña planta en la localidad del misma nombre , pasando posteriormente a formar parte de la Compañía Peruana de Cemento Pórtland.

El monopolio que de hecho existía en el país en el sector cemento , centralizado en la región capital , fue roto con la formación de dos empresas privadas descentralizadas : Cemento Pacasmayo S.A en 1957 y Cemento Andino S.A en 1958 . Posteriormente la empresa capitalina instaló una pequeña planta en la localidad de Juliaca , que inició la producción en 1963 , denominada en la actualidad Cemento Sur S.A y en 1956 se crea la fábrica de Cemento Yura S,A. En Arequipa.

El Perú ocupa el sexto lugar en la producción de cemento en Latinoamérica , luego de México , Brasil , Argentina , Colombia y Venezuela.

La producción de cemento alcanza su máximo en 1980 , decreciendo posteriormente por la paralización de la exportación principalmente en el Ecuador durante 1982.

En años anteriores , además de Ecuador , se ha exportado cemento a EE.UU. , Argentina y Chile.

DISTRIBUCIÓN GEOGRAFICA

Las plantas se encuentran ubicadas en lugares que permiten una racional distribución del producto , de manera que los costos de transporte no gravan exageradamente al usuario.

Cemento Norte Pacasmayo S.A. Se asienta equidistante de 3 valles de gran producción agropecuaria , que han originado la prosperidad de las ciudades de Chiclayo , Trujillo y Piura . Su medio de acción incluye también Tumbes y Cajamarca, la ceja de selva , llegando a Chimbote por el sur.

Cemento Lima S.A. atiende el mercado de la gran Lima , alcanzando por el sur hasta Ica y por el norte parte del departamento de Ancash.

Cemento Yura contribuye a satisfacer los requerimientos del departamento de Arequipa así como los vecinos de Cuzco , Tacna y Moquegua.

Cemento Sur , ubicado en Puno , cubre el altiplano incluyendo parte de los departamentos de Cuzco y Arequipa.

Cemento Andino S.A. sirve al importante desarrollo dela Sierra Central , la región de la selva y parte del departamento de Lima..

Las fábricas de cemento que comprenden dentro de un radio de 30 Kms , a las más importantes colectividades urbanas y rurales del país , permitiendo el transporte eficiente.

LA INDUSTRIA Y EL MERCADO

El desarrollo de la industria del cemento en el Perú y el incremento de su capacidad instalada , han tenido como una de sus metas el satisfacer convenientemente los requerimientos de la construcción en todo el país . Las ampliaciones se han efectuado progresivamente , a manera de mantener la productividad y minimizar la capacidad ociosa ; de las propias empresas.

El consumidor cuenta con una amplia gama de cementos normalizados ; los tipos Pórtland I , II y V y los Pórtland puzolánicos tipos IP y IPM , diferentes plantas productoras .

NORMALIZACIÓN Y CONTROL DE CALIDAD

Todas las empresas de cemento han incorporado en su proceso , avanzados criterios de control de calidad . Las especificaciones internas permiten obtener productos de elevadas características , que exceden los niveles normalizados.

Las plantas cuentan con modernos laboratorios para ensayos y análisis de las materias primas calcáreas , yeso , clinker y cemento . También , en muchos casos , poseen equipos para determinaciones sobre petróleo y refractarios.

Los procesos de ensayo de rutina de carácter químico , físico y mecánico se ejecutan paralelamente a técnicas modernas como son la difracción de rayos X , la absorción atómica y la espectrofotometría.

Las normas vigentes para le industria del cemento fueron adoptadas al inicio de la década del 60 por el INANTIC , según las recomendaciones de la Comisión Panamericana de Normas Técnicas , COPANT , organismo de la ISO.

Estas especificaciones han sido y son revisadas periódicamente por el ITINTEC , organismo oficial que reemplazó al INANTIC.

La industria del cemento cumple también desde un inicio con las normas de la Asociación Americana de Ensayo de Materiales , ASTM.

ASOCEM , ha organizado 8 programas de ensayo ínter laboratorios , en años sucesivos , con el propósito de verificar el grado de adecuación de la norma , la dispersión estadística admisible de los resultados de ensayo y permitir el autocontrol de los laboratorios participantes . En este programa han participado todos los laboratorios de las empresas de cemento , los del sector público y de las universidades.

DESARROLLO TECNOLÓGICO

La industria del cemento ha incorporado de manera oportuna los nuevos avances tecnológicos obtenidos a nivel internacional , lo que ha sido redundado no sólo en el mejoramiento de la productividad sino también además en su aporte a la economía nacional.

Es así que los procesos de fabricación por vía húmeda , instalados inicialmente para obtener la mejor calidad del producto , en Cemento Norte Pacasmayo S.A . y Cemento Andino S.A. , fueron transformados al proceso seco , cuando las nuevas técnicas de homogenización en silos garantizaron mayor calidad.

Asimismo , en la década del 60 se incorporó el proceso de precalentamiento del crudo por suspensión en los gases residuales del horno , técnica

introducción en 1950 y que había demostrado su conveniencia en el lapso transcurrido.

El proceso de calcinación , que permite optimizar la producción del horno , fue adoptado en la década del 70 , por primera vez en América por Cementos Norte Pacasmayo S.A. y luego por Cemento Yura S.A. y Cementos Lima S.A. Esta técnica había comprobado previamente su efectividad en 10 plantas en Japón y otros países .

El nivel de desarrollo tecnológico de la industria peruana de cemento es comparable con el alcanzado por los países de mayor desarrollo.

También la industria del cemento adoptó las más modernas técnicas en el proceso de molienda de crudo y clinker . Cemento Andino en 1963 instaló molinos secadores para la molturación del crudo aprovechando los gases

del horno. También en esa década las empresas introdujeron molinos de clinker de circuito cerrado , para mejorar la finura , eliminar el riesgo de falso fraguado , incrementando además la potencia de los motores . Se puede señalar que en 1970 el molino incorporado por Cementos Lima , con una capacidad de producción de 120 T/ hr. Era el más grande de América .

AHORRO DE ENERGÍA

La industria del cemento mantiene una situación de avanzada en el campo del ahorro de energía . Habiendo aplicado una política de innovación tecnológica , acorde con la realidad nacional , modificó en la década del 60 los procesos de fabricación por vía húmeda , anteriormente de gran eficiencia , pasando al sistema seco . También en esa época , Cementos Norte Pacasmayo , Cemento Andino y Cementos Lima adoptaron los sistemas de prehomogenización y de intercambio de calor aprovechando los gases de salida del horno , y optimizaron el proceso de molienda . De esta manera , la denominada “crisis de energía” encontró a la industria en mejorable situación con los más altos niveles internacionales de eficiencia técnica.

Merced a diversas investigaciones propias , la industria mejoró la molienda del crudo y obtuvo logros en el ahorro energético en los hornos.

INGENIERÍA BÁSICA

Todas las ampliaciones realizadas en los últimos 20 años por las compañías cementeras han sido llevadas a cabo haciendo uso de las más modernas tecnologías y el diseño e ingeniería básica aplicados han sido de origen nacional .

La ingeniería nacional ha logrado así , en estas ampliaciones lo siguiente :

- Un mejor componente nacional en la construcción de las plantas .- Ventajas en la negociación y adquisición de tecnologías extranjeras.- Eficiencia en el desegregado de paquetes tecnológico.- Reducción del costo de inversión por unidad productiva , disminuyendo

el costo fijo y permitir por lo tanto competir con otras plantas latinoamericanas.

- Preveer diseños que faciliten económicamente futuras ampliaciones.

EXPECTATIVAS AL FUTURO

La actividad empresarial desarrollada en la industria , el alto nivel tecnológico alcanzado y la capacidad de respuesta de técnicos , trabajadores y empresarios a los requerimientos de la construcción nacional , aseguran la contribución firme y eficaz de la industria del cemento al desarrollo económico social del pais.

CEMENTOS NATURALES

DEFINICIÓN Es el material obtenido por la pulverización de las arcillas calcinadas o de otras rocas adecuadas a temperaturas de 100° a 1,200°C de temperatura.

Se pueden añadir sustancias para regular el fraguado y la inclusión del aire después de la calcinación.

CARACTERÍSTICAS

Tienen cualidades intermedias entre las cales hidráulicas mencionadas y el cemento Pórtland que se definirá posteriormente.

USOS

Su uso se limita al igual que las cales hidráulicas , para la formación de morteros.

CEMENTO PÓRTLAND ARTIFICIALES

DEFINICIÓN ( ASTM )

Es el producto obtenido por molienda fina del clinker producido por una calcinación hasta la temperatura de fusión incipiente , de una mezcla íntima rigurosa y homogénea de materiales arcillosos y calcáreos , sin adición posterior a la calcinación de otros materiales excepto del yeso en cantidad no mayor del 5%.

. CAPITULO VII

ARIDOS

Áridos son los materiales inertes que entran en la composición de morteros y concretos; pero no experimentan cambios de estructura química, al formar parte de aquellos compuestos.

De acuerdo con sus dimensiones; se les clasifican en:Áridos finos y áridos gruesos. También agregados finos y agregados gruesos.

ARENAS

DEFINICIÓN.- es el conjunto de partículas o granos de rocas, reducidos por fenómenos mecánicos o químicos, naturales acumulados por los ríos y corrientes acuíferas en estratos aluviales y médano que se forman por descomposición; ó al conjunto de piedras producidas por acción mecánica artificial. Las primeras son las arenas naturales; y las segundas, las arenas artificiales.

CLASIFICACIÓN POR PROCEDENCIA

De río, llamadas también dulces“playa de mar, ó saladas, ”, “mina o de banco” De duna, artificiales

CLASIFICACIÓN QUÍMICA

Según la composición de los minerales, las arenas pueden ser:

Silíceas, graníticas Calizas o calcáreas; y arcillosas

Silíceas.-son aquellas en las que predomina el silicio

Las graníticas.. Provienen de las rocas de esta especie, son buenas cuando presentan abundancia de cuarzo.

Calizas o calcáreas.-Son buenas siempre que sean suficientemente duras.

CLASIFICACIONES GRANULOMÉTRICAS

La siguiente es la clasificación propuesta por la Sociedad de Ingenieros del Perú.

Arena flor de roca 0.005 á 0.05mm. Arena fina 0.05 0.05mm.Arena gruesa 2.0 5.0 mm

En el concreto de cemento Pórtland, el agregado fino es el material que pasa una criba de vacíos de ¼”, ó sea la N°4.

En los análisis granulométricos de las arenas, se dibujan coordenadas rectangulares, en las cuales las abscisas representan los diámetros de las aberturas de las Cribas , las ordenadas, los porcentajes en peso que pasan el diámetro correspondiente. Estos análisis se llama coeficiente de uniformidad, la relación del diámetro de las partículas que pasan la ordenada 60%, al diámetro de las partículas que pasan la ordenada 10%. Según lo anterior se acepta lo siguiente:

Arena gruesa 5.2 ó más de coeficiente de uniformidadArena media 4.2 ó más de coeficiente de uniformidadArena fina 2.2 ó más de coeficiente de uniformidad

En los trabajos de concreto , se considera como buena una arena que tiene hasta 4.5 de coeficiente de uniformidad.

La calidad de las arenas tienen una gran importancia en la calidad de las mezclas, morteros y concretos que se preparan con ellas, por eso antes de utilizarla se le debe practicar un rápido examen sobre los siguientes puntos:

a) PUREZA: El contenido aceptable de impurezas en la arena de construcción es el 10% de su peso como máximo. En la obra esta determinación de calidad de arena se hace de la siguiente manera:

El contenido de tierra se evalúa al introducir la mano en la arena . La mano debe salir limpia , sin tierra pegada.

El contenido de sal se detecta cuando al sacar la mano de la arena y tocarse la lengua con el dedo, el sabor no es salado.

El bajo contenido de mica se visualiza cuando al tirar la arena al aire o ponerla contra el sol no brilla en demasía.

El contenido de carbón así como la materia orgánica y otros elementos finos se determinan que están en exceso cuando el color de la arena es muy oscuro y no es el color gris plateado característico de la arena pura.

b) HUMEDAD: La cantidad de agua es determinante de la calidad de las mezclas porque cuando el agua está en exceso la mezcla se vuelve peligrosamente débil . Por está razón debe examinarse , al menos estimativamente, la cantidad de agua que se le está añadiendo a la mezcla a través de la humedad de la arena, teniendo en cuenta que para efectos de la dosificación de las mezclas un volumen de una arena saturada no es igual a una arena seca.

El la obra la humedad de la arena se estima de una manera práctica cuando se toma en la mano un puñado de arena y sucede lo siguiente:

-Que la arena fluya libremente entre los dedos, lo que quiere decir que la arena está seca

-Que la arena produzca en la mano una sensación de humedad, pero sin embargo no se observa humedad en la palma de la mano; que quiere decir que la arena tiene un contenido de aproximado de humedad de 2% .

-Que además de sentir la sensación de humedad deje la marca de humedad en la palma de la mano; quiere decir que la arena está húmeda y que su contenido es alrededor de 4%.

-La arena destila agua . Quiere decir arena muy húmeda con el 6% de humedad aproximadamente.

-Hay que considerar también que la absorción de humedad por parte de la arena rara vez sobrepasa el 3% de su peso.

C) FORMA Y TAMAÑO DE LOS GRANOS: Suponiendo que todos los granos de la arena sean iguales tanto en su forma como en tamaño, los vacíos que se forman entre ellos serian vacíos grandes y para llenarlos se utilizará mayor cantidad de granos más pequeños de aglomerantes. En cambio si la arena está

compuesta de granos grandes y granos pequeños a la vez que granos alargados, redondos etc, los vacíos que dejan los granos grandes van a ser llenados por los granos chicos de arena y de esta forma la mezcla será más compacta sin utilizar mayores cantidades de aglomerantes.

El tamaño de los granos también es un factor importante para la resistencia de las mezclas. Las arenas de granos muy pequeños, es decir las arenas finas, dan origen a las mezclas menos densas y por lo tanto más débiles . Las arenas gruesas por lo contrario forman mezclas compactas y por lo tanto más firmes y resistentes.

La razón de este resultado radica en que es más difícil que un grano pequeño de arena sea envuelto totalmente por los granos de aglomerante que un grano grande de arena.

d) PESOS.- El peso específico de la arena varía según su composición mineralógica entre 2.50 a 2.80 . Asi se tiene por ejemplo: arenas cuarzosas, 2.65 ; arenas dolomíticas , 2.65 – 2.75 ; arenas calcáreas , 2.60 2.70 ; pero se puede tomar el valor de 2.65 como un promedio general.

En las prácticas se usan las siguientes cifras como pesos unitarios .

Arenas secas de 1,400 a 1,700 Kg/m3

Arenas húmedas de 1,700 a 1,900 Kg/m3

Estos pesos son para arenas compactas; pero la arena seca y suelta puede disminuir en peso hasta un 20 % , para el mismo volumen . La arena mojada, suelta, pesa menos que seca . El porcentaje de absorción de la arena rara vez pasa del 3 %.

El porcentaje de vacíos de las arenas varía entre 25 y 45 % . Se le determina vertiendo agua en un depósito de arena y estableciendo el volumen de agua echada, hasta que ésta aflore a la superficie libre de la arena . Más exactitud se obtiene vertiendo un volumen conocido de arena dentro de un depósito de agua, graduado; el aumento de volumen dará el porcentaje de vacíos.

Como acabamos de ver, el promedio de peso específico de la arena de 2.65, y con esta cifra se puede determinar el porcentaje de vacíos, pesando un volumen conocido de arena y estableciendo la proporción respectiva.

e) DENSIDAD.-Los siguientes son pesos prácticos para utilizar en la construcción:

Arena seca : 1,400 – 1,700 Kg/m3

Arena húmeda : 1,700 – 1,900 Kg/m3

APLICACIONES .-En la preparación de morteros y concretos

COMERCIALIZACIÓN.- La arena se vende por metro cúbico

COMPOSICIÓN QUÍMICAS DE LAS ARENAS

Es ventajosa la presencia en el agregado fino de una proporción apreciable de partículas minerales densas, compactas, e inalterables a la acción de los agentes atmosféricos. Estoa minerales no deben ser fácilmente rayados con un cortaplumas.

Como consecuencia de lo anterior , los mejores minerales en la composición de las arenas son el cuarzo, dolomita y hornablenda.

SUSTANCIAS NOCIVAS EN LAS ARENAS

Se consideran perjudiciales, por retardar el fraguado y debilitar las resistencias, las arcillas, limos y sustancias análogas; que pueden admitirse y se consideran adheridos a las arenas cuando su proporción sea inferior al 3% en peso, del árido. Son también perjudiciales los carbones , sobre todo l0s lignitos, las escorias de alto horno y los productos que contienen azufre. Es también muy perjudicial la materia orgánica .

A continuación se dan los porcentajes de los máximos permisibles de materias nocivas, que se aceptan en las arenas:

Materias movidas por decantación 3% en pesoMaterias orgánicas 1 ,, ,, ,, ,, ,,Carbón 1 ,, ,, ,, ,, ,,Alcalí, granos sucios, terrones de arcilla, partículas escamosas ó laminadas yFragmentos alargados 5%,, ,, ,, ,, ,, _____Total de materias nocivas permisibles 10% en peso

ENSAYOS DE LAS ARENAS EN LAS OBRAS

Las que se hacen son, generalmente las siguientes

1.-PRUEBA DEL PÓLVO CONTENIDO

Se realiza echando un volumen dado en un recipiente de vidrio, transparente, y de preferencia graduado, anotándose la altura que ocupa la arena.

Se vierte un volumen triple de agua y se agita vigorosamente durante un minuto; se deja reposar el recipiente por una hora.

El polvo se depositará formando una capa sobre la arena, pudiéndose así establecer la proporción de este material nocivo por el espesor de la capa de polvo en relación con el espesor de la capa de arena.

Para una muestra primitiva de arena de 50mm. de espesor, el grosor de la capa de polvo separada por la prueba no debe exceder de 3mm.

2.-INVESTIGACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA

Se realiza una prueba colorimétrica, usándose una solución de 3% de soda cáustica ( Na OH ) , que se agrega a la arena; se agita el contenido y de deja reposar por espacio de 24 horas.

Después de este tiempo el color del líquido indicará si la arena contiene materia orgánicas en cantidades peligrosas . Un líquido claro y limpio indica que la arena está exenta de materias orgánicas.

Si el color es oscuro, quiere decir que la arena contiene materias orgánicas en cantidades peligrosas, y no debe usarse a menos que se lave, pero aún entones será necesario volver a ensayarla.

La proporción de la solución en relación a la arena debe ser de 2 volúmenes de solución por 1 volumen de agua; pero medidos antes de mezclarse, porque el conjunto no dará 3 volúmenes.

3.-ENSAYO DE HUMEDAD

Se pesa una muestra colocándola después en un recipiente metálico y vertiendo sobre la muestra alcohol en proporción de unos 40 Cm3 . Por 100 gr. De arena . Se prende fuego después, y se revuelve la arena, mientras arde.

En seguida se vuelve a pesar la muestra, y la diferencia entre las 2 pesadas permitirá calculas el porcentaje de humedad.

4.-PRUEBA DE SOLUBILIDAD

Se hace en las arenas que se usan en los filtros para agua potable.

El ensayo se realiza determinando al peso la solubilidad de las arenas, tratadas por una disolución de HCL diluido al 20%. Esta solubilidad no deberá exceder del 5% al peso.

ARENAS ARTIFICIALES

Como ya se ha manifestado, la arena artificial es aquella que se obtiene de la trituración mecánica de rocas. A este material al que con mayor frecuencia se la denomina agregado fino; también se llama cernidura de rocas; pero en todos los casos, para lo que se le puede asimilar a la arena que se usa para preparar concreto de cemento, debe pasar criba de ¼” de abertura o la malla n° 4 .

Estas arenas se manufacturan en los trituradores denominados molinos de arena. Loa hay en varios tipos, siendo los más comunes los que son de diseño similar al de los “trapiches” para moler caña de azúcar.

Alas arenas artificiales se aplica íntegramente lo que se va ha decir a tratar de la piedra triturada , con excepción, naturalmente al tamaño. Con frecuencia es producto subsidiario de la industria de la trituración de piedra , y de allí su nombre de cernidura . porque se le obtiene como residuo en el “zarandeo” de aquel material .

GRADO DE HUMEDAD

La arena seca corre libremente cuando esta apilada.

La arena poco húmeda produce una sensación ligeramente acusa al contacto de la mano ; pero no deja humedad en ella. Contiene un litro de agua por 30 litros de arena. Lo que representa 2% de humedad.

La arena húmeda se siente mojada al contacto de la mano y deja en ella un poco de humedad. Contiene un litro de agua por 15 litros de arena; 4% de humedad.

La arena muy húmeda chorrea agua cuando se recibe en la mano. Contiene un litro de agua por 10 litros de arena; 6% de humedad.

La arena fina puede contener de 1.3 á 1.7 litros de agua por 10 litros de arena ; 8 á 10% de humedad.

MAQUINARIA DE LA INDUSTRIA ARENERA

La más características consiste en :

TRANSPORTADORES.- De faja de cangilones.

ZARANDAS O CRIBAS.- Cilíndricas o rotatorias , que pueden instalarse inclinadas u horizontalmente.Planas o vibratorias , que a veces se instalan unas sobre otras en forma escalonada.

LAVADORAS .- Son de diversos modelos.

CONSIDERACIONES PRÁCTICAS DE LA ARENA

La arena puede ser de río o de cantera.

La arena no debe contener tierra; la arena con tierra ensucia las manos. No debe tener mica, la arena con mica brilla al sol. No debe tener sal se puede probar. En general no debe tener impurezas ni materias orgánicas, no debe tener olor ni color negrusco.

Para el mortero y el concreto la arena debe tener granos gruesos y finos. La arena de grano uniforme, de duna por ejemplo no es adecuada.

Hay arena fina y arena gruesa dependiendo del tamaño del grano más grande. La arena gruesa es posible zarandearla o tamizarla y obtener de este modo arena fina.También se pueden mezclar arenas buscando granos gruesos y finos.

La arena se acumula en montones. No se le debe mojar antes de su uso.

La arena se vende por metros cúbicos ( m3 ).

GRAVA U HORMIGÓN

DEFINICIÓN

La grava es el conjunto de fragmentos pequeños de piedra, provenientes de rocas disgregadas por acción del hielo y otros agentes atmosféricos y que han sido arrastrados por los ventisqueros o por las corrientes de agua; cada fragmento ha perdido sus aristas vivas y se presenta con formas más o menos redondeadas.

CANTERAS

La grava puede obtenerse directamente del lecho de los ríos, de las playas de los grandes lagos.

A la grava se le llama material de acarreo y también conglomerados; es el hormigón.

El hormigón es una mezcla o combinación natural de piedra de diferentes tamaños, con un tamaño máximo de 3” a 6”, y de arena gruesa en una proporción aproximada de 1 a 2

CARACTERES

Las características de la grava de un mismo depósito natural varían no solo en cuanto a su tamaño, sino en su composición química en su estructura mineralógica.

La composición mineralógica de las gravas es semejante al de las arenas , es decir que pueden ser: cuarzosas , graníticas , calcáreas y arcillosas.

En sus características físicas las gravas deben ser duras resistentes, capaces de soportar la acción de los agentes atmosféricos ser perfectamente insolubles. Deben resistir bien la prueba del rayado con un cortaplumas.

Los pesos específicos son los mismos dados para la arena .

Las gravillas, y gravas, pesan 1,600 á 1,700 Kg./ m3 . Llamándose gavillas, las gravas de dimensiones menores .

La grava , de dimensiones variables entre ¼ y 1 ½ ” , medida en forma suelta , posee de 35 á 40% de vacíos . La grava de banco bien graduada puede presentar hasta 28% de vacíos; porcentaje que puede adecuarse al hormigón.

PRUEBA DE DUREZA

Unas de las más recomendadas consiste en emplear el llamado Molino de los Ángeles ( EE. UU. ) , que es un cilindro metálico de 0.60 m. de diámetro y de 0.50 m. de largo , dentro del cual se colocan 5Kg. De la grava por ensayar y bolas de acero, de dimensiones establecidas, también en un peso total de 5Kg. Después de someter al barril de 500 revoluciones , a razón de 33 r. p. m. se extrae la carga ; se le cierne en malla n° 12 , y se aprecia el peso perdido por la muestra .

El agregado grueso usado en pisos de concreto y construcciones similares, sujetos a fuertes desgaste debe presentar una perdida inferior al 30% , en la prueba reseñada ; pero para otras estructuras que trabajan al frotamiento, el límite del desgaste puede subir hasta un 40% .

GRANULOMETRÍA

La siguiente es la clasificación :

Gavillas o garbancillos de 5.0 á 10.0 mm.Grava fina 10.0 20.0 mm.Grava media 20.0 40.0 mm. Grava gruesa , balastro o lastre 40.0 75.0 mm.Cantos rodados , cascajos gruesos, más de 75.0 mm. _ . _

El porcentaje de sustancias perjudiciales permisibles en las gravas es mayor que en las arenas :

Removidas por decantación 1.5% en peso Materias orgánicas 1.0% ,, ,, ,, ,,Carbón 1.0% ,, ,, ,, ,,Terrones 1.0% ,, ,, ,, ,,Segmentos friables 5.0% ,, ,, ,, ,,Álcalis, grava sucia, fragmentos alargados ó astillasFragmentos laminados 5.0% ,, ,, ,, ,,Esquitos 1.0% ,, ,, ,, ,, _____ 15.0% en peso EMPLEO

Las gravas u hormigón se usan en construcción , como agregado grueso en la preparación de concreto; en caminos, en la ejecución de calzadas; en ferrocarriles, como balastro o lastre; para rellenos masivos , cimentaciones y obras de gran magnitud en lo que a volumen se refiere.

En todos los casos se emplean después de pasarlas por cribas o zarandas, para graduar convenientemente sus dimensiones.

El hormigón o grava se comercializa por metro cúbico.

LA PIEDRA

La piedra es un agregado grueso que se utiliza en la construcción tal y cual se encuentra en la naturaleza . Es un material muy rústico, económico y resistente, pues es muy abundante en nuestro medio salvo en la zona correspondiente a la zona de la selva baja.

La piedra puede ser piedra de río redondeada ó piedra partida ó piedra angulosa de cantera.

La piedra debe ser dura y compacta . No es buena una piedra que se parte fácilmente.

La piedra se acumula en montones. Debe lavarse en el caso que esté mezclada con tierra o tenga polvo.

La piedra se vende por metros cúbicos ( m3 ) , en función de su tamaño máximo, es así que se compra piedra de ½” , ¾” , 1” , 1 ½” , 3” ó de mayor tamaño.

Desde el punto de vista de la construcción , la piedra presenta las siguientes características:

FINEZA

El tamaño de la piedra influye en la cantidad de aglomerante que utiliza una mezcla. Cuando las piedras son pequeñas, la superficie que cubre el aglomerante es mucho mayor que cuando las piedras son grandes . De esta manera, para ahorrar en aglomerante es conveniente utilizar en la construcción el máximo tamaño de piedra que permita su manipulación adecuada y el espesor de la forma o la separación entre las varillas de refuerzo metálico.

En el caso de las obras masivas , el tamaño de la piedra bien puede ser de 10” ó 20” ( 0,25 m. ó 0,50 m. ) de diámetro ó más.

Cuando se trata de formas encofradas, el tamaño de la piedra no debe ser mayor a la cuarta parte ( ¼ ) de la dimensión menor de la forma . Si además la forma tiene refuerzos metálicos la dimensión de la piedra no podrá ser mayor a los ¾ del espacio que separa a las barras.

La piedra de construcción debe tener superficie rugosa, con aristas pronunciadas que favorezcan la adherencia del aglomerante.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

La piedra de granito corriente tiene una resistencia a la compresión de 450 Kg. / Cm2 a 800 Kg. / Cm2 que es alrededor de 10 veces la resistencia que se le asigna a las mamposterías . A la mejor albañilería con piedra se le asigna una resistencia de 45 Kg. / Cm2 y a la albañilería más corriente se le asigna 15 Kg. / Cm2 .

APLICACIONES

La piedra es un material que fue muy utilizado en el Perú antiguo. De la maestría con que se trabajó la piedra quedan testimonios que son ahora la admiración del mundo . Macchupicchu, Sacsahuamán, el Templo del Sol , etc. Son muestra del dominio de los antiguos peruanos sobre este material.

Con la piedra se construyen cimientos para cualquier tipo de mampostería, se construyen muros de contención para embalsar agua, represar agua o para contener la tierra que va a formar mas tarde un andén. La piedra se usa sola, colocando una sobre otra o se liga una con otra con morteros.

COMERCIALIZACIÓN

La piedra se comercializa por metro cúbico, un metro cúbico pesa alrededor de 2600 kilogramos.

PIEDRA PARTIDA

DEFINICIÓN

La piedra partida es el material que se obtiene triturando mecánicamente rocas duras y tenaces.

En ingeniería son múltiples los usos que se hacen de la piedra partida; en esta parte del curso se trata casi exclusivamente de este material desde el punto de vista de su empleo como agregado grueso en la preparación de concreto de cemento.

CARACTERES

Como agregado grueso se puede usar cualquier clase de piedra partida, siempre que sea limpia y durable, y cuyas resistencias no sean inferiores a las del concreto, de tal manera que no limite la resistencia de este material .

En estructuras de cemento armado se usa piedra de ½ , ¾ . 1 ¼ y 1 ½” , excediéndose pocas veces de esta última dimensión .

En concreto simple, o con refuerzo metálico escaso, se emplea 2 , 2 ½ 3”.

Dimensiones mayores a las que se acaban de indicar sólo se emplean en concreto cíclopeo.

El peso de la piedra parida se estima en 1,450 á 1,500 kg/m3 .

El promedio de vacíos varía de 30 á 55%.

ROCAS EMPLEADAS

Las principales rocas usadas para la obtención de piedra partida son las siguientes:

1.-Grupos de rocas trap o diabasas, que son rocas de origen ígneo, más densas y de granos más finos que las graníticas:

andesita, diabasa , riolita, basalto, garbo , etc.

2.-Grupos de los granitos.

3.-Grupos de las calcáreas, calcitas , dolomitas.

4.-Grupos de las areniscas.

ESPECIFICACIONES

A la piedra partida se le aplica las recomendaciones técnicas pertinentes, ya dadas, de la arena y grava; pero es necesario tener en cuenta el empleo que se va a hacer del material. Así por ejemplo, mientras en los caminos de macadán es conveniente que la piedra tenga cierta cualidad de cementación, esta es obcecionable en aquella piedra que se va ha usar como lastre en las vías férreas.

TRITURADORAS DE PIEDRA

Llamadas también chancadoras o machacadoras. Son de 2 tipos principales : de mandíbulas o quijadas; y de trompo o rotatoria. Se dan diseños característicos de los modelos más comunes.

Ing. Enoch Montes Bances

CAPITULO VIII

MORTEROS Y CONCRETOS

DEFINICIONES

PASTAS.- Es la mezcla de un aglomerante y agua.

LECHADA .- Cuando la mezcla del aglomerante está muy diluida.

MORTERO.- Es la mezcla de un aglomerante y agregado fino, realizada por vía húmeda.

MORTERO BASTARDO .- Cuando el mortero se prepara con más de un aglomerante.

EMPASTADO .- Es la aplicación de la pasta sobre la superficie.

TARRAJEO O REVOQUE .- Es la aplicación de un mortero sobre la superficie

FUNCIÓN QUE DESEMPEÑA LA ARENA Y EL AGUA EN LOS MORTEROS

-Los agregados ( arena) tienen como función proporcionar resistencia a las masas ó darles cuerpo.

Las dosificaciones se expresan por la relación entre los volúmenes del aglomerante y de los agrados . Así la expresión (1:3 ) ; significa un volumen de aglomerante por tres de agregado fino.

La dosificación del agua, depende de la clase de aglomerante, y después del estado atmosférico, de la plasticidad deseada, y de la aplicación que se va a dar al mortero . Conviene amasar al mortero con la mínima cantidad de agua, pues el exceso retrasa la fragua y deja poros en la masa al evaporarse.

Como consecuencia de los vacíos que poseen tanto los aglomerantes como los agregados, el volumen resultante de las mezclas es inferior a la suma de los

volúmenes de los componentes. Si se conoce los pesos específicos y densidades de los componentes de un mortero se puede determinar teóricamente el volumen resultante, pero en la práctica se prefiere trabajar con datos experimentales.

MORTERO DE YESO

No es muy usado porque la pasta de yeso admite poca arena . Las proporciones máximas que pueden emplearse son: de 1:2 á 1:3 . Además , como el fraguado de yeso es rápido, no da tiempo a amasarlo.

El amasado se hace vertiendo el yeso sobre el agua dispuesta en una “batea”, mezclando rápidamente y procurando que no se formen burbujas . Se prepara a medida que se necesita, pues el yeso comienza a fraguar a los tres o cuatro minutos y termina a los quince o veinte .

La pasta fraguada o endurecida no puede emplearse agregándole más agua y debe ser desechada. A este yeso los albañiles le llaman “frío”.

Los morteros de yeso adquieren en un día la mitad de la resistencia que pueden tener en un mes .

La lechada de yeso, solo sirve para blanqueos, debido a su poca resistencia .

MORTERO DE CAL

DOSIFICACIÓN.- Las proporciones empleadas, en volumen, varían de 1 parte de cal por 2 a 4 de arena ; siendo las más usadas de 1:3 y 1:3 – ½.

CARACTERES.-La fragua del mortero se realiza lentamente sobre todo si se ha empleado en capas gruesas.

En estos morteros el exceso de pasta atrasa la fragua, aumenta la contracción , y las grietas . El exceso de arena hace más acelerada la fragua y proporciona un mortero difícil de trabajar con las herramientas de albañil.

Las mejores arenas para los morteros de cal , son las de grano fino anguloso y limpias.

RESISTENCIA.-Depende de las cualidades de la cal y de la arena.

El exceso de cal disminuye la resistencia del mortero a la compresión. Son causas, de disminución de esta resistencia:

a) Un exceso de arenab) La arcilla, el limo y materiales similares yc) Los ácidos y materiales vegetales que pudieran contener el agua.

MORTERO DE CEMENTO PÓRTLAND

Se prepara con cemento Pórtland y arena utilizando de preferencia el método de los volúmenes conocidos del cemento y de los volúmenes medidas de la arena.

DOSIFICACIÓN.-La dosificación de la arena y el cemento, en este mortero se puede hacer por los métodos siguientes :

1.-Por peso2.-Por volúmenes conocidos de los envases de cemento ( bolsas ) y volúmenes medidos de arena; y3.-Por volúmenes medidos de cemento y arena.

El primer método señalado se emplea en los laboratorios , no se emplea en obras porque no es suficientemente práctico.

El segundo método es el más usado en los trabajos. Para emplearlo se aprovecha el volumen conocido de bolsas de cemento. La arena se mide en baldes y da distintos volúmenes pudiéndose obtener variaciones hasta un 25 % en volumen.

El tercer método, cubicando al cemento y a la arena es el menos recomendable. El cemento suelto se esponja bastante , y toma distintos grados de compacidad según la altura a que se le deja caer sobre la medida.

Las dosificaciones más usadas en trabajos de albañilería de acuerdo al segundo método se pueden observar en: El ejemplo de análisis para calcular la cantidad de material de una mezcla y en los cuadros N° (Cantidad de Materiales por m3 de Mortero ) y N° (Materiales por metro cúbico de mortero)

MEZCLADO.-La arena y el cemento se pueden mezclar a mano, por medio de lampas o maquinas llamadas mezcladoras, concreteras u hormigoneras. Conviene mezclar primero el cemento y la arena y agregar después el agua; la mezcla debe continuarse hasta que el conjunto ofresca un color uniforme.

El mortero deberá usarse antes de que se haya iniciado el fraguado, no deberá usarse mortero cuya fragua inicial haya terminado.

CARACTERES.- La resistencia del mortero depende:

a) de la proporción de cemento empleadob) del tamaño de los granaos de arena y de su graduaciónc) de la cantidad de agua usada y d) del grado de compacidad obtenido en la manipulación.

En términos generales se puede decir que la resistencia del mortero depende:1° de la cantidad de cemento por unidad de volumen2° de su densidad.

En cuanto a la influencia de la arena, se puede indicar lo siguiente:

1.- Cuando la arena está debidamente graduada, es decir cuando sus granos son de diferentes dimensiones, ofrece el menor volumen de vacíos y proporcionará el mortero más denso; condición que se obtiene con la presencia de una cantidad de granos gruesos en la arena.

2.- Con el mínimo porcentaje de vacíos se producirá un mortero más resistente empleando arena de granos de superficie angulosa y granos gruesos que si la arena fuera de granos redondeados y finos.

3.-Por último, de dos arenas que tienen el mismo porcentaje de vacíos, proporcionará mejor mortero, en cuanto a densidad y resistencia, la arena gruesa porque para un determinado volumen de mezcla se tendrá menos vacíos.

El agua produce la siguiente acción :

El exceso de agua ejerce las siguientes influencias:

a) aumenta el tiempo de fragua

b) disminuye la resistencia; teniendo mayor influencia en los ensayos a corto plazo que en los de largo plazo;

c) aumenta la cantidad de lechada, en la superficie libre del mortero;

d) aumenta la dificultad y trabazón entre un mortero viejo y uno nuevo y

e) tiende a producir la separación de la arena, del cemento.

El defecto de agua produce por el contrario:

a) acortamiento en el tiempo de fragua;

b) incremento de la porosidad, y por consiguiente decrecimiento de la impermeabilidad; y

c) decrecimiento de la resistencia.

PESO DEL MORTERO

De proporción: 1:1 2,320 Kg/m3

1:3 2,240 1:4 2,210

ALGUNAS CONSIDERACIONES PARA DETERMINAR EL APORTE UNITARIO DE MATERIALES EN MORTEROS DE CEMENTO PÓRTLAND

1 Bolsa de cemento = 1pie3 = 42.5 Kg.

1 pie = 30.48 cm.

1 ml. = 100 cm. = 3.280839895 pie

1 m3 = ( 3.280839895 )3 = 35.315 pie3

Peso unitario seco y compactado de la arena = 1600 Kg./ m3

Peso unitario seco de la piedra = 1700 Kg./ m3

Peso unitario seco y compactado del hormigón = 1800 Kg./ m3

Peso del usado ( gr. ) Peso específico = Pe = ____________________

Vol.Desalojado (cm3)

PESOS ESPECÍFICO: ( Pe )

- En el cemento varia de 2.9 a 3.15 gr/ cm3; pero se considera en promedio

-Peso específico :

* Cemento = 3150 Kg./m3

* Arena = 2700 Kg./m3

* Agua = 1000 Kg./m3

EJEMPLO DE ANALISIS PARA CALCULAR LA CANTIDAD DE MATERIAL DE UNA MEZCLA

Analizaremos el procedimiento de cálculo para una determinada proporción y empleando similar análisis presentamos un cuadro con otras proporciones utilizadas.

Proporción de 1 : 5 ( en volumen )

Cemento = 1 p3 = 4 2,5 Kg.

Arena = 5 p3 x ( 1 m3 : 35,315 p3 ) x 1600 Kg/m3 = 226,5 Kg. _________

269,0 Kg.

Rendimiento de mezcla

Cemento = 42,5 Kg. : 3150 Kg/ m3 = 0,01349 m3

Arena = 226,5 Kg. : 2700 Kg./ m3 = 0,08389 m3

Agua = ( 42,5 Kg. x 0.85 ) : 1000 Kg./ m3 = 0,03613 m3 __________ 0,13351 m3

Aire incorporado ( 1% ) = 0,00134 m3

TOTAL = 0,13485 m3

Cálculo de la cantidad de material

Cemento ( bolsas ) = 1 : 0,13485 = 7,42 bolsas

Arena ( m3 ) = ( 5 : 35,315 ) x 7,42 = 1,05

Agua ( litros ) = ( 42,5 x 7,42 ) x 0,85 = 268, 0 litros ( 0,268m3)

CUADRO N° CANTIDAD DE MATERIALES POR M3 DE MORTERO

Proporción Relación

a/c

Cantidad de materiales por m3 de

Mortero

Cemento

( bolsas )

Arena

(m3 )

Agua

( litros )

1 : 1 0,29 23,2 0,66 286

1 : 2 0,43 15,2 0,86 277

1 : 3 0,57 11,2 0,96 272

1 : 4 0,72 8,9 1,00 272

1 : 5 0,85 7,4 1,05 268

1 :6 1,00 6,3 1,07 269

1 : 7 1,14 5,5 1,10 267

1 : 8 1,29 4,9 1,11 168 No se considera porcentaje de desperdicios

CUADRO N° .- MATERIALES POR METRO CUBICO DE MORTERO

- El mortero 1:1 se emplea en el enlucido de pisos y veredas. - Los morteros más populares son los de proporción 1:2 ; 1:3 utilizados en el recubrimiento de paredes, de columnas y vigas . --- Las proporciones 1:4 y 1:5 se utilizan en el asentado de ladrillos.- La proporción 1:6 se usa como argamasa en cimientos.

PROPORCION

CANTIDAD DE MATERIALES

(SIN DESPERDICIOS)

CANTIDAD DE MATERIALES

(CON 3% DE DESPERDICIO)

RESIST.

APROX

Kg/Cm2CEMENTO

( Bolsa de 42.5 kgs )

ARENA( m3 . )

AGUA ( m3 )

CEMENTO(Bolsa de 42.5

kgs )

ARENA ( m3 )

AGUA( m3 )

1:1 22.0 0.680 0.270 22.7 0.700 0.278 400

1:2 15.0 0.890 0.265 15.5 0.917 0.273 300

1:3 10.5 0.970 0.260 10.8 1.000 0.268 200

1:4 8.5 1.040 0.260 8.8 1.071 0.268 100

1:5 7.0 1.070 0.255 7.2 1.102 0.263 87

1:6 6.0 1.100 0.255 6.2 1.133 0.263 50

1:7 5.5 1.120 0.255 5.7 1.154 0.263

1:8 4.7 1.140 0.255 4.8 1.174 0.263

ING. ENOCH MONTES BANCES

MORTEROS BASTARDOS

DEFINICIÓN.- Cuando en el mortero se usa más de un aglomerante, recibe el nombre de Mortero Bastardo; denominación originada porque la adición del segundo aglomerante casi siempre tiene por objeto economizar al titular, que es más costoso.

MORTEROS BASTARDOS CON YESO Se obtienen mezclando el yeso con cal y arena . Se emplea en empastados, enlucidos y tarrajeados.

Un empastado, se obtiene usando las siguientes proporciones:

YESO CAL ARENA

Para paredes 1 3 1 Para cielo – raso 2 3 1

En tarrajeos se emplea la siguiente proporción;

YESO CAL ARENA

1 3 4 – ½

En todos los casos se usa arena fina.

MORTEROS BASTARDOS DE CEMENTO PÓRTLAND

Contienen como aglomerantes cemento y cal.

La cal agregada en pequeña proporción hace al mortero más denso y también más suave y trabajable con las herramientas de albañil.

El mortero bastardo es más resistente que el normal.

Las proporciones usadas varían entre una parte de cemento y ½ a 2 partes de cal, y 5 a 6 partes de arena.

Entre éstas proporciones la experiencia muestra que la más resistente a la compresión es la de 1:1:6, .

Para asentar ladrillos se han empleado las proporciones siguientes:

En muros no sobrecargados 1:1:6 ( cal - cemento – arena )En muros con sobrecarga 1/5:1:3 ( cal – cemento – arena )

ING. ENOCH MONTES BANCES

CONCRETO DE CEMENTO PÓRTLAND

DEFINICIONES.

-Concreto simple .- es la piedra artificial formada por la mezcla, mediante vía húmeda. de cemento Pórtland, agregado fino, y agregado grueso (hormigón).

Concreto armado.- es es el concreto simple con refuerzo metálico, está constituido en la generalidad de las veces por barras de acero. También se le llama hormigón armado,cemento armado..

Concreto cíclopeo.- lleva fuerte proporción de piedra grande, sus dimensiones varían entre 0.10 y 0.50 m. en su diámetro. Esta piedra alcanza a veces a ser el 50% de la masa total, en volumen. Pero los porcentajes mas comunes son el 20%, el 25% y como máximo el 30%.

De los agregados.- A lo ya indicado anteriormente vamos a añadir, las notas siguientes que complementan y reafirman lo ya establecido.

Agrado fino.- La experiencia ha demostrado que para preparar concreto, las mejores proporciones granulométricas son las siguientes:

Peso del material, que pasa la malla 3/8” 100% Peso del material, que pasa la malla N° 4 : 95 al 100

Peso del material, que pasa la malla N° 16 : 45 80

Peso del material, que pasa la malla N° 50 : 10 30

Peso del material que pasa la malla N° 100 : 2 10

Esto en cuanto a la arena en si misma, porque en su relación con los dos agregados, fino y grueso, se prescribe en especificaciones que el peso del

material que pasa la malla N° 4, ó sea el agregado fino, no será menor que el 30%, ni mayor que el 50% del peso de los dos agregados.

Agregado grueso.- En concreto, para obras de ingeniería, el agregado grueso podrá consistir en piedra triturada, grava, escoria de alto hornos u otro material inerte de características que ya hemos estudiado.

En todos los casos, peso no mayor al 10% de agregado grueso pasará la malla ¼”

El Agua.- Deberá usarse de preferencia agua potable. Son dañinas las siguientes clases:

1.- Las que contienen las impurezas anotadas en las arenas y gravas.

2.- Las aguas de lluvia, que son ácidas y de un PH inferior a 7.

3.- Las que contengan cloruros sódicos o magnésicos en proporción superior al 1% .El Mg. origina dilatación en la fragua,o sea que le quita firmeza al cemento.

4.- Las aguas yesosas que contengan más del 0.3% de So3 , que también perjudica . la firmeza o invariabilidad del cemento al fraguar

5.- Las aguas estancadas tienen apreciable proporción de materia orgánica, la cual es perjudicial porque hace el concreto poroso por los gases que despide al descomponerse.

6.- Las aguas calientes . La temperatura superior a 30% acelera la fragua sobre todo en los cementos hidráulicos.

7.- Las aguas muy frías, que retardan la fragua del cemento y pueden llegar a detenerla.

DOSIFICACIÓN.- Son varios los métodos que se siguen para medir los volúmenes de los ingredientes sólidos que forman el concreto; revisemos los más usados y veremos que en todos imperan los dos principios fundamentales siguientes:

1.- Que con 2 volúmenes iguales de concreto y los 2 con el mismo porcentaje de cemento, será mas resistente y más impermeable el que tenga mayor densidad; y

2.- Sean 2 volúmenes iguales de concreto, con iguales condiciones de preparación de los agregados, será más resistente e impermeable el de mayor porcentaje de cemento.

Estos dos postulados se expresan gráficamente en el cuadro N° que se adjunta.

1.00 m3 DE CONCRETO

IGUAL VOLUMEN DE AGUA

IGUAL VOLUMEN DE AGUA

C= 2.0 bolsas C= 2.0 bolsas.

A= 0.45 m3

P= 0.90 m3A= 0.65 m3

P= 0.70 m3

Más densoMEJOR

Menos densoINFERIOR

C= 2.0 bolsas. C= 1.4 bolsas.

A= 0.45 m3

P= 0.90 m3A= 0.45 m3

P= 0.90 m3

Más cemento MEJOR

Menos cemento INFERIOR

MÉTODO DE LAS PROPORCIONES ARBITRARIAS. O DE LOS VOLÚMENES CONOCIDOS

Se basa en la experiencia. Consiste en medir por volúmenes separadamente, cada uno de los agregados .

Las dosificaciones usuales son:

*Ver cuadro de materiales por metro cúbico de concreto

CUADR0 N° MATERIALES POR METRO CÚBICO DE CONCRETO

CANTIDAD DE MATERIALES( SIN DESPERDICIOS )

CANTIDAD DE MATERIALES( CON 3% DE DESPERDICIOS )

Proporción Cemento( bolsa de 42.5 Kg.)

Arena( m3 )

Piedra( m3 )

Hormigón ( m3 )

Agua( m3 )

Cemento(bolsa de 42.5 Kg.)

Arena( m3 )

Piedra( m3 )

Hormigón( m3 )

Agua( m3 )

1 : 6 5.8_ _

1.20 0.150 6.00 _ _

1.24 0.155

1 : 7 5.0_ _

1.20 0.150 5.20_ _

1.24 0.155

1 : 8 4.5_ _

1.20 0.150 4.60_ _

1.24 0.155

1 : 9 4.0_ _

1.20 0.150 4.10_ _

1.24 0.155

1 : 10 3.5_ _

1.20 0.150 3.60_ _

1.24 0.155

1 : 11 3.2_ _

1.20 0.150 3.30_ _

1.24 0.155

1 : 12 2.8_ _

1.20 0.150 2.90_ _

1.24 0.155

1 :1 : 2 12.00 0.360 0.720_

0.175 12.40 0.370 0.742_

0.180

1 : 1 ½ : 3 9.00 0.390 0.780_

0.170 9.30 0.402 0.803_

0.175

1 : 2 : 3 8.00 0.470 0.700_

0.170 8.20 0.484 0.721_

0.175

1 : 2 : 4 7.00 0.430 0.860_

0.170 7.20 0.443 0.886_

0.175

1 : 2 ½ : 5 5.50 0.420 0.840_

0.170 5.70 0.433 0.865_

0.175

1 : 3 : 5 5.20 0.470 0.790 0.170 5.40 0.484 0.814_

0.175

1 : 3 : 6 4.70 0.420 0.840 0.170 4.80 0.433 0.865 0.175

1 : 4 : 8 3.60 0.430 0.860 0.170 3.70 0.443 0.886 0.175

USO DE LAS PROPORCIONES

Cantidad de materiales Proporciones Con 3% de desperdicios Usos Cemento Hormigón ( bolsa ) ( m3 )

1 : 6 6.0 1. 24 -En la construcción de pisos y superficies sometidas ó expuestas a constantes anie- GOS y a ácidos débiles . Ejemplo: la sala de ordeño O LA SALA del tanque de le- che.

1 : 7 5.20 1.24 -En construcciones de uso fuerte como rampas para embarque, mangas o mandi- LES DE COMEDORES Y BEBE- deros.

1 : 8 4.60 1.24 -En pisos de viviendas y veredas.

1 : 9 4.10 1.24 -En veredas y sobrecimien- tos.

1 : 10 y 3.60 1.24 -En comederos, bebederos 1 : 11 3.30 1.24 y canaletas de desague.

1 : 12 2.90 1.24 -En cimientos y obras ma- sivas ó construcciones que no soporten uso intensivo. También se emplea en la Construcción de solados. 1 : l : 2 - Mezcla muy rica en cemento, usada solamente cuando se desea resistencia excepcional, o gran impermeabilidad. 1 : 1 - ½ : y -Mezcla menos rica que la anterior, y empleada para los mis-1 : 2 : 3 mos fines. 1 : 2 : 4 -Mezcla buena, usada frecuente en estructuras de concreto arma- do para columnas, vigas y en cimentaciones sujetas a vibraciones.

1 : 2 – ½ : 5 y - Mezcla mediana, usada en pisos, muros de sostenimi-1 : 3 : 5 ento, estribos de puentes y obras similares.

1 : 3 : 6 - Mezcla pobre, empleada en masas estructurales no suje-

tas a cargas elevadas. Es el concreto de obras masivas

1 : 4 : 8 - Mezcla muy pobre, empleada solamente en rellenos d concreto o masas de carácter secundario.

Los volúmenes de los materiales necesarios para preparar un volumen requerido de concreto, se pueden determinar de dos maneras: usando las tablas que traen los manuales y que están basadas en datos experimentales, o empleando fórmulas empíricas. ( ver cuadro N° ).

Las siguientes formulas son de origen experimental:

C = Cemento

A = Arena

P = Piedra

Vol. de m3 de cemento = 1,55 C = m3

C + A + P

Vol. de m3 de arena = 1.55 A = m3

C + A + P

Vol. de m3 de piedra = 1.55 P = m3

C + A + P

Ejemplo: para mezcla 1 : 3 : 6 se quiere conocer las cantidades de cemento, arena y piedra necesarios para preparar un metro cúbico de mezcla.

SOLUCIÓN

m3 de Cemento = 1.55 x 1 = 1.55 = 0.155 m3 de cemento 1 + 3 + 6 10

o lo que es el mismo:

0.155 m3 ÷ 0.0283 m3/ pie3 = 5.47 bolsas de cemento por m3 de mezcla.

m3 de Arena = 1.55 x A = 1.55 x 3 = 4.65 = 0.465 m3

C + A + P 1 + 3 + 6 10

de arena por m3 de mezcla.

m3 de Piedra = 1.55 x P = 1.55 X 6 = 9.30 = 0.93 m3

C + A + P 1 + 3 + 6 10

de piedra para 1 m3 de mezcla.

La calidad del concreto está en función del cuidado que se ponga en su preparación y en el uso adecuado del material.

Cuando se hace la medición de los materiales debe procurarse que los depósitos para medir dichos materiales , sean fáciles de operar y que sean equivalentes.

ALGUNAS EQUIVALENCIAS

1 bolsa de cemento = 1 pie3 = 0.028317 m3

Una carretilla normal tipo “F” = 2 bls. de cemento = 2 pie3

1 buggy normal tipo “H” = 2 carretillas

4 bolsas de cemento = un barril

1 lata de kerosene = 5 Gal. americanos = 18.93 lts.

1 cilindro de aceite = 11 latas = 55Glns.

1 balde concretero:

diámetro = 0.27 m. altura = 0.28 m.

volumen = 0.016 m3

l carretilla tipo “F” : Para hechar material a la mezcladora = 0.04958m3 = 3 baldes

l carretilla tipo “H” :

Para cargar (buggy) concreto = 0.09617 m3 = 6 baldes

MATERIALES POR METRO CÚBICO DE CONCRETO PARA

DIFERENTES RESISTENCIAS

RESISTENCIAS f ‘c = 100 Kg/cm2 f ‘c = 140 Kg/cm2 f ‘c = 175 Kg/cm2 f ‘c = 210 Kg/cm2

MATERIALES UNID. CANT. UNID. CANT. UNID. CANT. UNID. CANT.

Cemento bolsa 2.6 bolsa 7.57 bolsa 8.66 bolsa 9.74Ao m3 0.50 m3 0.47 m3 0.51 m3 0.42

Piedra m3 0.95 m3 0.93 m3 0.76 m3 0.85Agua m3 0.184 m3 0.184 m3 0.184 m3 0.14

Nota: Para solado de zapatas e = 10 cm considerar por M 3

Cemento = 2.60 bolsas Cemento = 2.9 bolsas

Hormigón = 1.40 m3 ó mezcla 1: 12 Hormigón = 1.24 m3

Agua = 0.16 m3 Agua = 0.16 m3

f ‘c = Resistencia final : del concreto a los 28 días ( a la compresión ) . La

dosificación de los componentes es precisa y exacta a tal punto que

pueden preveerse o predeterminarse los valores de esta resistencia final,

basándose solamente en la dosificación de sus componentes incluyendo el agua.