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Tecnología del Hormigón Profesores Sr. Víctor Roco H. Sr. Daniel Gálvez M.
Materias ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
HISTORIA ,[object Object]
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PRINCIPALES COMPONENTES DEL HORMIGON   ,[object Object],Mezclas de Hormigón  (Volumen %) Mezclas Ricas 15% Cemento 21% Agua 3% Aire 30% Áridos finos 31% Áridos gruesos Mezclas Pobres 7% Cemento 16% Agua 0.5% Aire 25.5% Áridos finos 51% Áridos gruesos
MATERIAS PRIMAS ,[object Object],[object Object]
CEMENTO PROCESOS DE FABRICACION PROPIEDADES
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[object Object],Denominación Mineral Fórmula Química Abreviaturas Silicato Tricálcico Alita 3 Ca O . SiO 2 C 3 S Silicato Dicálcico Belita 2 Ca O . SiO 2 C 2 S Aluminato Tricálcico Alumina 2 Ca O . Al 2 O 3 C 3 A Ferro-aluminato Tetracálcico   Ferrita   4 Ca O . Al 2 O 3  . Fe 2 O 3   C 4 AF
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Tabla 1 SECUENCIA DE REACCIONES EN UN HORNO ROTATORIO   Rango de   Temperatura  (ºC) Tipo de reacción Calentamiento : 20 – 100 Evaporación de H 2 O libre 100 – 300 Pérdida del agua físicamente absorbida 400 – 900 Remoción del H 2 O estructural /grupos H 2 O y OH) de los minerales de arcilla >  500 Cambio de estructura en los minerales de sílice 600 – 900 Disociación de los carbonatos >  800 Formación de belita, productos intermedios,  > 1250 Formación de alita > 1260 Formación de fase líquida (caldo de aluminato y ferrita  aprox. 1.450 Se completa la reacción y recristalización de alita y belita Enfriamiento : 1.300 – 1.240 Cristalización de fase líquida
[object Object],[object Object],[object Object],Tabla 2 PROPORCION DE OXIDOS EN LOS CEMENTOS PORTLAND     % media % CaO 59 – 67 64 SiO 2 17 – 25 21 Al 2 O 3 5 – 9 6,5 Fe 2 O 1 – 5 2,5 MgO 1 – 4 2,5 SO 3 1 – 3 2,1 Pérdida por calcinación 0,6 – 2 1,3 Residuo insoluble 0,008 -  0,02 0,01
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[object Object],Tabla 3 COMPOSICION MEDIA DE LOS MINERALES PRINCIPALES EN CEMENTOS PORTLAND CORRIENTES     % C 3 S 48 C 2 S 28 C 3 A 12 C 4 AF 8
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Tabla 4 PROPIEDADES  DE LOS MINERALES PRINCIPALES Minerales Principales C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF Velocidad de reacción media lenta rápida lenta Calor liberado medio poco mucho poco Valor conglomerante          inicial bueno pobre bueno pobre final  bueno bueno pobre pobre Reacción con sulfatos no no si no
propiedades de un cemento Portland, conocida su composición mineralógica. Según ello se clasifican los cementos Portland norteamericanos en cinco tipos con las características y composición media que se indican a continuación, en porcentaje. Tabla 5 CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE CEMENTO PORTLAND (ASTM)  SEGÚN SU COMPOSICION DE MINERALES PRINCIPALES     I corriente II moderado calor III alta resist. inicial IV bajo calor V resist. a los sulfatos C 3 S 48 43 57 20 39 C 2 S 28 30 20 52 33 C 3 A 12 7.5 11 6 4.5 C 4 AF 8 12 7 14 16
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IMPORTANCIA DEL YESO   ,[object Object],[object Object],[object Object]
Agregado tipo “A”  ,[object Object]
REQUISITOS QUIMICOS PARA LOS CEMENTOS       Cemento Cemento Siderúrgicos Cementos Puzolánicos Cementos con Agregado tipo “A”   Portland   Portland Siderúrgico   Siderúrgico   Porland Puzolánico   Puzolánico Portland con agreg. tipo “A” Con agregado tipo “A” Pérdida por calcinación máxima (%)     3,0   5,0   5,0   4,0   5,0   7,0   9,0 Residuo insoluble máximo (%)     1,5   3,0   4,0   30,0   50,0   21,0   35,0 Contenido de SO 3  máximo (%)     4,0   4,0   4,0   4,0   4,0   4,0   4,0 Contenido de MgO máximo (%)     5,0   -   -   -   -   -   - Contenido de Mn 2 O 3  máximo (%) oxido de Manganeso   -   2,0   2,0   -   -   -   -
Cementos puzolánicos   ,[object Object],[object Object],[object Object]
  ,[object Object],[object Object],[object Object]
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Cementos siderúrgicos   ,[object Object],[object Object],[object Object]
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Hidratación del Cemento   ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Tabla 6 PORCENTAJE DE HIDRATACION EN CONDICIONES NORMALES   Los compuestos del cemento se hidratan a distinta velocidad, iniciándose con el C3A y continuando posteriormente con C4AF, C3S y C2S. A partir de ese momento el proceso no es cabalmente conocido, existiendo teorías que suponen la precipitación de los compuestos hidratados, con la formación de cristales entreverados entre si que desarrollen fuerzas de adherencia, las que producen el endurecimiento  de la pasta (Teoría cristaloidal de Le Chatelier)  o alternativamente por el endurecimiento superficial de un gel formado a partir de dichos compuestos hidratados (Teoría coloidal de Michaelis), estimándose  actualmente que el proceso presenta características mixtas. Almacenamiento de clínquer 0 – 1% Molienda de cemento 0 – 1% Almacenamiento de cemento y transporte 0 – 10% Mezcla de hormigón hasta 100%
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Proporciones volumétricas de la pasta de cemento en diferentes et á pas de la hidratación   60 cm 3 Agua 40 cm 3 Cemento Poros capilares vacíos 3,7 cm 3 33,5 cm 3 Agua capilar 12,0 cm 3 Agua de gel 30,8 cm 3 Productos sólidos de hidratación 2 0 20,0  cm 3 Cemento no  hidratado 7,4 cm 3 7,4  cm 3 Poros capilares vacíos 7,0 cm 3 Agua capilar 24,0 cm 3 Agua de gel 61,6 cm 3 Productos sólidos de hidratación 0%  50%  100% CA P LAR E S C EMENTO  HI DRATADO
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Tabla 7 CALOR DE HIDRATACION EN Kcal PRODUCIDO POR UN KILO DE CEMENTO A 18ºC   La gradiente de temperatura que se produce como consecuencia de este fenómeno puede ser causante de la formación de grietas en el hormigón.   Tipo de cemento días 1 2 3 5 7 Cemento Portland corriente 50 65 70 75 77 Cemento Portland de Alta Resistencia 70 85 90 92 95 Cemento Aluminoso 100 105 107 108 109
Características  La Norma NCh 148 indica cuales son los requisitos químicos de los cementos.   Tabla 8 GRADOS DE CEMENTOS, REQUISITOS SEGÚN NORMA NCH 148 Grado Tiempo de Fraguado  Resistencia mínima  Resistencia mínima a la compresión  a la flexión   Inicial Final 7 días 28 días 7 días 28 días   Mínima Máximo Kgf/cm 2 Kgf/cm 2 Kgf/cm 2 Kgf/cm 2   (min.) (horas)           Corriente   60   12   180   250   35   45   Alta resistencia   45   10   250   350   45   55
Características Físicas   ,[object Object],[object Object]
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Determinación del peso específico relativo  (Nch 154.of 69) Resumen ,[object Object],[object Object]
Figura 4.1  Matraz de Le Chatelier.  Capacidad aproximada 250ml. Cotas en cm.
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Método de Blaine (Nch 159. of 70) ,[object Object],[object Object]
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Fraguado y endurecimiento de la pasta de cemento   ,[object Object],[object Object],[object Object]
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Tabla 8 GRADOS DE CEMENTOS, REQUISITOS SEGÚN NORMA NCH 148 Grado Tiempo de Fraguado  Resistencia mínima  Resistencia mínima a la compresión  a la flexión   Inicial Final 7 días 28 días 7 días 28 días   Mínima Máximo Kgf/cm 2 Kgf/cm 2 Kgf/cm 2 Kgf/cm 2   (min.) (horas)           Corriente   60   12   180   250   35   45   Alta resistencia   45   10   250   350   45   55
Tabla 9 CEMENTOS CHILENOS   Agregado Denominación INN Porcentaje de agregado Denominación comercial Clase resistencia Porcentaje real de agregado Densidad de partículas sólidas (Kg/m 3 ) NO Portland 0 Super Melón Alta resistencia 0   3100 Puzolana Portland Puzolánico <  30 Polpaico esp. Polpaico 400 Melón esp. Melón extra Inacesa A.R. Corriente Alta resist. Corriente Alta resist. Alta resist. 28 20 28 18 19 2870 3000 2850 2950 3000   Puzolánico 30 - 50 Inacesa esp. Corriente 35 2900 Escoria alto horno Portland Siderúrgico <  30           Siderúrgico 30 - 75 Bío-Bío esp. Bío-Bío A.R. Corriente Alta resist. 55 45 2990 3020
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  • 1. Tecnología del Hormigón Profesores Sr. Víctor Roco H. Sr. Daniel Gálvez M.
  • 2.
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  • 5.
  • 6.
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  • 11. CEMENTO PROCESOS DE FABRICACION PROPIEDADES
  • 12.
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  • 18.
  • 19.
  • 20. Tabla 1 SECUENCIA DE REACCIONES EN UN HORNO ROTATORIO Rango de Temperatura (ºC) Tipo de reacción Calentamiento : 20 – 100 Evaporación de H 2 O libre 100 – 300 Pérdida del agua físicamente absorbida 400 – 900 Remoción del H 2 O estructural /grupos H 2 O y OH) de los minerales de arcilla > 500 Cambio de estructura en los minerales de sílice 600 – 900 Disociación de los carbonatos > 800 Formación de belita, productos intermedios, > 1250 Formación de alita > 1260 Formación de fase líquida (caldo de aluminato y ferrita aprox. 1.450 Se completa la reacción y recristalización de alita y belita Enfriamiento : 1.300 – 1.240 Cristalización de fase líquida
  • 21.
  • 22.
  • 23.
  • 24.
  • 25.
  • 26. Tabla 4 PROPIEDADES DE LOS MINERALES PRINCIPALES Minerales Principales C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF Velocidad de reacción media lenta rápida lenta Calor liberado medio poco mucho poco Valor conglomerante         inicial bueno pobre bueno pobre final bueno bueno pobre pobre Reacción con sulfatos no no si no
  • 27. propiedades de un cemento Portland, conocida su composición mineralógica. Según ello se clasifican los cementos Portland norteamericanos en cinco tipos con las características y composición media que se indican a continuación, en porcentaje. Tabla 5 CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE CEMENTO PORTLAND (ASTM) SEGÚN SU COMPOSICION DE MINERALES PRINCIPALES   I corriente II moderado calor III alta resist. inicial IV bajo calor V resist. a los sulfatos C 3 S 48 43 57 20 39 C 2 S 28 30 20 52 33 C 3 A 12 7.5 11 6 4.5 C 4 AF 8 12 7 14 16
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  • 32.
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  • 34. REQUISITOS QUIMICOS PARA LOS CEMENTOS     Cemento Cemento Siderúrgicos Cementos Puzolánicos Cementos con Agregado tipo “A”   Portland   Portland Siderúrgico   Siderúrgico   Porland Puzolánico   Puzolánico Portland con agreg. tipo “A” Con agregado tipo “A” Pérdida por calcinación máxima (%)     3,0   5,0   5,0   4,0   5,0   7,0   9,0 Residuo insoluble máximo (%)     1,5   3,0   4,0   30,0   50,0   21,0   35,0 Contenido de SO 3 máximo (%)     4,0   4,0   4,0   4,0   4,0   4,0   4,0 Contenido de MgO máximo (%)     5,0   -   -   -   -   -   - Contenido de Mn 2 O 3 máximo (%) oxido de Manganeso   -   2,0   2,0   -   -   -   -
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  • 45. Tabla 6 PORCENTAJE DE HIDRATACION EN CONDICIONES NORMALES Los compuestos del cemento se hidratan a distinta velocidad, iniciándose con el C3A y continuando posteriormente con C4AF, C3S y C2S. A partir de ese momento el proceso no es cabalmente conocido, existiendo teorías que suponen la precipitación de los compuestos hidratados, con la formación de cristales entreverados entre si que desarrollen fuerzas de adherencia, las que producen el endurecimiento  de la pasta (Teoría cristaloidal de Le Chatelier)  o alternativamente por el endurecimiento superficial de un gel formado a partir de dichos compuestos hidratados (Teoría coloidal de Michaelis), estimándose  actualmente que el proceso presenta características mixtas. Almacenamiento de clínquer 0 – 1% Molienda de cemento 0 – 1% Almacenamiento de cemento y transporte 0 – 10% Mezcla de hormigón hasta 100%
  • 46.
  • 47.
  • 48. Proporciones volumétricas de la pasta de cemento en diferentes et á pas de la hidratación 60 cm 3 Agua 40 cm 3 Cemento Poros capilares vacíos 3,7 cm 3 33,5 cm 3 Agua capilar 12,0 cm 3 Agua de gel 30,8 cm 3 Productos sólidos de hidratación 2 0 20,0 cm 3 Cemento no hidratado 7,4 cm 3 7,4 cm 3 Poros capilares vacíos 7,0 cm 3 Agua capilar 24,0 cm 3 Agua de gel 61,6 cm 3 Productos sólidos de hidratación 0% 50% 100% CA P LAR E S C EMENTO HI DRATADO
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  • 51. Tabla 7 CALOR DE HIDRATACION EN Kcal PRODUCIDO POR UN KILO DE CEMENTO A 18ºC   La gradiente de temperatura que se produce como consecuencia de este fenómeno puede ser causante de la formación de grietas en el hormigón.   Tipo de cemento días 1 2 3 5 7 Cemento Portland corriente 50 65 70 75 77 Cemento Portland de Alta Resistencia 70 85 90 92 95 Cemento Aluminoso 100 105 107 108 109
  • 52. Características La Norma NCh 148 indica cuales son los requisitos químicos de los cementos. Tabla 8 GRADOS DE CEMENTOS, REQUISITOS SEGÚN NORMA NCH 148 Grado Tiempo de Fraguado Resistencia mínima Resistencia mínima a la compresión a la flexión   Inicial Final 7 días 28 días 7 días 28 días   Mínima Máximo Kgf/cm 2 Kgf/cm 2 Kgf/cm 2 Kgf/cm 2   (min.) (horas)           Corriente   60   12   180   250   35   45   Alta resistencia   45   10   250   350   45   55
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  • 56. Figura 4.1 Matraz de Le Chatelier. Capacidad aproximada 250ml. Cotas en cm.
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  • 71.
  • 72. Tabla 8 GRADOS DE CEMENTOS, REQUISITOS SEGÚN NORMA NCH 148 Grado Tiempo de Fraguado Resistencia mínima Resistencia mínima a la compresión a la flexión   Inicial Final 7 días 28 días 7 días 28 días   Mínima Máximo Kgf/cm 2 Kgf/cm 2 Kgf/cm 2 Kgf/cm 2   (min.) (horas)           Corriente   60   12   180   250   35   45   Alta resistencia   45   10   250   350   45   55
  • 73. Tabla 9 CEMENTOS CHILENOS Agregado Denominación INN Porcentaje de agregado Denominación comercial Clase resistencia Porcentaje real de agregado Densidad de partículas sólidas (Kg/m 3 ) NO Portland 0 Super Melón Alta resistencia 0   3100 Puzolana Portland Puzolánico < 30 Polpaico esp. Polpaico 400 Melón esp. Melón extra Inacesa A.R. Corriente Alta resist. Corriente Alta resist. Alta resist. 28 20 28 18 19 2870 3000 2850 2950 3000   Puzolánico 30 - 50 Inacesa esp. Corriente 35 2900 Escoria alto horno Portland Siderúrgico < 30           Siderúrgico 30 - 75 Bío-Bío esp. Bío-Bío A.R. Corriente Alta resist. 55 45 2990 3020
  • 74.
  • 75. fin