Cementos. Montoya-Meseguer-Morán (2000) Hormigón armado. Gustavo Gili. Barcelona. Cementos

Transcripción

1 Cementos 1. Definiciones, clasificación y prescripciones. En general, se llaman conglomerantes hidráulicos aquellos productos que, amasados con el agua, fraguan y endurecen tanto expuestos al aire como sumergidos en agua, por ser estables en tales condiciones los compuestos resultantes de su hidratación. Los conglomerantes hidráulicos más importantes son los cementos. Los cementos en España están regulados por la Instrucción para la Recepción de Cementos, RC-97 y las Normas UNE, concordantes con la Norma europea EN Componentes de los cementos. A continuación se indican los componentes (constituyentes) de los cementos que, dosificados en distintas proporciones y molturados conjuntamente, dan origen a los distintos tipos de cementos (Norma UNE :96). a) Clínkeres portland Son los productos que se obtienen al calcinar hasta fusión parcial mezclas muy íntimas, preparadas artificialmente, de calizas y arcillas, hasta conseguir la combinación prácticamente total de sus componentes. b) Clínkeres aluminosos Son productos que se obtienen por fusión de una mezcla de calizas y bauxitas de composición y granulometría adecuadas para conseguir un contenido mínimo de alúmina del 36 por 100. c) Escorias siderúrgicas (S) Son granulados de horno alto, que se obtienen por templado o por enfriado brusco, con agua o con aire, de la ganga fundida procedente de procesos siderúrgicos. Deben poseer carácter básico e hidraulicidad latente o potencial, así como un contenido mínimo de fase vítrea. 1

2 d) Puzolanas naturales (P) Son principalmente rocas tobáceas, volcánicas vítreas, de naturaleza traquítica alcalina o pumítica. Finamente divididas no poseen ninguna propiedad hidráulica, pero contienen constituyentes (sílice y alúmina) capaces de fijar cal a la temperatura ambiente en presencia de agua, formando compuestos de propiedades hidráulicas. En sentido amplio, el término puzolana se aplica también a otros productos artificiales, o naturales de origen no volcánico, que tienen análogas propiedades, como la tierra de diatomeas y las arcillas activas. e) Cenizas volantes (V) Son los residuos sólidos que se recogen por precipitación electrostática o por captación mecánica, de los polvos que acompañan a los gases de la combustión de los quemadores de centrales termoeléctricas alimentadas por carbones pulverizados. f) Humo de sílice (D) Es un subproducto de la obtención del silicio y del ferrosilicio. Se reduce en horno eléctrico cuarzo muy puro y carbón, recogiéndose del humo generado, mediante filtro electrostático, partículas de muy pequeño diámetro formadas, principalmente, por sílice muy reactiva. g) Fílleres calizos (L) Son compuestos principalmente de carbonato cálcico en forma de calcita (superior al 85 %), que molidos conjuntamente con el clinker portland, en proporciones determinadas, afectan favorablemente a las propiedades y comportamiento de los morteros y hormigones, tanto frescos como endurecidos. Su acción principal es de carácter físico: dispersión, hidratación, trabajabilidad, retención de agua, capilaridad, permeabilidad, retracción, fisuración. h) Reguladores de fraguado Son materiales naturales o productos artificiales que añadidos a los clínkeres portland y a otros constituyentes del cemento, en pequeñas proporciones, y molidos conjuntamente, proporcionan cementos con un fraguado adecuado. El regulador de fraguado más usual es el sulfato cálcico en alguna de sus variedades, o en mezclas de ellas. i) Aditivos de los cementos 2

3 Son productos que pueden emplearse en la fabricación del cemento, para facilitar el proceso de molienda o bien para aportar al cemento o a sus derivados algún comportamiento específico (inclusores de aire). La dosificación de los aditivos debe ser inferior al 1 por 100 en masa. No debe confundirse con los aditivos del hormigón Clasificación de los cementos. Los cementos que contempla la Instrucción española RC-97 son los siguientes: Cementos comunes (Norma UNE :96) Cementos resistentes a los sulfatos y/o agua de mar (Norma UNE :96) Cementos blancos (UNE :96) Cementos de bajo calor de hidratación (UNE :96) Cementos para usos especiales (UNE :96) Cemento de aluminato de calcio (UNE :96) Los cementos se clasifican en tipos, según sus componentes, y en clases según su resistencia. El número que identifica a la clase corresponde a la resistencia mínima a compresión, a veintiocho días, expresada en newtons por milímetro cuadrado (N/mm 2 ). Se exceptúan los cementos para usos especiales en que dicha resistencia se refiere a los noventa días. En las tablas 1 y 2 se da la clasificación de los cementos comunes, según tipos y clases, de acuerdo con la Instrucción RC-97. Los porcentajes en masa de los distintos tipos de cemento excluyen el regulador de fraguado y los eventuales aditivos. Por otra parte, conviene no confundir los aditivos al cemento con las adiciones; éstas se refieren siempre a uno o varios de los siguientes constituyentes: escoria siderúrgica (S), humo de sílice (D), puzolanas naturales (P), cenizas volantes (V) y fílleres calizos (L). 3

4 A título de ejemplo: la designación para un cemento portland con adición de puzolana y de resistencia 42,5 N/mm 2 es CEM II/A-P/42,5 UNE , o bien CEM II/B-P/42,5 UNE , según sea el contenido de puzolana. TABLA 1 Tipos de cemento y composiciones: proporción en masa (1) Tipo de cemento CEM I CEM II CEM III Clínker Denominación Designación K Cemento Portland Cemento Portland con escoria Cemento Portland con humo de sílice Cemento Portland con puzolana Cemento Portland con ceniza volante Cemento Portland con caliza Cemento Portland Mixto (3). Cemento de horno Alto Escoria de Humo de Horno alto Sílice D S Puzolanas Naturales P Componentes Cenizas Volantes V Caliza L Minoritarios Adiciones (2) CEM I CEM II/A-S CEM II/B-S CEM II/A-D CEM II/A-P CEM II/B-P CEM II/A-V CEM II/B-V CEM II/A-L CEM II/A-M CEM II/B-M CEM III/A CEM III/B (4) (5) (4) (5) (6) CEM IV Cemento Puzolánico CEM IV/A CEM IV/B (4) (4) CEM V Cemento Compuesto CEM V/A (1) Los valores de la tabla se refieren al núcleo de cemento, entendiéndose por tal el clínker y las adiciones con exclusión del sulfato de calcio (regulador de fraguado) y de los aditivos. (2) Los componentes minoritarios adicionales pueden ser filler, o uno o más de los componentes principales, a menos que están incluidos ya como tales en el cemento. (3) Cuando algún cemento portland, mixto, en razón de su composición, se pueda incluir en alguno de los tipos II anteriores, deberá llevar la denominación y designación correspondientes a dicho tipo. (4) La proporción de humo de sílice se limita al 10 por 100. (5) La proporción de filler se limita al 5 por 100. (6) La proporción de caliza se limita al 20 por

5 TABLA 2 Prescripciones mecánicas y físicas de los cementos comunes Resistencia a compresión N/mm 2 Tiempo de fraguado Clase resistente Resistencia inicial Resistencia normal Principio Final Expansión Dos días Siete Días Veintiocho días Minutos Horas mm 32,5 16,0 32,5 52,5 32,5 R (1) 13, ,5 13,5 42,5 62, ,5 R (1) 20, ,5 20,0 52,5 52,5 R (1) 30,0 45 (1) R = Alta resistencia inicial Prescripciones químicas de los cementos comunes. En la tabla 3 se incluyen las especificaciones que deben cumplir los cementos comunes, relativas a las características químicas, según la Instrucción RC-97. Los ensayos correspondientes deben efectuarse de acuerdo con la Norma EN 196-2:1996 y normas UNE concordantes. TABLA 3 Prescripciones químicas de los cementos comunes Características Tipo de Cemento Clase resistente Porcentaje en masa Pérdida por calcinación CEM I CEM III Todas 5,00 Residuo insoluble CEM I CEM III Todas 5,00 CEM I 32,5 Contenido de sulfatos CEM II (1) 32,5 R (2) (expresado en SO 3). CEM IV 42,5 CEM V 3,50 42,5 R (2) 52,5 4,00 52,5 R (2) CEM III Todas Contenido de cloruros (CI) Todos (3) Todas 0,10 Puzolanicidad CEM IV Todas Satisfacer el ensayo (1) Esta indicación afecta o todos los cementos CEM II/A y CEM II/B, incluidos los cementos Portland compuestos que contienen un solo componente principal, por ejemplo, II/A-S o ll/b-v. (2) R = Alta resistencia inicial. (3) El cemento tipo III puede contener más de 0,10 por 100 de cloruros. Pero, en tal caso, se debe consignar en los envases y albaranes de entrega el contenido real de cloruros. 5

6 1.4. Prescripciones físicas y mecánicas de los cementos. Las características físicas y mecánicas más importantes son: fraguado, expansión, finura de molido y resistencia a compresión. a) Fraguado La velocidad de fraguado de un cemento viene limitada por las normas estableciendo un período de tiempo, a partir del amasado, dentro del cual deben producirse el principio y el fin del fraguado. Ambos conceptos se definen de un modo convencional, mediante la aguja de Vicat, ya que el fraguado es un proceso continuo que se inicia al amasar el cemento y se prolonga por el endurecimiento sin solución de continuidad. Las penetraciones de la aguja de Vicat sobre una probeta de pasta normal de cemento, en función del tiempo, dan una idea del proceso de fraguado. Como resultado del ensayo puede dibujarse un diagrama como el indicado en la figura 1.1.(Norma europea EN 196-3). Según la Intrucción española RC-97 el fraguado del cemento debe cumplir las siguientes prescripciones: Resistencia del cemento Principio del fraguado (min) Final del fraguado (horas) Muy alta > 45 < 12 Alta, media, baja > 60 < 12 El límite inferior que marcan las normas para el comienzo del fraguado es pequeño y puede resultar insuficiente para muchas obras de hormigón, en las que las 6

7 distancias de transporte sea grande. Debe comprobarse, en tales casos, que el principio de fraguado del cemento se aleja del mínimo admitido, especialmente si la temperatura ambiente supera a la normalizada del ensayo, que es de 18º C a 22º C para el agua de amasado. Para obras de pavimentos de hormigón ejecutadas en verano conviene utilizar cementos cuyo principio de fraguado, en ensayo efectuado a 30º C, tenga lugar no antes de una hora. El fraguado es tanto más corto y rápido en su comienzo cuanto más elevada es la finura del cemento. La meteorización de éste (almacenamiento prolongado) aumenta la duración del fraguado. La presencia de materia orgánica (que puede provenir del agua o de la arena) retrasa el fraguado y puede llegar a inhibirlo. A menor cantidad de agua de amasado, así como a mayor sequedad del aire ambiente, corresponde un fraguado más corto. b) Expansión Los ensayos de estabilidad de volumen tiene por objeto manifestar, a corto plazo, el riesgo de expansión tardía que puede tener un cemento fraguado debida a la hidratación del óxido de calcio y/o del óxido de magnesio libres. El método de ensayo que se utiliza, tanto en España como en el resto de Europa, es el de las agujas de Le Chatelier (Norma europea EN 196-3). Consiste en un pequeño molde cilíndrico abierto por una generatriz y terminado por dos agujas para amplificar la expansión. Una vez relleno con la pasta de cemento, se mantiene 24 horas en la cámara húmeda. El aumento de la distancia de las dos puntas de las agujas después de sumergido el molde en agua en ebullición, durante tres horas, mide la expansión. Según la Instrucción RC-97, la expansión de cualquier tipo de cemento no debe ser superior a 10 milímetros. c) Finura de molido 7

8 Es una característica íntimamente ligada al valor hidráulico del cemento, ya que influye decisivamente en la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar durante su fraguado y primer endurecimiento. Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento se hidratan sólo en una profundidad de 0,01 mm, por lo que, si dichos granos fuesen muy gruesos, su rendimiento sería muy pequeño al quedar en su interior un núcleo prácticamente inerte. Si el cemento posee una finura excesiva, su retracción y calor de fraguado son muy altos (lo que, en general, resulta perjudicial), el conglomerante resulta ser más susceptible a la meteorización (envejecimiento) tras un almacenamiento prolongado, y disminuye su resistencia a la aguas agresivas. Pero siendo así que las resistencias mecánicas aumentan con la finura, se llega a una situación de compromiso: el cemento portland debe estar finamente molido, pero no en exceso. Lo deseable es que un cemento alcance sus debidas resistencias, a las distintas edades, por razón de calidad del clínker más bien que por razón de finura de molido. La nueva normativa, tanto europea como española, no incluye en sus Pliegos prescripciones para la finura de molido. Para la determinación de la finura de molido existen varios métodos de ensayo siendo el más conocido el de la superficie específica Blaine (Norma UNE ). Consiste en determinar la superficie de un gramo de cemento cuyas partículas estuviesen totalmente sueltas, expresándose en centímetros cuadrados. La superficie específica Blaine de los distintos cementos está comprendida, generalmente, entre 2500 y 4000 cm 2 /g. Otros métodos para determinar la superficie específica de molido son por tamizado en seco (Norma UNE ) y por tamizado húmedo (Norma UNE ). d) Resistencias mecánicas Como resistencia de un cemento se entiende la de un mortero normalizado, amasado con arena de características y granulometría determinadas, con relación 8

9 agua/cemento igual a 0,5, en las condiciones que especifica la Norma UNE , que es análoga a la europea EN Las probetas son prismáticas de 4 x 4 x 16 cm 3. Se rompen primero a flexotracción con carga centrada y luego, cada uno de los trozos resultantes, se rompe a compresión sobre superficie de 4 x 4 cm 2. Las roturas se efectúan normalmente a 2, 7 y 28 días. La resistencia mecánica de un hormigón será tanto mayor cuanto mayor sea la del cemento empleado. Pero esta característica no es la única que debe buscarse, ya que por sí sola no garantiza otras igualmente necesarias, o incluso más, como por ejemplo la durabilidad. En la tabla 2 se dan las prescripciones mecánicas de los cementos, según la Instrucción española RC-97. Recuérdese que el número que identifica la clase de un cemento corresponde a la resistencia mínima a compresión, a 28 días, expresada en N/mm 2 (excepto en cementos para usos especiales, en que dicha resistencia se refiere a 90 días). Ni la Instrucción española ni la Norma europea especifican valores para la resistencia a flexotracción. 2. Cementos portland (tipo I) Los cementos portland se obtienen por molturación conjunta de clínker portland, una cantidad adecuada de regulador de fraguado y, eventualmente, hasta un 5 por 100 de adiciones. Estas adiciones pueden ser una o varias entre escoria siderúrgica, puzolana natural, cenizas volantes, filler calizo y humo de sílice. A continuación se indican las clases de los cementos tipo I, según la Instrucción española RC-97 (véase tabla 2): I/32,5 I/32,5R I/42,5 I/42,5R I/52,5 I/52,5R en donde la letra R indica alta resistencia inicial. 9

10 Los cementos portland normalmente empleados en las obras corrientes de hormigón armado son de las clases 32,5 y 42,5 N/mm 2, si bien esta última es más adecuada para cuando se requiere un endurecimiento más rápido de lo normal. 3. Cementos portland con adiciones (tipo II) Los cementos portland con adiciones se vienen empleando en Europa, con gran éxito, por razones económicas. Por una parte, por el ahorro de energía que ello supone y, por otra, por el aprovechamiento de ciertos productos naturales y subproductos industriales. Los cementos portland con adiciones tienen un comportamiento intermedio entre los portland tipo I, por un lado, y los cementos de horno alto o puzolánicos, por otro. Se pasa, pues, sin solución de continuidad del cemento portland tipo I a los siderúrgicos o puzolánicos, a través de los portland tipo II. Estos cementos tienen las mismas clases resistentes que los cementos tipo I. 4. Otros tipos de cementos comunes 4.1. Cementos de horno alto (tipo III) Estos conglomerantes constituyen la familia de los cementos fríos. La Instrucción española considera dos tipo de cementos de horno alto: Tipo III/A: Sus componentes son clínker de portland (35 a 64 %), escoria siderúrgica (36 a 65 %) y otros constituyentes (0 a 5 %). Los porcentajes son en masa y no incluyen ni el regulador de fraguado ni los aditivos. Tipo III/B: Sus componentes son clínker de portland (20 a 34 %), escoria siderúrgica (66 a 80 %) y otros constituyentes (0 a 5 %). 10

11 Las clases resistentes son las mismas que los cementos portland. La escoria granulada es una especie de arena (el aspecto y color son parecidos) que se obtiene por enfriamiento brusco en agua de la ganga fundida procedente de procesos siderúrgicos. Sus partículas son más o menos porosas y rechinan al aplastarlas con la mano. Al ser enfriada bruscamente en agua (temple) la escoria se vitrifica y se vuelve activa. Dado su contenido en cal combinada, la escoria no es una simple puzolana, sino que tiene de por sí propiedades hidráulicas, es decir, que es un verdadero cemento. Lo que sucede es que, por sí sola, la escoria fragua y endurece muy lentamente, por lo que debe ser acelerada por la presencia de algo que libere cal, como el clínker de portland. Bastan muy pequeñas cantidades de este último componente para asegurar el fraguado y endurecimiento de la escoria molida. Estos cementos presentan poca retracción y un débil calor de hidratación, por lo que pueden ser utilizados sin riesgo en grandes macizos. A cambio y por la misma razón, son muy sensibles a las bajas temperaturas, que retardan apreciablemente su endurecimiento, por lo que no debe utilizarse por debajo de los +5º C. Los cementos siderúrgicos son más susceptibles de experimentar cambios de tonalidad más o menos irregulares después de endurecidos. El hormigón de cemento de escorias presenta una rotura de color verdoso característico. Quizá la idea más importante que debe retenerse en relación con estos cementos es que necesitan efectuar su endurecimiento en medio constantemente húmedo durante dos semanas al menos, dada su lentitud. Sus grandes enemigos son la sequedad y el calor. No deben emplearse los de fabricación muy reciente, que presentan riesgos de retracciones elevadas. Por igual motivo y para evitar desecaciones prematuras y rápidas, hay que emplear bajas relaciones agua/cemento y vigilar el amasado, porque estos cementos dan morteros y hormigones un poco agrios que incitan a quien los amasa a echar más agua a la hormigonera. Un vibrado enérgico vence esta rigidez durante la puesta en obra. 11

12 Conviene utilizar dosificaciones amplias, bien amasadas, para evitar falta de homogeneidad y el riesgo de tener endurecimientos irregulares. En general es preferible una buena dosificación en cemento de una categoría inferior a otra pobre de categoría superior. En resumen, puede decirse que los cementos siderúrgicos son delicados y exigen más precauciones en su empleo que los portland. Son más resistentes que éstos a las aguas sulfatadas, las de mar y las muy puras; pero no deben utilizarse si la agresividad es grande Cementos puzolánicos (tipo IV) La Instrucción española considera dos tipos de cementos puzolánicos: el CEM IV/A que contiene de 65 a 89 por 100 de clínker de portland y de 11 a 35 por 100 de material puzolánico (puzolana natural, cenizas volantes o humo de sílice), aparte de otras adiciones en proporción no superior al 5 por 100; y el CEM IV/B cuyas propiedades de clínker y material puzolánico son, respectivamente, de 45 a 64 por 100 y de 36 a 55 por 100 (véase tabla 1). Las clases resistentes de los cementos puzolánicos son las mismas que las correspondientes a los cementos portland (ver tabla 2). Se entiende por puzolana, en sentido estricto, el producto natural de origen volcánico que, finamente dividido, no posee ninguna propiedad hidráulica, pero contiene constituyentes (sílice y alúmina) capaces de fijar cal a temperatura ambiente en presencia de agua, formando compuestos de propiedades hidráulicas. En sentido amplio, el término puzolana se aplica también a otros productos artificiales, o naturales de origen no volcánico, que tienen análogas propiedades, tales como las cenizas volantes, el humo de sílice, la tierra de diatomeas y las arcillas activadas. Los cementos puzolánicos endurecen más lentamente, en especial en ambiente frío, y requieren en general más agua de amasado que el portland normal; pero a largo plazo llegan a superar las resistencias de éste. 12

13 La ventaja de los cementos puzolánicos es que la puzolana fija la cal liberada en la hidratación del clínker, eliminando así un peligro en ambientes agresivos. Como el proceso liberación-fijación de cal se prolonga mucho en el tiempo, el cemento va ganando resistencias con la edad en mayor proporción que el portland, al formarse nuevos compuestos resistentes de naturaleza muy estable. Por las mismas razones, el cemento puzolánico confiere al hormigón una elevada densidad, disminuyendo su porosidad y haciéndolo más compacto, lo que aumenta su resistencia química. Todo ello lo hace recomendable para gran número de obras (canales, pavimentos, obras en aguas muy puras o ambientes medianamente agresivos, hormigonados bajo agua, obras marítimas, etc.). Los cementos puzolánicos son algo más untuosos y manejables que el portland, por lo que mejoran la plasticidad del hormigón, resultando aptos para su empleo en hormigones bombeados. El color negruzo de las puzolanas oscurece de forma típica a estos cementos Cementos compuestos (tipo V) Están constituidos por clínker de portland (40 a 64 %), escoria siderúrgica (18 a 30 %), puzolana y cenizas volantes (en total, 18 a 30 %) y hasta un 5 por 100 de otras adiciones (D o L). Sus características y aplicaciones son intermedias entre las correspondientes a los cementos tipo III y IV. 5. Cementos con propiedades adicionales Existen cementos con características especiales que, además de cumplir las prescripciones relativas a las características químicas, físicas y mecánicas correspondientes a su tipo y clase, presentan propiedades adicionales. Se estudian a continuación los cementos de bajo calor de hidratación (UNE :96), los cementos blancos (UNE :96), cementos resistentes al agua de mar 13

14 (UNE :96) y cementos resistentes a los sulfatos y al agua de mar (UNE :96). 1º. Cementos de bajo calor de hidratación (BC) Se consideran cementos de bajo calor de hidratación todos aquellos que, a la edad de cinco días, desarrollan un calor de hidratación igual o inferior a 65 cal/g, según Norma UNE En los cementos portland tipo I de bajo calor de hidratación, aparece en gran proporción el silicato bicálcico, SC 2, a costa del silicato tricálcico SC 3. 2º. Cementos blancos (BL) Se consideran como cementos blancos los pertenecientes a los tipos I y II, cuando las adiciones de estos últimos no superan el 25 % en masa, y cuyo índice de blancura sea igual o superior al 70 por 100. El índice de blancura se determina por la medida de su reflectancia luminosa direccional, en relación con un patrón de óxido magnésico en polvo (Norma UNE 80.11/): Las clases resistentes de los cementos blancos son las mismas que las de sus tipos correspondientes. Con el cemento blanco es fundamental emplear áridos muy limpios y evitar el uso de herramientas de hierro, que mancharían el hormigón. El aspecto final de éste depende, en gran medida, del color de los áridos. El uso de ciertos productos de curado puede alterar el tono de las superficies. 3º. Cementos resistentes al agua de mar (MR) Los cementos resistentes al agua de mar (sulfatos y cloruros alcalinos y alcalinotérreos) tienen limitado superiormente el contenido de aluminato tricálcico de su clínker a los siguientes valores: 5 % para el cemento tipo I; 8 % para los tipos II, y 10 % para los III/A y IV. Además, el contenido en C 3 A+C 4 AF del clínker está limitado 14

15 superiormente al 22 % para los cementos tipo I, y al 25 % para los restantes. Los cementos de horno alto tipo III/B son siempre resistentes al agua de mar. La determinación del aluminato tricálcico, C 3 A, y del aluminoferrito tetracálcico, C 4 AF, se efectúa por cálculo según la Norma UNE º. Cementos resistentes a los sulfatos (SR) y al agua de mar (MR) Son cementos muy útiles para obras en contacto con terrenos yesíferos o aguas selenitosas y deben tener bajo contenido en aluminatos. Según la Instrucción española se consideran como cementos resistentes a los sulfatos (cálcico y/o magnésico) aquellos que, por su composición y por la constitución de su clínker, tienen un contenido en aluminato tricálcico no superior al 5 % para los cementos tipo I; al 6 % para los tipos II, y al 8 % para los III/A y IV. Además, el contenido en C 3 A + C 4 AF no debe ser superior al 22 % para los cementos tipos I y II, ni al 25 % para los III/A y IV. Los cementos de horno alto tipo III/B son siempre resistentes a los sulfatos. Como en el caso anterior, la determinación del aluminato tricálcico y del aluminoferrito tetracálcico se efectúa por cálculo según la Norma UNE Al tener un contenido bajo en C 3 A, los cementos resistentes a los sulfatos son de bajo calor de hidratación, experimentan menos retracción y desarrollan sus resistencias más lentamente que sus correspondientes tipos ordinarios. A cambio, disminuye la trabajabilidad de las mezclas. Las clases resistentes de los cementos resistentes a los sulfatos son las mismas que las de sus tipos correspondientes. Deben emplearse cementos resistentes a los sulfatos en obras de hormigón en masa o armado, cuando el contenido de sulfatos del agua en contacto con la obra sea igual o mayor que 400 mg/kg, o en suelos cuyo contenido sea igual o mayor que 3000 mg/kg. Además, la dosificación de cemento no será inferior a 250 kg/m 3 para el hormigón en masa, ni a 325 kg/m 3 para el hormigón armado. 15

16 6. Cemento de aluminato de calcio, CAC/R (cemento aluminoso) El constituyente principal del cemento aluminoso es el aluminato monocálcico AC, cuyos cristales hexagonales crecen muy rápidamente, lo que explica los elevados valores iniciales de su resistencia mecánica (la Instrucción española le exige 40 N/mm 2 de resistencia a compresión a un día). La ausencia de cal libre confiere a este cemento su peculiar resistencia a los agentes agresivos, ya que sin dicha cal no puede formarse el gran enemigo del portland, el sulfoaluminato cálcico (sal de Candlot). Los hormigones con cemento aluminoso son muy poco porosos y casi insensibles a los agentes químicos de carácter ácido, pero en cambio no resisten las aguas alcalinas y su carácter ácido favorece la corrosión de las armaduras. En ciertas condiciones de humedad y temperatura pueden presentar a largo plazo una apreciable regresión de sus resistencias mecánicas (así ha sucedido en España en buen número de forjados de edificación fabricados con viguetas de cemento aluminoso). Por ello, el cemento aluminoso no debe emplearse en hormigón armado y, menos aún, en hormigón pretensado, ni mezclarse con ningún otro tipo de cemento. Se emplea con ventaja en hormigones refractarios y, por su gran velocidad de endurecimiento, en reparaciones de vías de agua. 7. Tablas de utilización práctica En las tablas 4 a 6 se han recogido las ideas prácticas más importantes, desde el punto de vista del empleo de los cemnetos. En la confección de dichas tablas se ha perseguido fundamentalmente la claridad y la brevedad, aunque a veces haya sido a costa de la precisión. Las tablas citadas proporcionan unas recomendaciones, de carácter general, para la utilización de los distintos tipos de cemento, con indicación de sus características principales y sus limitaciones, que se consideran de gran utilidad para los técnicos de proyecto y de obra. Cuando se trate de problemas específicos deberá consultarse con especialistas. 16

17 8. Suministro, recepción y almacenamiento. El suministro de cemento se realiza en sacos (en España de 25 ó 50 kg) o a granel. En ambos casos, todo suministro debe ir acompañado deun albarán y de una hoja de características, en los que deben figurar entre otros datos la naturaleza y proporción nominal de todos los componentes, así como las restricciones de empleo, en su caso. Si se trata de sacos, éstos deben llevar impreso en una de sus caras el tipo y clases de cemento, así como la marca comercial y, eventualmente, las restricciones de empleo. La toma de muestras y los ensayos de recepción deben llevarse a cabo según indica la Instrucción española RC-97. Si el cemento posee un sello o marca de conformidad oficialmente homologado, la Dirección Facultativa puede eximirlo de los ensayos de recepción. El almacenamiento de sacos debe efectuarse en un local cerrado y no al exterior, disponiéndolos en hiladas de tres o cuatro de altura, interrumpidas por tablones o calzos que aseguren el paso del aire. Conviene llevar registro de los datos de identificación de cada partida y marcar claramente los lotes ensayados y los no ensayados para evitar confusiones. Mientras dure la obra, conviene conservar muestras del cemento (con 5 kg es suficiente, en bolsa o bote de plástico), que son imprescindibles para poder dictaminar después, caso que se presente cualquier anomalía en el hormigón. De otro modo, los laboratorios especializados pueden prestar una ayuda muy aleatoria. Si el suministro se realiza a granel, la conservación del cemento se efectúa fácil y correctamente en los silos metálicos que habitualmente se emplean. Las características físicas del cemento ensilado dependen de su grado de asiento, su naturaleza y su finura, pudiendo darse como valores medios los siguientes: Masa del litro de cemento suelto...de 0,9 a 1,1 kg Masa del litro de cemento compactado...de 1,1 a 1,4 kg Angulo de rozamiento interno...entre 20º y 30º 17

18 Cuando el cemento experimenta un almacenamiento prolongado, puede sufrir alteraciones consistentes en la hidratación de sus partículas más pequeñas (meteorización), que pierden así su valor hidráulico. Esto se traduce en un retraso en los tiempos de fraguado y en una disminución de las resistencias mecánicas, especialmente las de compresión a cortas edades. La meteorización del cemento se traduce también en un aumento de la pérdida al fuego, correspondiente a las partículas finas meteorizadas. Este ensayo es el que detecta la meteorización de forma más directa y cuantitativamente expresiva. A veces puede utilizarse un cemento ligeramente meteorizado, pero teniendo en cuenta sus nuevas características: su distinta granulometría, su retraso en el fraguado y su eventual pérdida de resistencias mecánicas. Al desaparecer los finos, disminuyen el calor de hidratación y la retracción en las primeras edades, requiriendo tanta más agua de amasado cuanto mayor haya sido el proceso de meteorización. 18

19 TABLA 4 CARACTERISTICAS Y CRITERIOS DE EMPLEO DE LOS CEMENTOS PORTLAND Características Limitaciones Indicado para No indicado para Precauciones Cementos portland tipo I Clases 32,5 y 32,5R Clases 42,5 y 42,5R Clases 52,5 y 52,5R Bajo calor de hidratación. Baja retracción. Resistencia mecánica media. Poca resistencia química. Hormigón armado. Hormigón en masa de pequeño o mediano volumen. Pavimentos y firmes de carreteras. Estabilización de suelos. Obras en aguas, terrenos o ambientes agresivos. Macizos de gran volumen, sobre todo en dosificaciones altas. Cuidar el almacenamiento. No debe prolongarse más de tres meses. Resistencia mecánica alta. Endurecimiento rápido. Poca resistencia química. Hormigón armado. Hormigón pretensado. Prefabricado, incluso con tratamiento higrotérmico. Obras en aguas, terrenos o ambientes agresivos. Piezas de hormigón armado de gran espesor. Elementos o piezas fisurables por retracción. Cuidar el almacenamiento. No debe prolongarse más de dos meses. Cuidar el amasado y, sobre todo, el curado. Precauciones para evitar fisuración por retracción durante las primeras horas. Resistencia mecánica muy alta, a todas edades. Endurecimiento muy rápido. Fuerte calor de hidratación Tendencia a fisuras de afogarado y retracción. Poca resistencia química. Obras de hormigón armado que requieren endurecimiento rápido y altas resistencias. Hormigón pretensado. Prefabricación. Hormigonado en tiempo muy frío. Desencofrado muy rápido. Obras en aguas, terrenos o ambientes agresivos. Obras de hormigón armado de mediano volumen o espesor. Elementos o piezas fisurables por retracción. Cuidar el almacenamiento. No debe prolongarse más de un mes. Cuidar dosificación, amasado y, sobre todo, el curado. Precauciones para evitar fisuración por retracción durante las primeras horas. 19

20 TABLA 5 CARACTERISTICAS Y CRITERIOS DE EMPLEO DE LOS CEMENTOS PORTLAND CON ADICIONES Características Limitaciones Indicado para No para indicado Precauciones Tipo II-S Tipo II-P y II-V Clases 32,5 y 32,5R Clases 42,5 y 42,5R Clases 32,5 y 32,5R Clases 42,5 y 42,5R Bajo calor de hidratación. Baja retracción. Resistencia mecánica media. Sensibles a las bajas temperaturas. Hormigón armado. Hormigón en masa, incluso de gran volumen. Pavimentos y cimentaciones. Estabilización de suelos. Obras de hormigón en masa en ambientes débilmente agresivos por salinidad o por sulfatos.. Hormigonado en tiempo de heladas. Hormigón pretensado. Obras en aguas, terrenos o ambientes agresivos, salvo los indicados. Curado prolongado en ambiente húmedo, sobre todo en climas fríos o temperaturas bajas, evitando la desecación. El almacenamiento no debe prolongarse más de tres meses. Resistencia mecánica alta Baja retracción. Moderado calor de hidratación. Sensibles a las bajas temperaturas durante la ejecución. Hormigón armado. Hormigón en masa, incluso de gran volumen. Pavimentos y cimentaciones. Estabilización de suelos. Obras de hormigón en masa en ambientes débilmente agresivos por salinidad o por sulfatos. Prefabricación con tratamiento higrotérmico. Hormigonado en tiempo de heladas. Hormigón pretensado con armaduras adherentes. Obras en aguas, terrenos o ambientes agresivos, salvo los indicados. Curado prolongado en ambiente húmedo, sobre todo en climas fríos o temperaturas bajas, evitando la desecación. El almacenamiento no debe prolongarse más de dos meses. Bajo calor de hidratación. Baja retracción. Endurecimiento algo más lento que el portland I. Resistencia mecánica media. Endurecimiento sensible a los climas secos y fríos, o secos y cálidos. Hormigón armado. Hormigón en masa. Pavimentos y cimentaciones. Prefabricados con tratamiento higrotérmico. Hormigonado en tiempo de heladas. Hormigón pretensado. Obras en aguas, terrenos o ambientes agresivos. Curado prolongado, en especial en climas secos y fríos. Evitar desecación durante el primer periodo de endurecimiento en climas cálidos y secos. El almacenamiento no debe prolongarse más de tres meses. Resistencia mecánica alta. Baja retracción. Moderado calor de hidratación. Hormigones más impermeables. Endurecimiento sensible a los climas secos y fríos, o secos y cálidos. Hormigón armado. Hormigón en masa que tolere un moderado calor de hidratación. Hormigón armado o en masa en ambientes ligeramente agresivos por aguas puras, carbónicas o con débil acidez mineral. Obras de gran impermeabilidad. Prefabricación y pretensado. Obras en aguas, terrenos o ambientes agresivos, salvo los indicados. Macizos de gran volumen y piezas de gran espesor. Curado prolongado, en especial en climas secos y fríos. Evitar desecación durante el primer periodo de endurecimiento en climas cálidos y secos. El almacenamiento no debe prolongarse más de dos meses. El CEMENTO PORTLAND MIXTO (CEM II/A-M y B-M) tiene unas características y aplicaciones que pueden considerarse como suma de las correspondientes a los cementos tipos II-S, II-P y II-V. El CEMENTO PORTLAND CON CALIZA (CEM II/A-L) tiene unas aplicaciones análogas a las de los cementos portland de su misma clase, pero los hormigones con él fabricados presentan unas propiedades adicionales mejorando la hidratación, trabajabilidad, retracción, fisuración, etc. 20

21 TABLA 6 CARACTERISTICAS Y CRITERIOS DE EMPLEO DE LOS CEMENTOS DE HORNO ALTO Y PUZOLANICOS Características Limitaciones Indicado para No indicado para Precauciones Cementos de horno alto tipo III Cemento puzolánico tipo IV III/A-32,5 y III/A-42,5 III/B-32,5 y III/B-42,5 Clases 32,5 y 42,5 Moderado calor de hidratación. Baja retracción. Mayor resistencia química que el portland. Menor trabajabilidad que el portland. Obras de hormigón en masa, incluso de gran volumen. Obras de hormigón en masa o armado en ambientes húmedos y ligeramente agresivos por salinidad o por sulfatos. Cimentaciones, pavimenta-ciones y obras subterráneas. Obras marítimas. Ciertos prefabricados. Hormigonado a bajas temperaturas. Obras en ambientes muy secos. Hormigones vistos. Obras de gran superficie y poco espesor. Obras en ambiente muy agresivos. Obras que requieren altas resistencias iniciales. Prolongar el amasado evitando exceso de agua. Prolongar el curado, sobre todo en climas fríos o a temperaturas bajas, evitando al máximo la desecación prematura. Prolongar el tiempo de desencofrado. Preferir dosis ricas de clase 32,5 a dosis pobres de clase 42,5. Bajo calor de hidratación. Baja retracción. Resistentes al agua de mar y a los sulfatos. Menor trabajabilidad que el portland. Muy sensibles a las bajas temperaturas. Endurecimiento lento. Obras de hormigón en masa, incluso de gran volumen. Obras de hormigón en masa o armado en ambientes húmedos o agresivos por salinidad o por sulfatos. Cimentaciones, pavimenta-ciones y obras subterráneas. Obras marítimas. Hormigonado a bajas temperaturas. Obras en ambientes muy secos. Hormigones vistos. Obras de gran superficie y poco espesor. Obras que requieren altas resistencias iniciales. Hormigón pretensado. Prolongar el amasado evitando exceso de agua. Prolongar el curado, sobre todo en climas fríos o a temperaturas bajas, evitando al máximo la desecación prematura. Prolongar el tiempo de desencofrado. Preferir dosis ricas de clase 32,5 a dosis pobres de clase 42,5.. Hormigones más trabajables, más compactos, más impermeables y de mayor resistencia química que con el cemento portland.. Evolución de resistencias más lenta que el portland. Obras de hormigón en masa de grandes volúmenes (grandes cimentaciones, muros de contención, presas, etc.). Oobras marítimas, vertederos industriales o sanitarios. Obras en medios agresivos por aguas puras, carbónicas o con débil acidez. Hormigones muy impermeables. Prefabricados con tratamiento higrotérmico. Hormigonado en climas secos o fríos. Obras en ambientes muy agresivos. Obras que requieren altas resistencias iniciales. Curar prolongadamente, sobre todo en climas secos y fríos. Evitar desecación durante el primer periodo de endurecimiento en climas cálidos y secos. 21