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“Año del Bicentenario del Perú: 200 años de Independencia”

Universidad Peruana De Ciencias Aplicadas

TEMA: ADICIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE CEMENTOS ASTM C595.

INGENIERO: Jose Felix Alejandro Benavides Vagar INTEGRANTES: -Nohelia Izquierdo Mas (U202021991) -José Ulises Huertas Pajares (U202112099) -Eder Roy Pichardo Salazar (U20201B340) -Angelo Fabian Chamorro Merino (U202118562) N° DE GRUPO: 8 CURSO: Materiales De Construcción SECCIÓN: CS3B AÑO: 2021

RESUMEN:

La presente investigación se centra en las adiciones para la producción de cementos ASTM C595. Un material necesario y muy utilizado en las construcciones actuales. La norma ASTM C-595 sirvió de base para la creación de la Norma Técnica Peruana NTP 334.090:2001. Esta norma presenta las diferentes clases de cementos hidráulicos, que se pueden obtener de mezclas entre dos o más de los siguientes ingredientes: puzolana, escoria de alto horno, escoria con cal y el cemento portland. Más adelante, se informará a detalle cada combinación propuesta por las normas ASTM. En cada caso, el cemento resultante obtiene diferentes propiedades útiles para la construcción, ya sea por una mayor resistencia a los sulfatos, un mayor o menor calor de hidratación, entre otros. Estos cementos se utilizan en diferentes partes de la construcción de una obra y cumplen un papel fundamental en la cimentación de la construcción. A continuación se presentará un informe sobre los diferentes tipos de cemento, sus usos, sus aplicaciones en la construcción, un pequeño análisis al costo del mismo y una verificación de las normas ASTM C595.

INTRODUCCIÓN: En la actualidad, el cemento, al mezclarse con agua, es uno de los principales aglomerantes usados en construcción en el mundo, debido a que su uso es vital en viviendas y edificios, puentes, u otros. Además, es un ingrediente primordial para la creación del concreto, que también cuenta con múltiples usos en la construcción. Debido a los diferentes usos del cemento, este se aplica y prepara de diferentes formas dependiendo de lo que se quiera lograr para garantizar la seguridad de la obra y no poner en riesgo la vida de quienes estén cerca de ella. Hay cementos más resistentes que otros, por esta razón es necesario elegir correctamente el tipo de cemento que se necesita. Para ello, se emplean diferentes adiciones, que al reaccionar con el cemento, dan a la mezcla nuevas propiedades. Por ejemplo, otorgar una moderada resistencia a los sulfatos o cambiar el calor de hidratación de la mezcla. Las normas ASTM sirven para estandarizar la calidad de materiales de diferentes tipos. Provee una clasificación de diferentes tipos de cementos, sus adiciones y otros. Estas normas son necesarias para tomarlas como una base de lo que se debe y no se debe hacer al momento de realizar una construcción. Gracias a las normas ASTM existe una globalización de los requisitos que una mezcla debe tener para ser considerada dentro de un tipo u otro. En el presente trabajo, se explicarán los fundamentos del cemento, sus especificaciones en las normas ASTM, enfocado en las normas C 595, y sus propiedades. Asimismo, los aditivos que se le pueden agregar para darle las propiedades deseadas al momento de utilizarlo en una construcción. Los diferentes tipos que hay y su utilidad en la construcción. OBJETIVOS: OBJETIVOS GENERALES: ● Reconocer las diferentes propiedades del cemento con sus diferentes adiciones según las normas ASTM, C595. OBJETIVOS PARTICULARES: ● ● ● ●

Conocer las aplicaciones del cemento en las construcciones Explicar las propiedades del cemento Explorar las diferentes adiciones que se pueden aplicar al cemento Reconocer y analizar las normas ASTM en proyectos de construcción enfocados en la norma C595 ● Entender los diferentes usos para cada tipo de cemento según las normas ASTM C595 Figura 1: Logo normas ASTM

Nota: En la figura se plasma el logo de las normas ASTM.

4. MARCO TEÓRICO: 4.1. ANTECEDENTES: Desde la época milenaria cuando el hombre pasó de vivir en cavernas a querer un mayor espacio vital, con el paso de los años se presentaron diferentes mezclas para poder levantar diferentes edificaciones, hasta que después de tanta experimentación se pudo llegar a la creación de cemento y con ello lleva el descubrimiento de las adiciones para dicho producto. En las antiguas Grecia y Roma, emplearon la cal como un conglomerante para sus diferentes construcciones ya que, en esas épocas se relacionaban los conglomerantes más resistentes con la blancura y la mayor pureza. Sin embargo, la cal no posee la cualidad de endurecerse bajo el agua. La gran necesidad de poder construir en zonas marítimas creó la nueva inquietud de buscar conglomerantes con la capacidad de endurecer bajo al agua, asimismo resista la agresividad del mar. Smeaton, en 1756 publicó datos, indicando que se podría esperar obtener cemento con piedra de Portland. En el Reino Unido 1796, James Parker fabricó el “Cemento Romano” y el “Cemento Rápido”. Después Vicat confirmó los estudios de Smeaton. Joseph Aspdin en 1824 obtuvo una patente donde figuraba por primera vez el nombre del cemento Portland. Luego, William Aspdin hijo de Joseph Aspdin fue considerado como el primer productor de cemento Portland moderno. Después Charles Johnson en 1844 estableció con una base más científica, el cemento moderno a una nueva escala industrial. El cemento portland va a seguir desarrollándose, aunque fue patentado en 1824, este es el cemento más empleado en la actualidad.

4.2 CONCEPTOS GENERALES:

4.2.1. Cemento: Es un aglomerante que tiene forma de un polvo demasiado fino que si le agregamos agua se endurece, volviéndose una mezcla rígida y uniforme. 4.4.2. Conglomerante: Se define como un material capaz de unir los fragmentos de uno o varios materiales y dar cohesión al conjunto mediante transformaciones químicas en su masa que originan nuevos compuestos. 4.2.3. Adiciones: Aumenta la resistencia a largo plazo por su reacción química con el agua se puede presentar adiciones activas o adiciones inertes. 4.2.4 ASTM C595: Especificación normalizada para cementos. 4.3 PROPIEDADES: 4.3.1. Trabajabilidad: La propiedad que permite manejar y controlar a la mezcla sin miedo a un riesgo de segregación. 4.3.2. Fraguado: El proceso de endurecerse de la mezcla. 4.3.3. Resistencia: Se define como la capacidad de soportar diferentes cargas. 4.3.4. Durabilidad: Es la duración de un producto con un óptimo funcionamiento. 5.3.5. Reduce la permeabilidad: Se refiere a la salida de sustancias líquidas como el agua por los poros del material DESARROLLO: PRODUCCIÓN: En Perú, el Comité Técnico de Normalización de Cementos y Cales, utilizó como antecedente la norma ASTM C-595 para la elaboración de la Norma Técnica Peruana NTP 334.090:2001. Esta producción debe encontrarse en conformidad con la especificación para cementos hidráulicos mezcla ASTM C 595 que vienen a ser 5 clases de cementos hidráulicos mezcla para aplicaciones generales y especiales, usando escoria, puzolana, o ambas, con cemento Portland, Clinker de cemento Pórtland o escoria con cal. La producción de este cemento elaborado corresponde a una uniforme mezcla de dos a más materiales finos de construcción. Los principales materiales usados son cemento portland y escoria granulada de alto horno, cal hidratada y escoria granulada de alto horno, cemento portland y puzolana, cemento portland y molienda conjunta de Clinker de cemento portland, ceniza volante, cemento portland y humo de sílice, arcilla calcinada entre otras combinaciones premezcladas de estos materiales, o una combinación de molienda conjunta y mezcla. Además, esta producción debe responder a los distintos requerimientos específicos de composición química y propiedades físicas nombrados en la norma ASTM C 595, las cuales son: ● Tipo IS - cemento portland de escoria de alto horno. ● Tipo IP - cemento portland puzolánico.

● Tipo P - cemento portland puzolánico para cuando no se requiere altas resistencias a edades iniciales. ● Tipo I (PM) - cemento portland modificado con puzolana. ● Tipo I (SM) - cemento portland modificado con escoria. ● Tipo S - cemento de escoria.

APLICACIÓN EN CONSTRUCCIÓN: La aplicación de estos cementos con esta especificación ASTM C 595 en la construcción son: Tipo IS: Moderada resistencia a los sulfatos, aire incorporado, ó moderado calor de hidratación ó una combinación puede ser especificada. (MS), (A). (MH). Para uso general. Tipo IP: Moderada resistencia a los sulfatos, aire incorporado, ó moderado calor de hidratación ó una combinación puede ser especificada. (MS), (A), (MH). Para uso general. Tipo P:. Moderada resistencia a los sulfatos, aire incorporado, ó bajo calor de hidratación ó una combinación pueden ser especificados. (MS), (A), (LH). Para utilizar en estructuras de hormigón cuando no es requerida alta resistencia a edad temprana. Tipo S: Aire incorporado puede ser especificado. (A). Se utiliza en la combinación con cemento Pórtland para la elaboración de hormigón. Tipo I (PM): Moderada resistencia a los sulfatos, aire incorporado, ó moderado calor de hidratación, ó una combinación puede ser especificada. (MS), (A), (MH). El cemento portland modificado con puzolana no podrá ser utilizado cuando características especiales al uso de grandes cantidades de puzolana en el cemento Pórtland puzolánico sean necesarias. Para uso general. Tipo I (SM): Moderada resistencia a los sulfatos, aire incorporado, ó moderado calor de hidratación, ó una combinación pueden ser especificados. (MS), (A), (MH). Para uso general.

USOS: ● ● ● ● ●

Sellados Baldosines hidráulicos Macizos de concreto Cimentaciones a todo terreno Obras marítimas y sanitarias

● ● ● ● ● ● ● ●

Albañilería Tarrajeos Enchapes de mayólicas Mortero para asentamiento de ladrillos. Fabricación de bloques Adoquines Terrazos Tubos para acueducto y alcantarillado

Figura 3: Cemento en la construcción de una obra

Nota: La imagen ayuda a explicar cómo se utiliza el cemento para la construcción de una obra.

Figura 4:

Uso del cemento en el tarrajeo de una pared.

Nota: En la imagen ayuda a tener un mejor entendimiento del uso del cemento en una construcción, en este caso, en el tarrajeo.

MANTENIMIENTO: El curado es el mantenimiento de la temperatura y del contenido de humedad que satisface, por un tiempo que empieza después del colado y acabado , para que de esta forma se pueda desarrollar de manera correcta las propiedades anheladas en el concreto. El curado ayuda a que el concreto tenga mayor resistencia, durabilidad, impermeabilidad, estabilidad dimensional, etc. Cuando el cemento portland se mezcla con el agua, existe una reacción química (hidratación). Este grado de hidratación tiene dominio sobre la durabilidad y resistencia del concreto. El concreto que es recién mezclado contiene mayor volumen de agua requerida, debido a que existe pérdida excesiva de agua por evaporación. Este método de curado depende de los métodos y materiales de construcción.

Tabla 1:

Requerimientos ASTM C595.

Nota: En la tabla se muestran los requerimientos para los diferentes tipos de cementos en ASTM C595. Tabla 2: Tipos y clases de cemento a la venta en cada empresa.

Nota: En la tabla se muestra qué tipos de cemento según normas ASTM venden cada empresa. PRESUPUESTO:

El precio varía dependiendo de la marca de cemento y del tipo de este mismo. Sin embargo, como referencia, tenemos los datos de los precios de“Promart Home Center” (empresa encargada de vender productos para el mejoramiento del hogar en Perú). Tomando el precio del Cemento Sol Portland tipo I por ser muy usados en construcciones, observamos que la bolsa de cemento de 42.5 kg, la más comercial para obras, tiene un costo de S/.22.90, por otro lado, una bolsa de Cemento Andino Portland tipo HS de 42.5kg cuesta S/.24.90. Por lo tanto, existen cementos de distintos precios en el mercado variando el costo por su calidad, el tipo de cemento que es y el reconocimiento de la empresa que lo vende. Figura 5: Representación de la comparación entre diferentes tipos de cementos

Nota: La imagen aporta un ejemplo de la existencia de diferentes empresas vendedoras de cementos y su competencia.

VERIFICACIÓN DE LAS NORMAS ASTM C595 :

Tabla 3: Tabla para la verificación de las normas ASTM C595: Escoria de Alto Horno - La escoria de alto horno debe ser el producto no metálico, que consiste esencialmente en silicatos y aluminosilicatos de calcio y otras bases, desarrollado en fundición simultánea con hierro en un alto horno. Escoria Granulada de Alto Horno - La escoria granulada de alto horno debe ser el material granular vidrioso formado cuando la escoria de alto horno fundida es rápidamente templada, como por inmersión en agua. Cemento Portland - Vea el documento Terminology C 219. Para los fines de esta especificación, el cemento portland que cumple los requisitos de la Especificación C 1157 o la Especificación C150 es adecuado. No se prohíbe la utilización de cemento portland u otros materiales hidráulicos, o ambos, que contengan alta cal libre mientras se cumplan los límites de ensayo en autoclave para el cemento adicionado. Clinquer de Cemento Portland - El clínquer de cemento portland debe ser clínquer parcialmente fundido que consiste primordialmente en silicatos de calcio hidráulicos. Puzolana - La puzolana debe ser un material silíceo o silíceo y aluminoso, el cual en sí mismo posee un pequeño o ningún valor cementicio pero que, finamente dividido y en presencia de humedad, reacciona químicamente con hidróxido de calcio a temperaturas comunes para formar compuestos que poseen propiedades cementicias. Cal hidratada - La cal hidratada utilizada como parte de un cemento adicionado debe cumplir los requisitos de la Especificación C 821, pero cuando es molida en forma conjunta en el proceso de producción no debe haber ningún requisito de fineza mínima. Adición Incorporadora de Aire - Cuando se especifique cemento incorporador de aire, se debe utilizar una adición que cumpla con los requisitos de la Especificación C 226. Cuando se utilicen adiciones de proceso en la fabricación del cemento, estas deben haber demostrado que cumplen con los requisitos de la Especificación C 465 en las cantidades utilizadas o mayores Cuando se utilicen adiciones funcionales (utilizadas solo a opción del comprador, y en cantidades que no excedan el 0.50% en masa de cemento) estas deben haber demostrado que cumplen con los requisitos de la Especificación C 688 cuando son ensayadas con el cemento a utilizar, en la cantidad utilizada o mayor. Otras Adiciones - El cemento considerado en esta especificación no debe contener ninguna adición excepto las previstas anteriormente pero si se agrega agua o sulfato de calcio (vea el documento Terminology C 219), o ambos, estos deben estar en cantidades tales que no se excedan los límites mostrados en la Tabla 1 para sulfato informado como SO3 y para pérdida por ignición. Nota: En la tabla se muestran especificaciones para diferentes adiciones.

CONCLUSIONES :

● Concluyó que las distintas especificaciones del cemento ASTM C 595, son para cumplir distintos usos en la construcción. ● Podemos concluir que tener conocimiento sobre las normas ASTM C595 puede brindarnos mucha ayuda en el ámbito laboral ya que, de esa forma estamos más preparados. ● Es importante conocer las propiedades útiles en una construcción de cada tipo de cemento según la norma ASTM C595, pues gracias a ellas podemos determinar qué tipo de cemento elegir para una obra determinada en base a nuestras necesidades.

RECOMENDACIONES: ● Como en todo tipo de cemento, se recomienda respetar las relaciones de agua y cemento para obtener la mejor resistencia y trabajabilidad, de esta manera se dará el mejor desarrollo. ● Se recomienda siempre tener presente las normas ASTM C595 antes de realizar la mezcla entre cemento y sus adiciones. ● Es recomendable tener en cuenta el tipo de cemento que se requerirá antes de hacer un presupuesto para la obra, pues el costo del cemento dependerá del tipo que se requiera y el reconocimiento de la empresa que lo vende.

BIBLIOGRAFÍA:

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