trabajo sobre el cemento - construccion iii
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BACHILLERES:
JESÚS CARREÑO 20.598.663
STEPHANIA GUIÑAN 25.249.373
18 DE JULIO DE 2015
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA
EDUCACIÓNI.U.P.”SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MATURÍNESCUELA DE ARQUITECTURA
CONSTUCCIÓN III
PROF:
ARQ. JESÚS AGUILERA
CEMENTO
INTRODCCIÓN
El cemento es un material básico para la edificación y la ingeniería
civil. Tiene como propiedad principal la de formar masas pétreas
resistentes y duraderas cuando se mezcla con áridos y agua.
En materia de obras civiles el cemento es uno de los materiales
más indispensables en cuanto a la construcción, por ende se debe
evaluar su calidad por medio de ensayos como: consistencia normal y
tiempo de fraguado; porcentaje de aire atrapado y flujo; finura y peso
específico. Es decir la eficacia que nos proporciona el cemento en
cualquier obra civil va a ser determinada a través de los valores
obtenidos.
El cemento es una de los componentes más activos en el concreto
y generalmente tiene el mayor costo unitario. En el mercado existen
gran variedad de cementos para ser empleados por el usuario y la
mayoría de ellos presentan adecuados niveles de resistencia y
durabilidad en las obras.
CEMENTO
El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla
de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la
propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la
molienda entre estas rocas es llamada clinker, esta se convierte en
cemento cuando se le agrega yeso y le da la propiedad a esta mezcla
para que pueda fraguar y endurecerse. Mezclado con agregados pétreos
(grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica
que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada
hormigón o concreto.
HISTORIA DEL CEMENTO
ORÍGENES
Aunque ya lo utilizaban los egipcios y los romanos, el cemento se
redescubrió de nuevo a principios del siglo XIX y ha ido evolucionando
con el paso de las décadas. En construcciones muy antiguas se
empleaba una mezcla de cal, arcilla, arena y agua. Los egipcios ya lo
usaban hace 2.600 años.
En torno al siglo I, los romanos perfeccionaron este "aglomerante",
al añadir tierra volcánica procedente de la región de Pozzuoli, cerca de
Nápoles. Así, descubrieron que podían utilizar esta mezcla para que
fraguara bajo el agua.
Sabemos que el suelo de Pozzuoli, origen del nombre de la piedra
puzolana, tiene entre un 60 y un 90% de arcilla y del 10 al 40% de cal,
según de dónde provenga. Se han descubierto restos arqueológicos de
aquel tiempo en varias ciudades romanas de áreas de drenaje de
cemento.
1817: EL RENACIMIENTO DEL CEMENTO
En 1817, el joven ingeniero Louis Vicat trabajaba sobre las
propiedades hidráulicas de una mezcla de "cal y ceniza volcánica". Vicat
fue el primero en determinar de forma precisa, controlada y
reproducible las proporciones de piedra caliza y sílice necesarias para
obtener una mezcla que, tras su combustión a una temperatura
específica y tras ser molida, produjera un aglomerante hidráulico con
aplicaciones industriales. En otras palabras, descubrió el cemento. No
obstante, publicó los resultados de su investigación sin presentar una
solicitud de patente.
SIGLO XIX: LA INDUSTRIALIZACIÓN
El escocés Joseph Asdin refinó la composición del cemento
desarrollada originalmente por Louis Vicat y, en 1824, presentó una
patente para un cemento de fraguado más lento. Lo llamó Portland
porque presentaba un cierto parecido con un tipo de roca que se puede
encontrar en la región del mismo nombre, al sur de Inglaterra.
La primera fábrica de cemento de Francia se construyó en 1846 en
Boulogne-sur-Mer. En 1868, Lafarge comenzó a producir cemento en
Teil, en Ardèche. El uso de cemento se disparó con la llegada de
procesos de producción nuevos y más rápidos.
PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS
Mediante análisis empíricos, definimos las siguientes propiedades,
que nos ayudan a elegir y conformar un cemento en función del uso que
le queremos dar:
FRAGUADO
Es la pérdida de plasticidad que sufre la pasta de cemento. El paso
del estado plástico al estado endurecido de una masa de cemento se
denomina tiempo de fraguado, es un proceso muy exotérmico y
depende de varios factores dentro del cual debe producirse el principio y
fin del fraguado. Este proceso es controlado por medio del ensayo de la
aguja de Vicat (FIGURA 1 Y 2)
Factores que influyen en el tiempo fraguado:
1. finura del cemento.- cuanto mayor sea la finura, menor será el
tiempo de fraguado.
2. temperatura.- a mayor temperatura, menor tiempo de fraguado
3. meteorización.- causado por el almacenamiento prolongado,
aumenta la duración del tiempo de fraguado
4. materia orgánica.- que puede provenir del agua o de la arena,
retrasa el fraguado y puede llegar a inhibirlo.
5. agua de amasado.- a menor cantidad corresponde un fraguado
más corto.
6. humedad ambiente.- a menor humedad menor tiempo de
fraguado.
INICIO DEL FRAGUADO: Cuando la aguja no penetra más de 25 mm
en la pasta. Se recomienda que una vez iniciado el fraguado el cemento
ya debe estar totalmente colocado y no debe moverse de su lugar, ya
que se originaran fisuras.
FIN DEL FRAGUADO: Cuando la aguja no deja marcas e la
superficie de la pasta.
FALSO FRAGUADO O ENDURECIMIENTO PREMATURO: Se
manifiesta por un endurecimiento rápido del hormigón poco después del
mezclado. No despide calor de forma apreciable y desaparece al mezclar
nuevamente la pasta. Se debe a la parcial deshidratación del yeso en los
hornos
FRAGUADO POR COMPACTACIÓN: El cemento presenta cierta dificultad
para fluir o que fluye mal. Este “fraguado por compactación”, no tiene
efecto sobre las propiedades del cemento para producir el hormigón. El
problema suele ser la humedad, instalaciones de manejo
inadecuadamente diseñadas o haber dejado que el cemento se
asentara, por demasiado tiempo sin moverlo.
LA FINURA O SUPERFICIE ESPECÍFICA
Una de las etapas del proceso de fabricación del cemento es la
molienda del Clinker con el yeso. La hidratación de los granos de
cemento ocurre desde el interior, por lo que el área superficial
constituye el material de hidratación. Al reducir el espesor de esta capa
aumenta la velocidad de hidratación lo que posteriormente conlleva a
una menor resistencia a la fisura. En definitiva, el tamaño de los granos
definirá la posterior resistencia a fisura del cemento.
RESISTENCIA MECÁNICA
La velocidad de endurecimiento del cemento depende de las
propiedades químicas y físicas del propio cemento y de las condiciones
de curado, como son la temperatura y la humedad. La relación
agua/cemento (A/C) influye sobre el valor de la resistencia última, con
base en el efecto del agua sobre la porosidad de la pasta. Una relación
A/C elevada produce una pasta de alta porosidad y baja resistencia. La
resistencia es medida a los 3, 7 y 28 días.
EXPANSION
El exceso de cal libre o de magnesia en el cemento da por
resultado expansión y la desintegración del hormigón hecho con ese
cemento. En el caso de la cal libre, se debe a partículas de esta que no
llegan a combinarse con los demás componentes y que van aumentando
de volumen hasta explotar.
EL PESO ESPECIFICO
Que se define como la relación entre la cantidad dada y el
volumen absoluto es una propiedad fundamentalmente usada para
determinar la mezcla y es muy similar en todos los cementos Portland
FABRICACIÓN
Obtención de las materias primas
Las materias primas para la fabricación de clinker son dos
principalmente:
- Un aporte de carbonato: generalmente calizas o margas. Son las
encargadas de aportar el CaO que luego reaccionará en el horno
para formar los silicatos que son los componentes realmente
activos en el clinker.
- Un aporte de fundentes: generalmente arcillas o pizarras. Son las
encargadas de aportar los óxidos que funcionan como fundentes y
que contribuyen a la formación de fase líquida en el horno
facilitando las reacciones. Estos materiales se extraen mediante
perforación y voladura de una cantera que generalmente se
encuentra en las proximidades de la fábrica. Una vez realizado el
arranque el material sufre una primera trituración y es
transportado a las instalaciones de la fábrica.
Preparación de las materias primas
Uno de los factores más importantes en la fabricación del clinker es la
alimentación del horno con un material de composición homogénea.
Para conseguir esto el material sufre un proceso de prehomogeneización
en unas grandes pilas formadas por capas que luego se cortan en
sentido transversal.
La materia prima para la fabricación del clinker debe de tener un
porcentaje determinado de cada uno de los óxidos y suele ser necesario
el aportar adiciones correctoras de la composición (ferrita, magnetita,
alúmina, sílice, caliza,etc).
Molienda de crudo
El material aportado al horno debe ser finamente molido con la ayuda de
molinos, generalmente verticales. El resultado de esta molienda es un
material que recibe el nombre de harina o crudo que es almacenado en
unos silos dotados de un sistema de homogeneización neumática.
Cocción en el horno rotativo
El crudo es introducido a través de un intercambiador de calor
compuesto por ciclones, en el cual el material, al descender a
contracorriente con los gases que salen del horno, se calienta hasta
alcanzar una temperatura de unos 600 ºC a la entrada del mismo.
Una vez en el horno, el material sufre una serie de reacciones a altas
temperaturas (1500ºC) para formar los componentes básicos del clinker
que le van a conferir sus propiedades (C3S, C2S, C3A y C4AF). El clinker,
a la salida del horno, debe sufrir un rápido enfriamiento con el fin de que
no se reviertan las reacciones que acaban de producirse. Este proceso
se hace mediante aire que se calienta y posteriormente se utilizará en la
combustión.
El aporte calorífico del horno se realiza mediante la combustión en el
mechero de combustibles, principalmente coque de petróleo. No
obstante, hoy en día, muchas fábricas utilizan residuos industriales
(aceites, disolventes o neumáticos usados) como combustible,
valorizando así los mismos y evitando los posibles daños al medio
ambiente que su almacenamiento provoca.
Dependiendo de las necesidades de producción el clinker puede pasar al
molino o bien almacenarse en el silo de clinker.
Molienda de Cemento
En esta etapa el clinker se mezcla con el regulador de fraguado (yeso) y
con las posibles adiciones y se introduce en los molinos de bolas para su
molienda. Una vez alcanzada la finura deseada, el producto que
obtenemos finalmente es el cemento.
Almacenamiento y expedición
El cemento se almacena en distintos silos (según su tipo) donde,
protegido de las condiciones medioambientales, espera a ser ensacado
o bien a ser expedido directamente en forma de granel.
TIPOS DE CEMENTOS
En Venezuela, los tipos de cementos que son principalmente
producidos y distribuidos por Venezolana de Cementos S.A.C.A, son:
PORTLAND GRIS TIPO I
El cemento gris Portland tipo I, es indicado para el uso en
construcciones generales de concreto, cuando no se requieran las
propiedades especiales de los otros tipos de cemento. Venezolana de
Cementos S.A.C.A. fabrica este cemento desde 1945 en sus cuatro
plantas, ubicadas en Barquisimeto, Maracaibo, Guayana y el Complejo
Cementero de Pertigalete en el estado Anzoátegui. Este producto
cumple con las especificaciones de la norma Covenin 28; posee el sello
de calidad Marca de conformidad Fondonorma; sello de calidad Platinum
y es fabricado mediante sistemas de gestión certificados por
FONDONORMA e IQNET, basados en las Normas Internacionales ISO-
9001 e ISO-14001, avalando tanto la gestión de calidad como la gestión
ambiental en todas nuestras unidades de operación.
PROPIEDADES
El cemento gris Portland tipo I de cada uno de los centros de
producción posee propiedades específicas de fraguado, resistencia a la
compresión y color entre otras, las cuales les son conferidas por un
proceso regular de fabricación y por las materias primas, calcáreas y
arcillosos, que aportan los compuestos químicos primordiales para el
cemento.
USOS Y APLICACIONES
- Es utilizado en construcciones generales de concreto, tales como:
placas, estructuras, muros, pisos, pavimentos, aceras y elementos
prefabricados, entre otros.
- En aplicaciones de albañilería y mampostería, tales como: frisos,
pega para bloques y tablillas, sobrepisos y mezclillas, entre otros.
PRESENTACIÓN
Granel, sacos de 42,5 Kg.
PORTLAND GRIS TIPO II
El cemento gris Portland TIPO II es un cemento para uso en
construcciones de concreto expuestas a la acción moderada de los
sulfatos ó cuando se requiere un calor de hidratación moderado.
Prácticamente, todas las plantas de Venezolana de Cementos S.A.C.A.
están en capacidad de producirlo. Sin embargo, Planta Guayana y Planta
II del Complejo Cementero de Pertigalete son las que actualmente lo
fabrican. Este producto cumple con las especificaciones de la norma
Covenin 28 y ASTM C 150; posee el sello de calidad Marca de
conformidad Fondonorma; sello de calidad Platinum y es fabricado
mediante sistemas de gestión certificados por FONDONORMA e IQNET,
basados en las Normas Internacionales ISO-9001 e ISO-14001, avalando
tanto la gestión de calidad como la gestión ambiental en todas nuestras
unidades de operación.
PROPIEDADES
Su formulación en la fabricación permite obtener un cemento con
moderada resistencia al ataque de los sulfatos ó moderado calor de
hidratación, a diferencia del tipo I. Esto se debe al menor contenido de
Aluminato tricálcico (C3A). Las Normas establecen un valor máximo de
8% de contenido de C3A para el tipo II. El hecho de tener un C3A más
bajo, garantiza una generación menor de calor de hidratación que un
cemento tipo I.
Las Normas establecen como requisito opcional un máximo de 70
cal/gr. a 7 días para éste tipo de cemento.
USOS Y APLICACIONES
- En obras donde se produzcan ataques moderados de los cloruros y
sulfatos del agua, tales como: bases de muelles, puentes, tanques,
túneles, tuberías de drenaje y canales hidráulicos, entre otros.
- En obras que requieran grandes volúmenes de concreto y
particularmente en climas cálidos como es el caso de: presas,
muros de contención, pilas y pavimentos, entre otros.
PRESENTACIÓN
Granel
PORTLAND BLANCO TIPO CPCA1
El nuevo cemento Portland Blanco de uso general, está
específicamente fabricado, cumpliendo con la norma COVENIN 3134,
para satisfacer las necesidades de autoconstrucción y para obras de
mampostería que requieran elementos arquitectónicos u ornamentales
de color blanco.
PROPIEDADES
Posee iguales propiedades estructurales al Pórtland Gris Tipo
CPCA1, difiere de éste únicamente en su color. Es fabricado con
materias primas de alta pureza que contienen cantidades mínimas de
óxido de hierro, que es el compuesto que afecta la blancura del
cemento.
USOS Y APLICACIONES
- Para pegamento de piezas sanitarias.
- Como materia prima (aglomerante) para elaborar morteros, pegos
y estucos.
- Ideal para carateo de juntas y fijación de baldosas y azulejos.
- Como pintura de cemento para impermeabilizaciones.
- Para la fabricación de piezas ornamentales de color blanco.
- Los pisos y estructuras de granito.
- Para revestimiento de fachadas y paredes.
- Para la elaboración de concretos blancos con requerimientos
estructurales en general.
- Para revestimiento de fachadas y paredes.
PRESENTACION
Sacos de 5 Kg. , 21.25 Kg.
PETROLERO CLASE B TIPO MSR -HSR
El cemento petrolero CLASE B es un cemento para uso en la
cementación de pozos petroleros y de gas. Venezolana de Cementos
fábrica este cemento en las plantas ubicadas en Guayana (estado
Bolívar) y Mara (estado Zulia). Estos productos cumplen con todos los
requerimientos establecidos por la American Petroleum Institute (API),
en su especificación 10A y especificación Q-1 por lo cual este instituto
entrega la certificación de calidad Monograma API y es fabricado
mediante sistemas de gestión certificados por FONDONORMA e IQNET,
basados en las Normas Internacionales ISO-9001 e ISO-14001, avalando
tanto la gestión de calidad como la gestión ambiental en todas nuestras
unidades de operación.
PROPIEDADES
Es un cemento producido por la molienda de Clinker de cemento
Pórtland, con estrictas especificaciones en su fabricación y control de
calidad. Su formulación en la fabricación permite obtener un cemento
tipo MSR, con moderada resistencia al ataque de los sulfatos, es decir,
un contenido de C3A menor del 8%.
USOS Y APLICACIONES
- Es utilizado para recubrir las paredes (revestir) y protegerse de las
cavidades de agua y gas (filtraciones) que se origina durante la
perforación.
- La clase B es indicada cuando las condiciones del pozo requieren
moderada resistencia a los sulfatos y estabilidad de la lechada.
- Aplicable en un rango de profundidad desde la superficie hasta
6.000 pies. La aplicación de aditivos a lechadas con clase B,
permite alcanzar requerimientos especiales que van más allá de
su comportamiento básico.
PRESENTACION
Granel.
PETROLERO CLASE G TIPO HSR
El cemento petrolero CLASE B es un cemento para uso en la
cementación de pozos petroleros y de gas. Venezolana de Cementos
fábrica este cemento en las plantas ubicadas en Guayana (estado
Bolívar) y Mara (estado Zulia). Estos productos cumplen con todos los
requerimientos establecidos por la American Petroleum Institute (API),
en su especificación 10A y especificación Q-1 por lo cual este instituto
entrega la certificación de calidad Monograma API y es fabricado
mediante sistemas de gestión certificados por FONDONORMA e IQNET,
basados en las Normas Internacionales ISO-9001 e ISO-14001, avalando
tanto la gestión de calidad como la gestión ambiental en todas nuestras
unidades de operación.
PROPIEDADES
Es un cemento especial producido por la molienda de Clinker de
cemento Portland con una adición de Sulfato de Calcio (yeso) y agua. Su
composición físico-química lo hace altamente resistente a los sulfatos
(HSR), es decir, un contenido de C3A menor del 3%.
USOS Y APLICACIONES
- Es utilizado para recubrir las paredes (revestir) y protegerlas de
las cavidades de agua y gas (filtraciones) que se originan durante
la perforación.
- La clase G tipo HSR de Vencemos es ideal cuando se requieren
altas resistencias a los sulfatos, condiciones especiales y mayor
estabilidad de la lechada.
- Como cemento base, resulta aplicable en un rango de profundidad
hasta los 8.000 pies, puede ser usado con aceleradores y
retardadores para cubrir un amplio rango de profundidades y
temperaturas de pozos.
PRESENTACIÓN
Granel.
PETROLERO CLASE H TIPO MSR -HSR
El cemento petrolero CLASE H es un cemento para uso en la
cementación de pozos petroleros y de gas. Se fabrica desde 1988 en
Planta Mara “Mara Petrolero clase H”, estado Zulia. Este producto
cumple con todos los requerimientos establecidos por la American
Petroleum Institute (API), en su especificación 10A y especificación Q-1
por lo cual este instituto entrega la certificación de calidad Monograma
API y es fabricado mediante sistemas de gestión certificados por
FONDONORMA e IQNET, basados en las Normas Internacionales ISO-
9001 e ISO-14001, avalando tanto la gestión de calidad como la gestión
ambiental en todas nuestras unidades de operación.
PROPIEDADES
Es un cemento especial producido por la molienda de Clinker de
cemento Portland con una adición de Sulfato de Calcio (yeso) y agua; su
composición química lo hace moderadamente resistente a los sulfatos
(MSR: Medium sulfate resistance).
Lo esencial es que la consistencia de la lechada (cemento + agua
+ aditivos) sea capaz de permitir un bombeo de ésta a las
profundidades requeridas antes de que se presente el fraguado, bajo las
condiciones extremas de temperatura y presión en ese punto.
La lechada que se utiliza a menudo contiene aditivos:
retardadores, dispersantes, densificantes, de controladores de filtrado y
de pérdida de circulacion, entre otros; los cuales son utilizados para
conseguir los requerimientos de comportamiento óptimos.
USOS Y APLICACIONES
- Es un cemento apropiado para usar bajo condiciones extremas de
temperatura y presión.
- Es utilizado para recubrir las paredes (revestir) y protegerse de las
cavidades de agua y gas (filtraciones) que se origina durante la
perforación y reparación de pozos de petróleo y/o gas.
- El clase H resulta aplicable en un rango de profundidad medio a
amplio: hasta 12.000 pies de profundidad; en ambientes
sulfatados y donde las temperaturas y presiones son elevadas.
PRESENTACIÓN
Granel y big bags de 1,5 T.M.
CONCLUSIÓN
Los seres humanos adquirimos durante nuestra existencia, cierta
cantidad de cemento, cal, estuco, para la construcción de edificaciones.
El cemento es uno de los productos industriales principales de los
minerales no metálicos compuesto de caliza, yeso, arcilla y otros
materiales. La relación de esos materiales que intervienen en el sector
de la construcción es realmente amplia y compleja.
De todos los conglomerantes hidráulicos el cemento portland y
sus derivados son los más empleados en la construcción debido a estar
formados, básicamente, por minerales muy abundantes en la
naturaleza, ser su precio relativamente bajo en comparación con otros
materiales y tener unas propiedades muy adecuadas para las metas
que deben alcanzar.
Actualmente, el cemento portland ha llegado a una gran
perfección Se puede decir que el cemento es el alma del hormigón,
yendo destinada, prácticamente, toda su producción a en lazar piedras
sueltas para crear el material pétreo que conocemos como hormigón.
BIBLIOGRAFÍA
HOLCIM.ES
http://www.holcim.es/editorials/proceso-de-fabricacion.html
IECA.ES
https://www.ieca.es/reportajeT.asp?id_rep=6
UNIOVI.ES
http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion6.PropiedadesCEMENTOS.pdf
SLIDESHARE.NET
http://es.slideshare.net/14019510/fabricacion-de-cemento
ESTRUCPLAN.COM.AR
https://www.estrucplan.com.ar/Producciones/imprimir.asp?IdEntrega=2481
ANEXOS
FIGURA 3. Fabricación del cemento
FIGURA 2.
Ensayo para la determinación del
tiempo de fraguado mediante la
Aguja de Vicat
FIGURA 1. Aparato de Vicat
PLANTAS DE CEMENTO EN VENEZUELA
Planta LaraCarretera vía Duaca, Km 4,Barquisimeto. Estado Lara
Venezuelatlf: 0251.270.77.01
Fax: (0251) 273.22.34
Planta GuayanaAv. Fuerzas Armadas, Zona Industrial
Matanzas, Planta Los Caribes, Matanzas,Estado Bolívar
Venezuelatlf: 0286.994.03.81
Fax: (0286) 994.37.40
Planta MaraUrb. San Francisco, Maracaibo.
Estado ZuliaVenezuela
tlf: 0261.763.70.00Fax: (0261) 763.77.13
Carretera Guanta - Cumaná, Km 6,
Pto La Cruz Estado Anzoátegui.
Terminal Catia La MarAv. La Playa, Catia La Mar.
Estado VargasVenezuela
tlf: 0212.351.58.59Fax: (0212) 351.54.71