III. MARCO TEÓRICO

3.1 DEFINICIONES:

3.1.1 CEMENTO: Se definen como cementos los conglomerantes hidráulicos que, convenientemente amasados con agua, forman pastas que fraguan y endurecen a causa de las reacciones de hidrólisis e hidratación de sus constituyentes, dando lugar a productos hidratados mecánicamente resistentes y estables tanto al aire como bajo agua.

Fuentes: Asociación Nacional Técnica de Estabilizados de Suelos y Reciclados de FirmesInstituto Español del Cemento y sus Aplicaciones

3.1.2 CONCRETO: El concreto es un material de construcción bastante resistente, que se trabaja en su forma líquida, por lo que puede adoptar casi cualquier forma. Este material está constituido, básicamente de agua, cemento y otros añadidos, a los que posteriormente se les agrega un cuarto ingrediente denominado aditivo.

Fuentes: http://www.misrespuestas.com/que-es-el-concreto.html

3.1.3 ADITIVOS: Los aditivos del concreto son productos capaces de disolverse en agua, que se adicionan durante el mezclado en porcentajes no mayores de[ 5% de la masa de cemento, con el propósito de producir una modificación en el comportamiento de] concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo.Fuente: http://www.asocem.org.pe/SCMRoot/bva/f_doc/concreto/aditivos/MGC19_aditivos_concreto.pdf3.1.3.1 NANOSÍLICE: La nanosílice consiste en nanopartículas de sílice modificadas químicamente para permitirles estar en solución, ser estables, tener aún mejores propiedades que la microsílice, y con la ventaja adicional de no contaminar; ni al medio ambiente ni a los operadores, y de carecer de sus desventajas de aglomeración y retracción. Aparte de su alta superficie efectiva de reacción, la clave de su gran desempeño es su gran reactividad química.

Fuentes: ASOCEM (Asociación de Productores de Cementos) Revista Tecnología y Construcción

3.1.3.2 MICROSÍLICE: Se define como un “muy fino y no cristalino sílice producido en hornos de arco eléctrico como un subproducto de la producción de silicio o de aleaciones elementales que contienen silicio; también es conocido como humo de sílice condensado”. Es un mineral compuesto de Dióxido de silicio amorfo y ultrafino, que resulta del proceso de obtención de ferrosilicio o silicatos, involucrando la reducción en hornos de arco eléctrico a temperaturas superiores a 2000ºC.Fuente: http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/7684/1/Uso%20de%20s%C3%ADlice%20en%20hormigones%20de%20alto%20desempe%C3%B1o.pdf

http://www.quiminet.com/ar4/ar_zgtadvc-micro-silice-produccion-y-uso.htm

http://www.elconstructorcivil.com/2011/01/microsilice.html

3.2 ANTECEDENTES HISTÓRICOS Y ANTECEDENTES TEÓRICOS

3.2.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS DEL CEMENTO: Desde los inicios de la humanidad, la evolución de la actividad constructiva ha estado íntimamente ligada al conocimiento y al uso de los materiales, originalmente en su estado natural, y posteriormente en un estado más elaborado. Los cementos se han utilizado históricamente, como mínimo desde hace 8.000 años, para hacer:

- pastas de cemento (cemento + agua)

- morteros (cemento + agua + arena)

- hormigones (cemento + agua + arena + áridos)

La búsqueda de un aglomerante capaz de unir rocas y transformarlas en una masa sólida es tan antigua como la humanidad. En Siria se descubrió un molde de concreto que data del año 6.500 AC. Los egipcios fueron más allá y trabajaron con morteros de yeso y lodo para unir los bloques de piedra con que construyeron las pirámides. Los griegos mejoraron esa mezcla y produjeron hormigones que podían fraguar tanto bajo el agua como a la intemperie, y en Babilonia se usaron mezclas bituminosas para unir piedras y bloques de ladrillo. Los romanos desarrollaron un cemento que permitía estructuras de gran durabilidad, el secreto del éxito era su mezcla de cal apagada con puzolana, ceniza volcánica del Vesubio que se obtenía cerca de Puzzuoli. El proceso producía un cemento capaz de endurecerse con el agua.

Durante la Edad Media ese arte casi se perdió. Pero cuando reapareció el espíritu de investigación científica, se redescubrió el misterio del cemento hidráulico. En 1824, Joseph Aspdin, un albañil de Leeds, Inglaterra, patentó un cemento hidráulico que bautizó como “cemento Portland” porque su color se parecía al de una piedra de la isla de Portland. Su método consistía en pulverizar una mezcla de cantidades determinadas de caliza y arcilla, y calcinarla a unos 1.500º C. El resultado, conocido como clínker por el ruido que producía al deslizarse por los hornos rotatorios, es un producto intermedio en el proceso de fabricación que después se muele, conjuntamente con yeso, hasta transformarse en cemento. Hasta hoy, ese cemento es una combinación química predeterminada y cuidadosamente proporcionada de calcio, silicio, fierro y aluminio.

El siglo XX fue el de la consagración del cemento como aglomerante. Hoy en día el cemento es el aglomerante hidráulico más empleado en la construcción; su precio es relativamente bajo si se compara con el de otros materiales y se ha alcanzado la perfección en su elaboración. Es así como surgen los cementos con una “adición”, que los transforman en productos más nobles, más económicos y les confiere propiedades que los mejoran desde el punto de vista de la construcción. Pueden ser clase puzolánico o siderúrgico; de grado alta resistencia o corriente. Una serie de factores inciden en la decisión de aplicar uno u otro: estabilidad química; resistencia mecánica, al deshielo, a las aguas puras; aspectos estéticos; velocidad de fraguado. Las nuevas tecnologías se posicionan cada vez más rápido, la evolución es permanente. Al final, el mercado de la construcción tiene la palabra.

Fuentes: CIMENT CATALÁ. http://www.ciment-catala.org Cementos BIO BIO – Chile

3.2.2 CEMENTO PORTLAND: El Cemento Pórtland, uno de los componentes básicos para la elaboración del concreto, debe su nombre a Joseph Aspdin, un albañil inglés quién en 1824 obtuvo la patente para este producto. Debido a su semejanza con una caliza natural que se explotaba en la Isla de Pórtland, Inglaterra, lo denominó Cemento Pórtland. Los cementos Pórtland son cementos hidráulicos compuestos principalmente de silicatos de calcio hidráulicos, esto es, fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua. En el curso de esta reacción, denominada hidratación, el cemento se combina con el agua para formar una pasta, y cuando le son agregados arena y grava triturada, se forma lo que se conoce como el material más versátil utilizado para la construcción: el CONCRETO.El clinker, la materia prima para producir el cemento, se alimenta a los molinos de cemento junto con mineral de yeso, el cual actúa como regulador del fraguado. La molienda conjunta de éstos materiales produce el cemento. Las variables a controlar y los porcentajes y tipos de materiales añadidos, dependerán del tipo de cemento que se requiera producir.Fuente: http://www.arquba.com/monografias-de-arquitectura/cemento-portland-usos-y-aplicaciones/

3.2.3 ADITIVOS EN EL CONCRETO: Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo. La fabricación del cemento portland alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto armado, llevó a regular el fraguado con el cloruro de calcio, patentado en 1885. Al inicio del siglo se efectuaron sin éxito comercial estudios sobre diferentes aditivos.El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se encuentran en el empleo ocasional del sulfonato naltaleno formaldheido, que fue utilizado en 1930 para actuar como dispersante en concretos con adiciones negro de humo, destinados a carriles de pavimentos que por su coloración pudieran llamar la atención de ¡os conductores de vehículos. Si bien en 1932 se registro una patente de los EE.UU. nose aplicó por su elevado costo y exceder los requerimientos de las construcciones de concreto de esa época.Fuente: http://www.asocem.org.pe/SCMRoot/bva/f_doc/concreto/aditivos/MGC19_aditivos_concreto.pdf3.3 ANTECEDENTES METODOLÓGICOS 3.3.1 FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND: La fabricación del cemento es una actividad industrial del procesado de minerales que se divide en 3 etapas básicas:

Obtención de las materias primas (materiales calcáreos y arcillas principalmente), para conseguir la composición deseada de óxidos reactivos al agua en la producción del clinker.

Molienda y cocción de las materias primas, se realiza con equipos mecánicos rotatorios que reducen el tamaño de las partículas de materias para que las reacciones químicas de cocción en el horno, puedan realizarse de forma adecuada. El material obtenido debe ser homogeneizado para garantizar la calidad del producto final de la cocción o clinker y la correcta operación del horno.

Molienda del cemento, con equipos mecánicos, sometiendo la mezcla de materiales a impactos de cuerpos metálicos o fuerzas de compresión elevadas, junto con la molienda conjunta del clinker, yeso (en proporciones bajas, su función es de retardador de fraguado) y otros materiales denominados “adiciones” (que son los que dan características especiales a los cementos) termina la fabricación del cemento. El grado de finura de molido da las características resistentes, así, a mayor finura de molido aumenta la clase resistente.

Almacenamiento, en silos para servir ensacado o a granel.Fuentes: Asociación Nacional Técnica de Estabilizados de Suelos y Reciclados de Firmes

Ing. Ernesto F. Bravo e Ing. Antonio E. Cornejo