LECCION 4.- CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS. TIPOS. 1.- Introducción. Normas UNE.

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1 LECCION 4.- CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS. TIPOS. 1.- Introducción. Normas UNE. La clasificación de los cementos se puede hacer según diferentes criterios. Las principales características distintivas en las que pueden basarse dichos criterios pueden ser: (I).-Las clases o categorías resistentes (Resistencias mecánicas mínimas o medias, usualmente la resistencia a la compresión a los 28 días). (II).-Los tipos de cemento (Cementos portland, cementos siderúrgicos, cementos puzolánicos, etc.). (III).-Las propiedades características especiales más importantes (Bajo calor de hidratación, resistencia frente medios agresivos por ejemplo, sulfatos, rápido desarrollo de resistencias, etc.). El criterio diferencial principal de la Categoría resistente para la clasificación de los cementos es el adoptado por la NORMA DIN 1164 de la antigua República Federal Alemana, el de los Tipos de cemento es el adoptado por la NORMA TGL 28101/102 de la antigua República Democrática Alemana. y el de las Propiedades características más importantes sirve como base a la NORMA ASTM C a de los Estados Unidos y al CEMBUREAU de Paris. En cada uno de estos criterios principales de clasificación se pueden utilizar los demás a efectos de posteriores subdivisiones. AENOR ha publicado una serie de NORMAS UNE para Cementos, elaboradas por subcomité SC3 del Comité Técnico de Normalización CTN- 80 Cementos y Cales de dicha Asociación Española de Normalización (AENOR/CTN80/SC3 ) Dichas normas con los títulos de sus contenidos son las siguientes 1.- Norma UNE-EN 197-1: Cementos Comunes: Definiciones, Denominaciones, Designaciones, Composición, Clasificación y Especificaciones de los mismos. 2.- Norma UNE :2001- Cementos resistentes a los sulfatos 3.- Norma UNE :2001- Cementos resistentes al agua de mar. 4.- Norma UNE :2001- Cementos de bajo calor de hidratación. 5.- Norma UNE 80304: Cálculo de la Composición Potencial del Clinker Portland. 6.- Norma UNE 80305: Cementos blancos. Esta norma está complementada con la Norma UNE 80117:2001 de Métodos de Ensayos (Físicos) de Cementos, para la Determinación del Color de los Cementos Blancos, la cual sustituye a la precedente norma experimental UNE 80117:87 EX. 7.- Norma UNE 80307:2001- Cementos para usos especiales. 8.- Norma UNE 80309:94 - Cementos naturales. Definiciones, clasificación y especificaciones. 9.- Norma UNE 80310:96 - Cementos de aluminato de calcio Norma UNE-ENV 413-1:95 - Cementos de albañilería: Especificaciones. Con carácter general, en todas ellas figuran los distintos tipos, subtipos y clases o categorías de resistencia de los cementos, a los que en cada caso afectan, incluyendo la definición denominación y designación de los mismos, su composición, especificaciones mecánicas, físicas, químicas y de durabilidad, así como los correspondientes criterios de conformidad y, en su caso, las características especiales o adicionales y los anexos a la norma, si los hubiere. Entonces la norma española para cementos comunes (Usos corrientes) vigente en la actualidad es con carácter general la NORMA EN :2000, y se refiere a Definiciones, Clasificación y Especificaciones. En ella están incluidos 5 tipos de cementos, algunos de los cuales se subdividen en subtipos, según la naturaleza de la adición o adiciones que contengan. A su vez cada uno de los subtipos puede comprender dos variantes A y B, en función de la proporción de dichas adiciones, correspondiendo al subtipo B la mayor proporción de adición. Esta parte de la Norma Europea EN 197 define y presenta las especificaciones de 27 tipos distintos de cementos comunes y de sus componentes. La definición de cada cemento incluye las proporciones en las que deben ser combinados sus componentes para producir los diferentes tipos en un rango de seis clases de resistencia diferentes. La definición incluye también las exigencias que deben cumplir los 1

2 componentes y las exigencias mecánicas, físicas y químicas de los 27 tipos y clases de resistencia. Así mismo, esta parte de la norma europea establece los criterios de conformidad y las reglas aplicables. Por otro lado, se incluyen también las exigencias necesarias sobre durabilidad. Esta norma supone una actualización de su precedente la Norma UNE 80301:1996. En esta actualización se trata de aproximar lo más posible el contenido de esta norma al correspondiente de la Norma Europea Experimental ENV 197-1:1992, teniendo en cuenta alguno de los retoques posteriores de ésta, de igual manera que, en su momento, la Norma UNE :1985 se aproximó en muy gran medida a los últimos borradores del proyecto de Norma Europea Experimental entonces existentes. Esta actitud supone un paso más en los sucesivamente dados para la armonización entre las normalizaciones europea y española para cementos comunes tradicionales y bien experimentados, en la misma dirección seguida por gran parte de los países de la U.E., los cuales han modificado recientemente sus normas nacionales aproximándolas a la europea, bien con criterios de adopción total de la misma, o de adaptación parcial a ella. 2.- Cementos comunes (Norma UNE-EN 197-1:2000). Los cementos comunes conformes con esta norma se subdividen en los cinco tipos principales siguientes ( Tabla 2.1): Como se puede observar la clasificación anterior se basa en el criterio de los Tipos de cemento. La composición y la designación de los tipos de cemento anteriores pueden verse en la tabla 2.1. Son cementos unitarios (CEM I), binarios (CEM II y CEM III), ternarios, cuaternarios, quinarios e incluso senarios, en función del número de componentes de que pueden constar. Los componentes adicionales, que acompañan al CLINKER, son los 9 siguientes: 2

3 Algunos de los tipos se subdividen en subtipos, según el contenido de la adición o mezcla de adiciones presentes en el cemento. Estos subtipos, según dicho contenido creciente, pueden ser A, B o C. Aparte de los constituyentes principales o mayoritarios, prácticamente todos los cementos pueden contener hasta un 5 % de componentes minoritarios o adicionales definidos en la tabla 2.1. A los tipos y clases de cemento de la tabla 2.2 se les puede hacer corresponder las clases resistentes de la tabla 2.2 (Criterio de subclasificación basado en las Categorías resistentes ). Se basa en la resistencia normal del cemento, que es la resistencia mecánica a compresión, determinada ce acuerdo con la Norma Europea EN 196.1, a los 28 días. Se contemplan tres clases de resistencia normal: clase 32.5 (Media), clase 42.5(Alta) y clase 52.5 (Muy alta) La clasificación de un cemento de acuerdo con la resistencia normal se indica por los valores 32.5, 42.5 ó 52.5, siguiendo la designación normalizada del tipo de cemento de acuerdo con la tabla 2.1. La resistencia inicial de un cemento es la resistencia mecánica a la compresión a los 2 días o a los 7 días. Para cada clase de resistencia normal, se definen dos clases de resistencias iniciales: una clase con resistencia inicial ordinaria, indicada por N, y una clase con resistencia inicial elevada indicada por R (Tabla 2.2). Para todos los tipos de cemento, la resistencia a la compresión, cumplirá con los requisitos de la tabla 2.2. Tenemos pues, que la designación completa de un cemento de esta norma según los cuadros anteriores se hace con la del tipo de la tabla 2.1 y la de la clase resistente de la tabla 2.2, más la referencia a la norma UNE. Así un cemento cuya denominación sea: CEM I/42.5R UNE :96 es un cemento portland de resistencia normal alta y elevada resistencia inicial (Resistencia a la compresión de N 20 2 mm a los 2 días y de 42.5 y 62.5 N de resistencia mínima y máxima a los 28 días respectivamente). 2 mm Así mismo, un cemento Pórtland con escoria de horno alto de dosificación menor en escoria conforme a esta norma, de clase resistente 32.5 y con una resistencia inicial ordinaria, se identifica como : CEM II/A-S 32.5 UNE :96 Las exigencias físicas para todos los tipos de cemento reseñados anteriormente pueden verse también en la tabla 2.2, donde se observa que el tiempo de inicio de fraguado ha de ser mayor o igual a 75 minutos para las clases resistentes 32.5N y 32.5R, mayor igual a 60 minutos para las clases resistentes 42.5N y 42.5R y mayor o igual a 45 minutos en la clases resistentes 52.5N y 52.5R. Por su parte, la expansión en volumen ha de ser menor de 10 mm para todos los tipos de cemento. 3

4 Tabla Familia de los cementos comunes. 4

5 Tabla 2.2.-Exigencias mecánicas y físicas. Por su parte, las exigencias químicas se dan en la tabla 2.3. La pérdida por calcinación y el residuo insoluble ha de ser menor igual al 5 % para los tipos de cementos CEM I y CEM III en todas sus clases resistentes. El contenido de SO 3 (Sulfato) para los tipos de cementos CEM I, CEM II, CEM IV Y CEM V ha de ser menor igual al 3.5 % para las clases resistentes 32.5N, 32.5 R y 42.5N y menor igual al 4.0 % para las clases resistentes 42.5R, 52.5N y 52.5R. Para el tipo de cemento CEM III el contenido de SO 3 (Sulfato) ha de ser menor igual al 4.0 % para todas las clases resistentes. El contenido de cloruros ha de ser menor igual al 0.10 % para todos los tipos de cementos en todas las clases resistentes. El cemento tipo III puede contener más del 0.10 % de cloruros pero en tal casos, se debe consignar en los envases y albaranes de entrega el contenido real de cloruros. Finalmente los cementos tipo IV han de satisfacer el ensayo de puzolanicidad en todas sus clases resistentes. La puzolanicidad se determina mediante el ensayo correspondiente, a 8 o 15 días, según el método establecido en la norma UNE Los cementos con la característica especial de puzolanicidad llevan la designación adicional PUZ. En el caso de que el cemento tenga alguna de las características especiales, que se señalarán más adelante, su designación se completará de acuerdo con lo indicado para dichas características en las normas correspondientes, incluyendo asimismo referencia a ellas. Exigencias de durabilidad. Para muchas aplicaciones, particularmente en condiciones ambientales severas, la elección del cemento influye en la durabilidad de los hormigones, morteros y pastas, por ejemplo en la resistencia al hielodeshielo, en la resistencia a sustancias químicas y en la protección de la armadura. La elección del cemento, desde el punto de vista de esta parte de la norma europea, en particular en lo que concierne al tipo y clase de resistencia para diferentes aplicaciones y clases de exposición, será tal que se cumplan las normas o regulaciones apropiadas para el hormigón y mortero que sean validas en el lugar de uso. 5

6 Tabla 2.3.-Exigencias químicas. Designación normalizada de los cementos. Los cementos CEM se identificaran al menos por el tipo, como se especifica en la tabla 2.1 y por las cifras 32.5, 42.5 ó 52.5 que indican la clase de resistencia. Para indicar la clase de resistencia inicial se añadirán las letras N o R, según corresponda. Tenemos pues, que la designación completa de un cemento de esta norma según los cuadros anteriores se hace con la del tipo de la tabla 2.1 y la de la clase resistente de la tabla 2.1, más la referencia a la norma EN EJEMPLO 1. Un cemento Portland conforme con esta norma, con clase de resistencia 42.5 y elevada resistencia inicial, se identifica como: Cemento Portland EN CEMI/42.5 R EJEMPLO 2 Un cemento Portland con un contenido entre el 6% y el 20% en masa de una caliza con un contenido de TOC que no exceda del 0.5% en masa (L), con clase de resistencia 32.5 y con una resistencia inicial ordinaria, se identifica como: Cemento Portland con caliza EN CEM II/A-L 32.5 N EJEMPLO 3 Un cemento Portland mixto conteniendo en total una cantidad de escoria granulada de horno alto (S), ceniza volante silicea (V) y caliza (L) entre el 6% y el 20% en masa, con clase de resistencia 32.5 y con alta resistencia inicial, se identifica como: Cemento Portland mixto EN CEM II/A-M (S-V-L) 32.5 R 6

7 EJEMPLO 4. Un cemento Compuesto que contiene entre el 18% y el 30% en masa de escoria de horno alto (S) y entre el 18% y el 30% en masa de ceniza volante silicea (V), con clase de resistencia 32.5 y una resistencia inicial ordinaria, se identifica como: Cemento Compuesto EN CEM V/A (S-V) 32.5 N 3.- Especificaciones para los componentes de los cementos Clinker de cemento Portland (K). El clinker de cemento Portland es un material hidráulico que debe estar constituido por al menos 2 3 de su masa de silicatos de calcio [(CaO) 3.SiO 2 ] y [(CaO) 2.SiO 2 ], conteniendo el resto combinaciones de óxido de CaO aluminio (A1 2 O 3 ), óxido de hierro (Fe 2 O 3 ) y otros óxidos. La relación en masa no será menor de 2.0. El SiO2 contenido de óxido de magnesio (MgO) no excederá del 5% en masa. El clinker de cemento Portland se obtiene por cocción, hasta la fusión parcial, de una mezcla fijada con precisión de materias primas (Crudo, pasta o suspensión) conteniendo CaO, SiO 2, A1 2 O 3, Fe 2 O 3 y pequeñas cantidades de otras materias. El crudo, pasta o suspensión, finamente dividido e íntimamente mezclado, habrá de ser homogéneo Escoria granulada de horno alto (S). La escoria granulada de horno alto es un material hidráulico latente, es decir, que posee propiedades hidráulicas cuando se activa de manera adecuada. La escoria granulada de horno alto debe estar constituida por al menos 2 3 en masa de la suma de CaO, MgO y SiO 2. El resto contiene Al 2 O 3 junto con pequeñas cantidades de otros óxidos. La relación en masa: de la escoria granulada de horno alto será superior a 1. CaO + MgO SiO 2 La escoria granulada de horno alto se obtiene por enfriamiento rápido de una escoria en estado de fusión de composición adecuada, procedente de la fusión del mineral de hierro en un horno alto y constituida al menos en dos tercios de su masa por escoria vítrea Materiales puzolánicos (P, Q). Los materiales puzolánicos son sustancias naturales o industriales de composición silícea o silicoaluminosa, o una combinación de ambas. Aunque las cenizas volantes y el humo de sílice tienen propiedades puzolánicas, estos materiales están contemplados en otros apartados. Los materiales puzolánicos no endurecen por si mismos cuando se amasan con agua, pero finamente molidos y en presencia de agua reaccionan, a la temperatura ambiente, con el hidróxido de calcio disuelto [Ca(OH) 2 ] y forman compuestos de silicato de calcio y aluminato de calcio capaces de desarrollar resistencia. Estos compuestos son similares a los que se forman durante el endurecimiento de los materiales hidráulicos. 7

8 Las puzolanas constarán esencialmente de sílice reactiva SiO 2 y óxido de aluminio A1 2 O 3. El resto contiene Fe 2 O 3 y otros óxidos. La proporción de oxido de calcio reactivo (CaO) es de poca importancia para el endurecimiento. El contenido de dióxido de silicio reactivo (SiO 2 ) no será menor del 25.0% en masa. Los materiales puzolánicos se deben preparar correctamente, es decir, deben ser seleccionados, homogeneizados, secados o tratados térmicamente y pulverizados, dependiendo de su estado de producción o de suministro. Puzolana natural (P). Las puzolanas naturales son normalmente materiales de origen volcánico o rocas sedimentarias con composición química y mineralógica adecuadas, conformes con la definición anteriormente. La proporción de CaO reactivo de la puzolana natural es insignificante. Puzolana natural calcinada (Q). Las puzolanas naturales calcinadas son materiales de origen volcánico, arcillas, esquistos o rocas sedimentarias activadas por tratamiento térmico, y conformes con la definición dada anteriormente. El óxido de calcio reactivo (CaO) es aquel que en condiciones normales de endurecimiento, puede formar silicatos de calcio hidratados o aluminatos de calcio hidratados. Para evaluar esta proporción, se le restará al contenido total de CaO la parte calculada como carbonato de calcio (CaCO 3 ) sobre la base del contenido en dióxido de carbono (CO 2 ), y la parte calculada como sulfato de calcio (CaSO 4,) sobre la base del contenido en trióxido de azufre (SO 3 ), sin tener en cuenta el SO 3 combinado con los álcalis, formando sulfatos alcalinos. El dióxido de silicio (SiO 2 ) reactivo se define como la proporción de SiO 2, que después de la disolución ácida con ácido clorhídrico (HCl) se disuelve cuando se lleva a ebullición en una disolución de hidróxido de potasio (KOH). La cantidad de SiO 2 reactivo se determina restando del SiO 2, total el SiO 2 contenido en el residuo insoluble, después de los ataques anteriores, estando ambos referidos a muestra seca. Otras puzolanas artificiales son las escorias de la metalurgia del cobre, cinc y plomo y de las ferroaleaciones y deben cumplir las siguientes especificaciones: a).-su contenido en sílice reactiva no debe ser inferior al 25 % b).-no contener sustancias nocivas en proporciones tales que puedan afectar desfavorablemente a las propiedades y comportamientos de los conglomerados de cemento frescos y endurecidos, por acciones de tipo físico y químico (Hidraulicidad, trabajabilidad, retención de agua, capilaridad, permeabilidad, retracción, fisuración, corrosión de armaduras, demanda de agua, etc.) Cenizas volantes (V, W) Generalidades. Las cenizas volantes se obtienen por precipitación electrostática o mecánica de partículas pulverulentas arrastradas por los flujos gaseosos de calderas alimentadas con carbón pulverizado. Las cenizas obtenidas por otros métodos no deben emplearse en los cementos conformes con esta norma. Las cenizas volantes pueden ser de naturaleza silicea o calcárea. Las primeras tienen propiedades puzolánicas y las segundas pueden tener, además, propiedades hidráulicas. La perdida por calcinación de las cenizas volantes determinada conforme a la Norma Europea EN 196-2, pero empleando un tiempo de calcinación de 1 h, no excederá del 5.0 % en masa. 8

9 Las cenizas volantes con perdida por calcinación del 5.0 % al 7.0 % en masa también se pueden aceptar con la condición de que se cumplan las exigencias particulares de durabilidad, principalmente en lo que concierne a la resistencia al hielo, y la compatibilidad con los aditivos, conforme a las normas o reglamentos en vigor para hormigones o morteros en los lugares de utilización. En el caso de cenizas volantes con perdida por calcinación entre el 5.0 % y el 7.0 % en masa, el limite máximo del 7.0 % se deberá indicar sobre el envase y/o en los albaranes Cenizas volantes siliceas (V). La ceniza volante es un polvo fino constituido esencialmente de partículas esféricas vitrificadas (Figura ) que presenta propiedades puzolánicas. Consta esencialmente de SiO2 reactivo y Al2O3. El resto contiene Fe2O3 y otros óxidos. La proporción de CaO reactivo será menor del 10,0% en masa. El contenido de 2 fase vítrea ha de ser al menos de su masa. El contenido de dióxido de silicio (SiO2) reactivo no será 3 inferior al 25% en masa. La proporción de oxido de calcio reactivo será menor del 10.0 % en masa y el contenido de oxido de calcio libre, determinado por el método descrito en la Norma Europea EN 451-1, no excederá del 1.0 % en masa. Las cenizas volantes que tienen un contenido de oxido de calcio libre superior al 1.0 % en masa, pero inferior al 2.5 % en masa son también aceptables con la condición de que el requisito de la expansión (estabilidad) no sobrepase los 10 mm cuando se ensaye según la Norma Europea EN 196-3, usando una mezcla de un 30 % en masa de ceniza volante silicea y un 70 % en masa de un cemento tipo CEM I conforme a dicha norma Cenizas volantes calcáreas (W). La ceniza volante calcárea es un polvo fino que tiene propiedades hidráulicas y/o puzolánicas. Consta esencialmente de oxido de calcio reactivo (CaO), dióxido de silicio reactivo (SiO2) y oxido de aluminio (A12O3). El resto contiene oxido de hierro (Fe2O3) y otros compuestos. La proporción de oxido de calcio reactivo no será menor del 10.0 % en masa. Las cenizas volantes calcáreas conteniendo entre el 10.0 % y el 15.0 % en masa de oxido de calcio reactivo tendrán un contenido no inferior al 25.0 % en masa de dióxido de silicio reactivo. Adecuadamente molidas, las cenizas volantes calcáreas con mas del 15.0% en masa de oxido de calcio reactivo, tendrán una resistencia a compresión de al menos 10.0 MPa a 28 días cuando se ensayen conforme a la Norma Europea EN Antes de ser ensayada, la ceniza volante será molida y la finura, expresada como la proporción en masa de la ceniza retenida sobre el tamiz de 40 micras, siendo tamizada en húmedo, estará entre el 10 % y el 30 % en masa. Figura Fotografía de microscopía electrónica de las cenizas volantes. 9

10 El mortero para ensayo deberá estar preparado solo con ceniza volante calcárea molida, en lugar de cemento. Las probetas del mortero se deben desmoldar 48 horas después de su preparación y curar en una atmósfera con una humedad relativa de al menos 90 % hasta el ensayo. La expansión (estabilidad) de las cenizas volantes calcáreas no sobrepasara los 10 mm cuando se ensaye conforme a la Norma Europea EN 196-3, usando una mezcla de un 30 % en masa de ceniza volante calcárea molida como se ha descrito anteriormente, y un 70 % en masa de un cemento tipo CEM I conforme a dicha norma. Si el contenido de sulfato (SO 3 ) de la ceniza volante excede del límite superior permitido para el contenido de sulfato del cemento, esto debe tenerse en cuenta por el fabricante del cemento, reduciendo convenientemente los constituyentes que contienen sulfato de calcio Esquisto calcinado (T). El esquisto calcinado, particularmente el bituminoso, se produce en un horno especial a temperaturas de aproximadamente 800 C. Debido a la composición del material natural y al proceso de producción, el esquisto calcinado contiene fases del clinker, principalmente silicato bicalcico y aluminato monocalcico. También contiene, además de pequeñas cantidades de oxido de calcio libre y de sulfato de calcio, mayores proporciones de óxidos puzolánicamente reactivos, especialmente dióxido de silicio. En consecuencia, en estado finamente molido el esquisto calcinado presenta propiedades hidráulicas pronunciadas, como las del cemento Portland, así como propiedades puzolánicas. Adecuadamente molido, el esquisto calcinado deberá tener una resistencia a compresión de al menos 25.0 MPa a 28 días, cuando se ensaye conforme a la Norma Europea EN El mortero para ensayo estará preparado solo con esquisto calcinado finamente molido, en lugar de cemento. Las probetas del mortero se deben desmoldar 48 horas después de su preparación y curar en una atmósfera con una humedad relativa de al menos 90 % hasta el ensayo. La expansión (estabilidad) del esquisto calcinado no sobrepasara los 10 mm cuando se ensaye conforme a la Norma Europea EN 196-3, usando una mezcla de un 30% en masa de esquisto calcinado y un 70 % en masa de un cemento tipo CEM I conforme a esta parte de la norma europea. Si el contenido de sulfato (SO 3 ) del esquisto calcinado excede del límite superior permitido para el contenido de sulfato en el cemento, esto debe tenerse en cuenta por el fabricante del cemento reduciendo convenientemente los componentes que contienen sulfato de calcio Caliza (L, LL). Cuando las calizas se emplean en proporción superior al 5% en masa (Componente principal), deben cumplir, además de las exigencias señaladas para el filler, las siguientes: (a).- El contenido de carbonato de calcio (CaCO 3 ), calculado a partir del contenido de oxido de calcio (CaO), no será inferior al 75% en masa. (b).- El contenido de arcilla, determinado por el método del azul de metileno conforme a la Norma Europea EN será menor de 1.20g/100 g. Para este ensayo, la caliza estará molida a una finura 2 cm aproximada de 5000, determinada como superficie especifica conforme a la Norma Europea EN g

11 (c).- El contenido de carbono orgánico total (TOC), determinado conforme al proyecto de Norma Europea pren 13639:1999, cumplirá uno de los siguientes criterios: Humo de sílice (D). - LL: inferior al 0.20 % en masa; - L: inferior al 0.50 % en masa. El humo de sílice se origina por la reducción de cuarzo de elevada pureza con carbón en hornos de arco eléctrico utilizados para la producción de silicio y aleaciones de ferrosilicio. Consiste en partículas esféricas muy finas que contienen al menos el 85% en masa dióxido de silicio amorfo (Figura 3.7.1). Si la proporción de humo de sílice en el cemento excede del 5% en masa (es decir, si es un componente principal) sólo se podrá utilizar cuando el humo de sílice cumpla los siguientes requisitos: (a).- La perdida por calcinación no superara el 4.0 % en masa, determinada conforme a la Norma Europea EN pero empleando un tiempo de calcinación de 1 hora. (b).- La superficie especifica (BET) del humo de sílice no tratado será al menos de 15.0 conforme a la Norma Internacional ISO m g, determinada El procedimiento para determinar la superficie específica según el método BET se describe con detalle en las Normas DIN Determinación de la superficie específica de sólidos por adsorción de gas según el método BRUNAUER., EMMETT y TELLER (BET): principios y DIN Determinación de la superficie específica de sólidos por adsorción de nitrógeno, método diferencial de un solo ponto según HAUL y DUMBGEN. Para la molienda conjunta con clinker y yeso, el humo de sílice puede estar en su estado original, compactado o granulado (con agua) Componentes minoritarios. Filler. Los componentes minoritarios son materiales minerales naturales o materiales minerales derivados del proceso de fabricación del clinker, especialmente seleccionados, o componentes especificados en los apartados anteriores, a menos que estén incluidos como componentes principales del cemento. Los componentes minoritarios, mediante una preparación adecuada y en función de su granulometría, mejoran las propiedades físicas de los cementos (tales como la trabajabilidad o la retención de agua). Pueden ser inertes o poseer propiedades ligeramente hidráulicas, hidráulicas latentes o puzolánicas. Sin embargo, no se especifican requisitos a este respecto. Los componentes minoritarios estarán correctamente preparados, es decir, seleccionados, homogeneizados, secados y pulverizados, en función de su estado de producción o suministro. No aumentaran sensiblemente la demanda de agua del cemento, no disminuirán la resistencia al deterioro del hormigón o del mortero en ningún caso, ni reducirán la protección de las armaduras frente a la corrosión. La información sobre los componentes minoritarios del cemento debería ser facilitada por el fabricante, a demanda del usuario. 11

12 Figura Fotografía de microscopía electrónica del humo de sílice. 12

13 3.9.- Sulfato de calcio. El sulfato de calcio se añadirá en pequeñas cantidades a los demás componentes del cemento durante su fabricación, para controlar el fraguado. El sulfato de calcio puede ser yeso (sulfato de calcio dihidratado CaSO 4.2H 2 O), Hemihidrato (CaSO H 2 O), anhidrita (sulfato de calcio anhidro CaSO 4 ), o una mezcla de ellos. El sulfato de calcio también puede obtenerse como subproducto de ciertos procesos industriales Aditivos. Los aditivos contemplados en esta norma son componentes no contemplados entre los anteriores, que se añaden para mejorar la fabricación o las propiedades del cemento, por ejemplo, los coadyuvantes de molienda. La cantidad total de aditivos no debería exceder del 1% en masa del cemento (a excepción de los pigmentos). La cantidad de aditivos orgánicos, determinada sobre residuo seco, no excederá del 0.5 % en masa del cemento. Estos aditivos no deben promover la corrosión de las armaduras ni perjudicar las propiedades del cemento o de los morteros y hormigones con él fabricados. No deben contener sustancias nocivas en proporciones tales que puedan afectar desfavorablemente a las propiedades y comportamientos de los conglomerados de cemento frescos y endurecidos, por acciones de tipo físico y químico (Hidraulicidad, trabajabilidad, retención de agua, capilaridad, permeabilidad, retracción, fisuración, corrosión de armaduras, demanda de agua, etc.). Cuando se usan en el cemento aditivos para hormigones, morteros o pastas conforme a las normas de la serie EN 934, la designación normalizada del aditivo se debe declarar en los sacos o albaranes. 4.- Cementos con características especiales. Las normas UNE :2001, :2001, :2001 y UNE 80305:2001 se refieren a los cementos con ciertas características especiales (Tercer criterio de clasificación de los cementos que se ha citado) y añade una nueva subclasificación de los cementos. Se entiende, que estos cementos y sus componentes han de cumplir todas las especificaciones físicas, mecánicas y químicas que para ellos se señalan en la Norma UNE-EN 197-1:2000 Las características especiales a que se refieren son las siguientes: 1.- UNE :2001: Resistencia a sulfatos 2.- UNE :2001: Resistencia al agua de mar. 3.- UNE :2001: Bajo calor de hidratación. 4.- UNE 80305:2001: Blancura Los respectivos cementos tendrán una designación adicional acorde con la característica especial que cada uno posea Cementos resistentes a los sulfatos de suelos y terrenos. La norma UNE :2001 tiene por objeto establecer las especificaciones que deben cumplir la mayor parte de los cementos de las normas UNE para poder ser considerados como resistentes a los sulfatos de suelos y terrenos. Otros cementos con composición de clinker distinta a la del portland, pueden ser considerados también como resistentes a los sulfatos y/o al agua de mar, aunque no estén incluidos en la norma UNE 80301; por ejemplo, los cementos de aluminato de calcio (norma UNE 80310). 13

14 Se consideran cementos resistentes a los sulfatos, aquellos cementos de las normas UNE que por su composición, o por la constitución de su clinker, o por ambas cosas, cumplan las especificaciones indicadas en la tabla Se refieren a límites porcentuales de C 3 A y C 3 A + C 4 AF. Los contenidos de C 3 A y C 4 AF, se determinarán por medio de las fórmulas de BOGUE. Tabla Cementos resistentes a los sulfatos y al agua de mar. Es de advertir que no se especifica ningún límite en el caso de los cementos de los tipos III/B y III/C, los cuales, en razón de sus contenidos altos de escoria de horno alto son homólogos de los CEM III/B y CEM III/C de la tabla 2.1, son siempre resistentes a los sulfatos. También son resistentes al agua de mar Norma UNE :2001, aunque no se da la reciprocidad, en razón de las respectivas exigencias. En aquellos cementos de la tabla que contengan materiales puzolánicos (puzolanas naturales y/o cenizas volantes) como componentes principales (en proporción superior al 5%), estos materiales deberán cumplir las siguientes condiciones, además de las que les impone la norma UNE 80301: SiO2 - La relación CaO + MgO ) deberá ser superior a 3.5. Donde CaO es el óxido de calcio reactivo. - El material, molido a finura equivalente a la del cemento de referencia y mezclado con éste en proporción porcentual cemento/material igual a 75/25, deberá cumplir el ensayo de puzolanicidad (UNE-EN 196-5) a la edad de 7 días. - Esta misma mezcla 75/25 deberá dar una resistencia a compresión a la edad de 28 días (UNE-EN 196-1) igual o superior al 80 por ciento de la resistencia del cemento de referencia a dicha edad. - El cemento de referencia, tanto para el ensayo de puzolanicidad como de resistencia, será de tipo I 42.5 R/SR (UNE y UNE 80303). Designación. Los cementos resistentes a los sulfatos tendrán la designación que les corresponda según la UNE-EN 197-1:2000, seguida por la designación complementaria SR -separada por una barra-, y añadiendo a ella la mención de la presente norma. 14

15 4.2.- Cementos resistentes al agua de mar. La norma UNE :2001 tiene por objeto establecer las especificaciones que deben cumplir la mayor parte de los cementos de las normas UNE para poder ser considerados como resistentes al agua de mar. Se consideran cementos resistentes al agua de mar aquellos cementos de las normas UNE que por su composición, o por la constitución de su clinker, o por ambas cosas, cumplan las especificaciones indicadas en la tabla Se refieren a límites porcentuales de C 3 A y C 3 A + C 4 AF. Los contenidos de C 3 A y C 4 AF, se determinarán por medio de las fórmulas de BOGUE. Tabla Cementos resistentes al agua de mar. Tampoco aquí se señala límite alguno en el caso de los cementos III/B y III/C, por las razones ya expuestas, los cuales son siempre resistentes al agua de mar, aunque no necesariamente a los sulfatos, por ser sus exigencias menos estrictas que en el caso de éstos Norma UNE :2001. Designación. Los cementos resistentes al agua de mar tendrán la designación que les corresponda según la UNE-EN 197-1:2000, seguida por la designación complementaria MR -separada por una barra-, y añadiendo a ella la mención de la presente norma Cementos de bajo calor de hidratación. La norma UNE : norma tiene por objeto establecer las especificaciones que deben cumplir los cementos de las normas UNE para poder ser considerados como de bajo calor de hidratación, así como los criterios de conformidad que lo garanticen. Se consideran como cementos de bajo calor de hidratación todos aquellos de la Norma UNE-EN 197-1:2000, que después de 5 días han desarrollado un calor de hidratación menor o igual a 65 cal (272 kj ) según el g kg método de ensayo UNE :86 (Método del calorímetro de LANGAVANT o de la botella aislante). 15

16 Designación. Los cementos de bajo calor de hidratación tendrán la designación que les corresponda según la UNE-EN 197-1:2000, seguida por la designación complementaria BC -separada por una barra-, y añadiendo a ella la mención de la presente norma. Ejemplo 1: Un cemento tipo II/A-P con clase de resistencia 42.5 según la Norma UNE-EN 197-1:2000 que fuese de bajo calor de hidratación se designaría como: CEM II/A-P 42.5/BC UNE-EN 197-1:2000 Ejemplo 2: Un cemento puzolánico tipo IV/A de clase resistente 32.5 según la norma UNE-EN 197-1:2000 que fuese de bajo calor de hidratación se designaría como: CEM IV/A 32.5/BC UNE-EN 197-1: Cementos blancos. La norma UNE 80305:2001 tiene por objeto definir los cementos blancos (BL) y sus constituyentes, entre los que se encuentra el clinker Pórtland blanco, fijar su composición, clases de resistencia y especificaciones, así como establecer las condiciones de blancura y los criterios de conformidad. Definiciones. Cemento blanco: Los cementos blancos están constituidos por pequeños granos individuales de diferentes materiales pero deben ser estadísticamente homogéneos en composición. Se obtendrá un alto grado de regularidad en todas las propiedades del cemento a través de un proceso de producción continua en masa, en particular, con procesos adecuados de molienda y homogeneización. Para la producción de los cementos objeto de esta norma es esencial disponer del personal cualificado y especializado y de instalaciones apropiadas para efectuar los ensayos y para evaluar y ajustar la calidad del cemento. Según las cuantías relativas de los constituyentes, los cementos blancos considerados en esta norma pueden ser: Cementos portland blancos, cementos portland blancos con adiciones y cementos blancos para solados. Estos cementos, fabricados a base de clinker portland blanco tendrán los límites de composición señalados en la tabla Todos ellos deberán cumplir con el requisito de índice de blancura superior al 75 por ciento, determinada según el método de ensayo UNE Tabla Tipos de cementos blancos. Composición. 16

17 Componentes de los cementos blancos. Clinker portland blanco: Es el producto artificial obtenido por clinkerización de su crudo, es decir, por calcinación y sinterización a la temperatura y durante el tiempo necesarios, y por enfriamiento adecuado subsiguiente, a fin de que dicho producto tenga la composición química y la constitución mineralógica idóneas. Este clinker deberá cumplir las mismas especificaciones del clinker portland normal. Los crudos de clinker de cemento portland blanco son mezclas suficientemente finas y homogéneas de materias primas adecuadamente dosificadas, cuyo contenido de elementos cromóforos (Hierro, manganeso, cromo, etc.), sea tal que permita cumplir al cemento la condición de blancura exigida. Los crudos podrán contener materiales o productos que faciliten el proceso de clinkerización. Adiciones: Son materiales obtenidos por molienda fina o por pulverización de ciertas rocas naturales o productos artificiales tales como : Caliza, dolomía, feldespato, tierra de diatomeas, escoria granulada de horno alto, humo de sílice, arcillas blancas activadas, etc., que actúan, o bien aumentando las propiedades hidráulicas del cemento o mejorando otras cualidades debido a una adecuada granulometría (Aumento de la trabajabilidad y retención de agua, disminución de la porosidad y capilaridad, reducción de la fisuración, etc.), y tales que permitan alcanzar en los cementos en que participen como componentes, el grado de blancura exigido. Aquellas adiciones de las citadas que estén entre las comprendidas en la norma UNE 80301:96 cumplirán las especificaciones que, en cada caso, se estipulen en dicha norma. Aditivos: Los aditivos considerados en esta norma son los productos que se añaden durante la fabricación del cemento para mejorar aquélla o las propiedades de éste, como, por ejemplo, los coadyuvantes de la molienda. La cantidad total de tales aditivos no debería exceder del 1% en masa del cemento. Si su cantidad total excediese de este límite se deberá consignar en los envases y en los albaranes de entrega del cemento la cantidad real de aditivo que éste contiene. Los aditivos no deben causar, facilitar, ni favorecer la corrosión de las armaduras del hormigón, ni perjudicar las propiedades ni el comportamiento de los morteros y hormigones fabricados con los cementos que los contengan. Especificaciones de los cementos blancos. Clases y categorías resistentes. Las clases y categorías resistentes se establecen en la tabla Existen tres categorías: 22.5, 42.5 y 52.5 MPa. de resistencia a la compresión mínima a los 28 días respectivamente. Tabla Clases de resistencia de los cementos blancos. 17

18 Especificaciones físicas. Se refieren al principio de fraguado, a la expansión en volumen (Ensayo de Le Chatelier) y a la blancura. Sus valores se dan en la tabla Para las categorías resistentes 42.5 y 52.5 los valores son: Principio de fraguado 45 minutos, expansión en volumen menor de 10 mm. y blancura > 75. Los valores para la categoría resistente 32.5 son iguales excepto el del principio de fraguado que es de 60 minutos. Tabla Especificaciones físicas Especificaciones químicas. Se refieren a la pérdida a la calcinación, PC, al residuo insoluble, RI, al contenido en SO 3 y al contenido en cloruros. Sus valores se dan en la tabla Tabla Especificaciones químicas. Cementos blancos con características especiales. Los cementos portland blancos resistentes a los sulfatos o al agua de mar deberán cumplir con las especificaciones establecidas en la tabla y respectivamente y se aplicarán las indicadas para el cemento tipo CEM I. Los cementos blancos se considerarán puzolánicos (PUZ) si cumplen el ensayo correspondiente, a 8 ó 15 días, según el método establecido en la norma UNE-EN

19 Los cementos se consideran de bajo calor de hidratación si cumplen la especificación correspondiente de la norma UNE 80306:96, según el método de ensayo de la norma UNE Designación. La designación de los cementos de esta norma comprenderá el conjunto correlativo de la designación correspondiente de la tabla y de la designación correspondiente a la clase de resistencia señalada en la tabla A continuación se indicará la referencia a esta norma. Ejemplo: La designación de un cemento portland blanco de clase de resistencia 52.5 será la siguiente: BLI/52.5 UNE 80305:1996 La designación de un cemento portland blanco con adiciones de clase de resistencia 42.5R será la siguiente: BL II/42.5R UNE 80305:1996 La designación de un cemento blanco para solados, de clase de resistencia 22.5 será la siguiente: 5.- Cementos para usos especiales. BL V/ 22.5 UNE 80305:1996 La norma UNE :96 tiene por objeto establecer los tipos y composiciones, las clases de resistencia y demás especificaciones de carácter físico y químico relativas a cementos para usos especiales, tales como grandes macizos de hormigón en masa, bases y sub-bases de firmes, estabilización de suelos, etc. Los cementos definidos en esta norma no deben emplearse nunca en hormigón armado ni en hormigón pretensado. En esta norma se incluyen como cementos para usos especiales los tipos definidos, en cuanto a composición, en la tabla 5.1, con las designaciones que en la misma se indican. Tabla Tipos de cementos para usos especiales. Composición (proporción en masa). Los componentes principales de estos cementos, clinker, escorias de horno alto, puzolanas naturales, cenizas volantes, y los minoritarios adicionales deberán cumplir los requisitos que para ellos se establecen en la norma UNE EN

20 Exigencias físicas y mecánicas. A diferencia de los cementos comunes, la resistencia normal de un cemento especial ESP, viene dada por la resistencia mecánica determinada a los 90 días. Los valores de resistencia referida a N/mm 2 (MPa) de resistencia a compresión, determinada según UNE-EN se definen en la tabla 5.2. Se establecen tres clases de resistencia: clase 22.5, clase 32.5 y clase La clasificación de un cemento especial de acuerdo con su resistencia a 90 días se indica por los valores 22.5, 32.5 o 42.5, siguiendo la designación normalizada del tipo de cemento. El tiempo de principio de fraguado y la expansión, determinados de acuerdo con la norma UNE-EN 196-3, deben cumplir las exigencias de la tabla 5.2. Tabla Exigencias físicas y mecánicas. Exigencias químicas. Los cementos especiales ESP cumplirán los requisitos establecidos en la tabla 5.3 verificados mediante las normas de ensayo señaladas en dicha tabla. Tabla Exigencias químicas. Las designaciones completas de estos cementos serán las formadas por las correspondientes al tipo, seguidas de las relativas a la clase de resistencia, y la referencia a esta norma. Ejemplo 1: Ejemplo 2: ESP VI UNE 80307:1996 ESP VI UNE 80307:

21 6.- Cementos naturales. La norma UNE : 94 tiene por objeto definir los cementos naturales y sus componentes, así como establecer la clasificación de estos cementos por tipos y clases y fijar las especificaciones para los mismos. Definiciones generales. Conglomerantes hidráulicos: Son productos manufacturados, de naturaleza inorgánica y mineral obtenidos a partir de materias primas naturales y, en su caso, de subproductos industriales que, convenientemente amasados con agua, fraguan y endurecen tanto al aire como sumergidos en agua, siendo los productos resultantes de la hidratación estables en ambos medios. Se emplean para producir conglomerados (Hormigones, morteros y pastas) con áridos generalmente pétreos, naturales o artificiales, a fin de obtener elementos constructivos estables y durables. Cementos naturales: Son conglomerantes hidráulicos obtenidos por calcinación a temperatura suficientemente elevada, pero inferior a la de clinkerización, de margas de composición regular, sometidas después a molturación fina con adición máxima de un 5% de substancias no nocivas, que cumplan con las especificaciones de esta norma. Cementos naturales lentos: Son cementos naturales de fraguado lento. Cementos naturales rápidos: Son cementos naturales de fraguado y endurecimiento rápido. Constituyentes de los cementos naturales. Los constituyentes principales de los cementos naturales son: Silicatos de calcio, especialmente bicálcico, óxido de calcio, aluminatos de calcio y sulfoaluminato de calcio ( C4A3S ). Designación. Los cementos naturales se designarán por las letras CN seguidas de la letra R para los rápidos o de la L para N los lentos, añadiendo a continuación una cifra que indique la clase de resistencia (4 2 mm u 8 N 2 mm ) y la mención de la norma. Ejemplo: N Un cemento natural rápido con resistencia mínima a compresión de 4 2 mm Cemento CNR 4 UNE a 28 días se designará: Características físicas y mecánicas. Se establecen en la tabla

22 Tabla Características físicas y mecánicas de los cementos naturales. Características químicas. Se determinarán según la Norma UNE y tendrán los valores límites siguientes: - Óxido cálcico: 45 % - Oxido silícico: 18 % - Óxido alumínico: 5 % - Óxido férrico: 2 % - Trióxido de azufre: 4 % - Pérdida por calcinación: 16 % - Residuo insoluble: 10 % Al2O3 - Relación Fe O : Cementos de albañilería. La Norma ENV 413-1: 94 (Norma Europea Experimental) está basada en las normas nacionales existentes en Europa y que, conforme al Reglamento Interno de CEN, deben ser reemplazadas por una Norma Europea. Las normas nacionales difieren entre ellas. En ciertas ocasiones las diferencias se refieren a principios importantes en la definición, las especificaciones de las propiedades y la composición. Esta Norma Europea Experimental contiene la definición y la composición de los cementos de albañilería normalmente utilizados en Europa para la colocación de ladrillos y bloques y para enlucidos y revoques. Especifica las exigencias relativas a sus propiedades físicas y químicas, así como los procedimientos de autocontrol del fabricante para asegurar su conformidad. En la selección de un cemento de albañilería conforme a esta Norma Europea Experimental, es necesario satisfacer todas las prescripciones legales aplicables, en vigor en el país donde el cemento de albañilería va a ser utilizado. El cemento de albañilería es un conglomerante hidráulico pulverulento, producido en fábrica, que se basa esencialmente en la presencia de clinker portland para desarrollar resistencia mecánica. Cuando se mezcla con arena y agua únicamente, sin la adición de otros materiales, produce un mortero trabajable apropiado para su uso en enlucidos interiores y exteriores y trabajos de albañilería. 22

23 En algunos países, los cementos de albañilería descritos en esta Norma Europea Experimental pueden ser designados bajo los nombres de Chaux Hidrauliques Artificielles o Calce Eminentemente Idraulica Artificiale. No obstante, estos materiales deben fabricarse de forma que reúnan todas las exigencias de esta Norma Europea Experimental, y esta conformidad debe confirmarse por medio de un marcado apropiado sobre el embalaje y en los documentos asociados a este producto. El proceso de fabricación y su control deben asegurar que la composición de los cementos de albañilería permanece dentro de los límites que se fijan en esta Norma Europea Experimental. Los cementos de albañilería están compuestos por pequeños granos individuales de diversos materiales, pero su composición debe ser estadísticamente homogénea. Se obtendrá un alto grado de uniformidad en todas las propiedades del cemento de albañilería mediante procesos adecuados de producción en masa, en particular, por procesos de molienda y homogeneización. Los cementos de albañilería deben estar compuestos por clinker portland, materiales inorgánicos y, según el caso, por materiales orgánicos, como se recoge en la tabla 7.1. Tabla Composición de los cementos de albañilería. Los constituyentes no deben, ni favorecer la corrosión de los metales embebidos tales como armaduras o anclajes, os alterar las propiedades, incluido el comportamiento frente al fuego, del mortero producido a partir del cemento de albañilería. Exigencias. Generalidades. Las propiedades físicas y químicas de los cementos de albañilería deben medirse con la ayuda de los métodos de ensayo descritos en las partes aplicables de las Normas EN 196 y EN Estas Normas Europeas proporcionan para algunas propiedades métodos de ensayo alternativos pero, en caso de litigio, solamente deben utilizarse los métodos de referencia. Todas las exigencias se especifican bajo la forma de valores característicos. Sirven para clasificar y definir los niveles de comportamiento de los cementos de albañilería que tienen derecho a la designación MC (Cemento de albañilería). Designación. Las clases, definidas en base a la resistencia mecánica a 28 días, determinada conforme a la Norma EN 196-1, son las indicadas en la tabla

24 Tabla Clases de cementos de albañilería. Exigencias físicas. Residuo sobre tamiz. El residuo sobre un tamiz de 90 µ m de abertura no debe exceder del 15 %, cuando la finura se determina según la Norma EN Tiempo de principio de fraguado. El tiempo de principio de fraguado no debe ser inferior a 60 minutos cuando se determina según la Norma EN Tiempo de final de fraguado. El tiempo de final de fraguado no debe sobrepasar 15 horas cuando se determina según la Norma EN Expansión. La expansión no debe exceder de 10 mm cuando se determina según la Norma EN Características del mortero fresco. Las propiedades del mortero fresco deben determinarse sobre un mortero de consistencia normal que debe tener un valor de penetración de (35 ± 3) mm utilizando el ensayo de la sonda de penetración como método de referencia. El ensayo de la mesa de sacudidas es el método alternativo. El contenido en aire determinado conforme a los apartados 6.2 y 6.3 de la Norma EN y la retención de agua, conforme al capítulo 5 de la Norma EN deben respetar los valores dados en la tabla 7.3. Tabla Exigencias para el mortero fresco. 24

25 Resistencia a compresión. La resistencia a compresión, determinada según la Norma EN 196-1, con una relación 0.50, deberá respetar los valores de la tabla Tabla Resistencia a la compresión. agua aglomerante fija de Exigencias químicas. Las propiedades de los cementos de albañilería deben estar conformes con las exigencias de la tabla 7.5 cuando se determinan por los métodos citados en dicha tabla. Tabla Exigencias químicas. 25