Notas de Laboratorio Ensayos de Cementos

1. Notas de LaboratorioEnsayos de Cementos • Cementos: composición • Pasta de consistencia normal • Principio y fin de fraguado • Estabilidad de volumen • Finura de molido • Finura Blaine • Pérdida por calcinación • Densidad real • Fabricación de probetas de mortero • Rotura de probetas de mortero • Cemento de aluminato de calcio • Cemento de albañilería • Cementos comunes UNE–EN 197-1 • Elección del cemento • Recomendaciones de uso • Vocabulario • Cuestiones Autor: F. Javier Bardisa http://personales.upv.es/fbardisa

2. Material hidráulico que se obtiene por sinterización de una mezcla especificada: • CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 (crudo)y otros compuestos (yeso y adiciones). UNE 80304:2006 Cementos • Alita  C3 S silicato tricálcico 40-60 % • Belita  C2 S silicato bicálcico 20-30 % • Celita  C4AF ferrito aluminato tetracálcico 5-12 % • C3A aluminato tricálcico 7-14 % • CaO  cal libre • MgO  magnesia libre • Na2O  álcalis • Sulfato de calcio  Di, Hemi, Ahidrita(CaSO4) • CaO / SiO2 >= 2 • MgO <= 5% • 3CaOSiO2 + 2CaOSiO2 >= 2/3 Clínker • Instrucción para la recepción de cementos RC - 08 Sinterización del crudo a 1500ºC • Ver IECA http://personales.upv.es/fbardisa

3. Pasta de consistencia normalUNE-EN 196-3 La pasta de cemento de consistencia normal tiene una resistencia especificada a la penetración de una sonda normalizada. Se amasan 500 g de cemento con una cantidad de agua durante 3 min. Se transfiere la masa a un molde troncocónico de 40 mm de altura y diámetro de 75 mm. A los 4 min liberamos la sonda de 10 mm de diá- metro y 300 g de peso. Se dice pasta de consistencia normal cuando la distancia entre la sonda y la placa base es de 6 +-2 mm. Para conseguirlo añadiremos o quitaremos agua a la cantidad inicial de cemento en sucesivos ensayos. 6 +- 2 mm http://personales.upv.es/fbardisa

4. Principio y fin de fraguadoUNE-EN 196-3 El tiempo de fraguado se determina observando la penetración de una aguja en una pasta de cemento de consistencia normal, hasta un valor especificado. Se quita la sonda y se coloca la aguja de 1’3 mm de diámetro, pesando el conjunto 300 g. Se introduce el molde lleno con la placa base en un recipiente con agua. Principio de fraguado: tiempo transcurrido desde el inicio del amasado hasta que la aguja de Vicat está a 6 +- 3 mm de la placa base. Final de fraguado: tiempo transcurrido desde el inicio del amasado hasta que la aguja de Vicat penetra por primera vez 0’5 mm de la pasta. 6+-3 mm 0’5 mm http://personales.upv.es/fbardisa

5. Estabilidad de Volumen:Le Chatelier UNE-EN 196-3 La estabilidad de volumen se determina observando la expansión volumétrica de la pasta de cemento de consistencia normal, indicada por el desplazamiento relativo de dos agujas. Se introduce la pasta de consistencia normal en el molde y a las 24 h se mide la distancia entre las puntas “A”. Se introduce en un baño de agua y se lleva ebullición en 30 min, manteniéndolo 3 horas. Se sacan, se enfrían y se vuelven a medir las puntas “C”. La diferencia “A – C” es la expansión del cemento en milímetros. Se produce por un exceso de MgO, de CaO libre, los aluminatos, los álcalis, el yeso y la finura. RC-08 < 10mm http://personales.upv.es/fbardisa

6. Finura de molidoUNE 80122 (EN 196-6) • Se tamizan 10 g de cemento por un tamiz con una malla metálica de 90 µ. de este modo se determina la proporción de cemento cuyo grano es mayor. • Sirve solamente para detectar partículas • gruesas en el cemento y controlar el proceso • de producción. Retenido 100 - X 100 F = Muestra original http://personales.upv.es/fbardisa

7. Finura BlaineUNE-EN 196-6 • La finura de cemento es medida como superficie especifica mediante la • observación del tiempo que tarda una cantidad fija de aire para pasar a • través de una capa compactada de dimensiones y porosidad especificada. Se trata de un método más comparativo que absoluto. Finura normal: 3500 cm2/g Gran finura: 5000 cm2/g http://personales.upv.es/fbardisa

8. Pérdida por calcinaciónUNE-EN 196-2 • Se coloca 1 g de cemento en un crisol “m1”y se introduce en la mufla a • 950ºC durante 15 min. Se enfría en un desecador y se pesa “m2”. m1 – m2 X 100 L = Muestra • Se eliminan el dióxido de carbono y el agua. RC-08 < 5% http://personales.upv.es/fbardisa

9. Densidad realUNE 80103 • Se introduce una masa de cemento en el interior del volumenómetro de • Le Chatelier previamente lleno de líquido (Bencina) hasta un nivel marcado. • El cemento introducido desplaza el líquido hasta un segundo nivel dándonos • el volumen de la masa de cemento. M D = V http://personales.upv.es/fbardisa

10. Fabricación de probetas morteroUNE-EN 196-1 • Amasadora planetaria: capacidad 5l, la pala gira • circularmente y sobre sí misma con dos velocidades. • Moldes: disponen tres compartimentos de 40x40x160 mm cada uno. • Compactadora: masa total 20 Kg, leva con caída libre de 15 mm, contador de • 60 golpes. http://personales.upv.es/fbardisa

11. Arena normalizada CEN 1350 gr • Cemento a ensayar 450 gr • Agua 225 gr Procedimiento operatorio: Se vierte el agua y el cemento. Velocidad lenta 30 s. Se añade la arena durante 30 s. Velocidad rápida durante 30 s. 2) Se para la amasadora 90 s. Se continua amasando a velocidad rápida 60 s. 3) Se introduce el mortero en los moldes en dos capas compactando cada capa con 60 golpes. 4) Se enrasa y se etiqueta. Colocamos una lámina de vidrio y se coloca en la cámara húmeda. A las 24 h se desmoldea. http://personales.upv.es/fbardisa

12. Rotura probetas morteroUNE-EN 196-1 • Resistencia a flexotracción: Se utiliza el método de carga de los tres puntos. • los dos rodillos de apoyo distan 100 mm 1’5 x F x L MPa Rf = b3 • Resistencia a compresión: se ensayan los semiprismas rotos. Los platos para • aplicar la carga son de 40x40 mm. Fc MPa Rc = 1600 http://personales.upv.es/fbardisa

13. Cemento de aluminato de calcioUNE-EN 14647 Los cementos de aluminato de calcio debe sus propiedades al aluminato monocálcico CaOAl2O3 y debe estar comprendido entre 36 y 55 %. Es resistente a los sulfatos y tiene un endurecimiento rápido, resistiendo las temperaturas elevadas. • Aplicaciones • Hormigón refractario • Reparaciones rápidas • Bancadas temporales Dosificación Árido fino EA > 85 Mínimo cemento 400 Kg/m3 Relación A/C < 0’4 Una vez que el proceso de hidratación ha producido las fases hidratadas estables después de laconversión, conserva su resistencia y estabilidad. Ver Anejo 3 de la EHE-08 http://personales.upv.es/fbardisa

14. Cementos de albañileríaUNE-EN 413-1 • Conglomerante hidráulico que cuando se mezcla con arena y agua produce • mortero trabajable adecuado para revocos, enlucidos y trabajos de albañilería. • Símbolo del cemento de albañilería: MC • “X” índica que no se ha incorporado un agente inclusor de aire. Ej. Designación: EN 413-1 MC 12’5 X • Ensayos: • Finura de molido EN 196-6 < 15 % • Tiempo inicio de fraguado EN 413-2 > 60 min. • Expansión EN 196-3 < 10 mm • Resistencia a compresión EN 196-1 y EN 459-2 con relación A/C de 0’5. http://personales.upv.es/fbardisa

15. Cementos comunes UNE–EN 197-1 http://personales.upv.es/fbardisa

16. Elección del CementoUNE 80300:2000 IN Para un cemento específico deberemos distinguir en términos de resistencia mecánica, estabilidad de volumen y durabilidad. Es aconsejable siempre que se pueda, utilizar un cemento de uso general, por ejemplo los cementos de tipo II salvo por alguna justificación como: • Exigencia de altas resistencias iniciales • Resistencia a sulfatos del terreno, al agua de mar • La reactividad de los áridos con los álcalis • Obras masivas de hormigón donde las altas temperaturas pueden ocasionar • tensiones de tipo térmico con la retracción y fisuración correspondiente. • La resistencia del hormigón a muy altas temperaturas • El color del hormigón. http://personales.upv.es/fbardisa

17. Recomendaciones de uso RC08 Tipos de Cemento en función de la aplicación o elemento estructural. http://personales.upv.es/fbardisa

18. http://personales.upv.es/fbardisa

19. Cementos recomendados para cimentaciones A8.2.2.1 http://personales.upv.es/fbardisa

20. Cementos recomendados para obras portuarias A8.2.2.2 http://personales.upv.es/fbardisa

21. Cementos recomendados para presas A8.2.2.3 http://personales.upv.es/fbardisa

22. Cementos recomendados para obras hidráulicas distintas a las presas A8.2.2.4 http://personales.upv.es/fbardisa

23. Circunstancia de hormigonado: http://personales.upv.es/fbardisa

24. Recomendación en función de la clase de exposición A8.2.4 http://personales.upv.es/fbardisa

25. Cementos recomendados para firmes de carreteras A8.3 http://personales.upv.es/fbardisa

26. Hormigones No estructurales A8.4 http://personales.upv.es/fbardisa

27. Cementos recomendados para morteros de albañilería A8.5 http://personales.upv.es/fbardisa

28. Vocabulario • Etringita o sal de Candlot: trisulfoaluminato de calcio hidratado . Yeso + AC3 • Protlandita: hidróxido de calcio. Los hidróxidos ocupan más espacio que los óxidos. • Tobermorita: silicato de calcio hidratado SC • Brucita: hidróxido de magnesio Mg (OH)2 • Escorias de alto horno: subproductos de la fabricación de arrabio o fundición. • Puzolanas artificiales: cenizas volantes, humo de sílice, ceniza cáscara de arroz. • Puzolanas naturales: materiales silicoalumínicos que se presentan como rocas • o minerales. • Esquistos bituminosos: rocas metamórficas arcillosas (rocas empapadas de • petróleo). • Filler calizo: carbonato cálcico natural molido. http://personales.upv.es/fbardisa

29. Cuestiones • Diferencia entre clínker, puzolana, escoria y filler calizo. • Sí el yeso ataca al hormigón ¿Por qué se incluye en los cementos? • ¿Qué es la portlandita? • Diferencia entre crudo, clínker y cemento • ¿De qué depende la velocidad de hidratación o endurecimiento? • ¿Qué son los aditivos? • ¿Cómo influyen la falta o exceso de CaO en el clínker? • Concepto de fraguado. • ¿De qué depende la permeabilidad de la pasta de cemento? http://personales.upv.es/fbardisa