El Concreto Hidraulico

Concreto hidráulico

QUÍMICA BÁSICA

Introducción

El concreto hidráulico u hormigón, es una mezcla homogénea de cemento, agua, arena y grava y en algunos casos de aditivos.

Es actualmente el material más empleado en la industria de la construcción por su duración, resistencia, impermeabilidad, facilidad de producción y economía.

El concreto es una roca fabricada por el hombre, diseñada y producida de acuerdo a normas establecidas para fines y aplica c iones que se requieren en un proyecto determinado y con las características de economía, facilidad de colocación, velocidad de fraguado y apariencia adecuada según su aplicación.

Propiedades

El concreto presenta como las piedras naturales una alta resistencia a la compresión, pero una baja resistencia a la tracción (generalmente es el 10% de su resistencia a los esfuerzos de compresión) por lo cual se refuerza con varillas de acero, para que sean éstas las que soporten tales esfuerzos (concreto armado).

Peso específico

La densidad o peso específico se define como la relación de peso a volumen; su valor varía entre 3,08 a 3,20 g/cm3 para el cemento portland tipo I, pero el cemento que tiene adiciones tiene un peso específico menor porque el contenido de clinker es menor.

El peso específico del cemento no indica la calidad del cemento, pero se emplea en el diseño y control de mezclas de concreto; sin embargo un peso específico bajo y una finura alta indican que el cemento tiene adiciones.

Superficie específica (finura)

La finura del cemento es una de las propiedades físicas más importantes del cemento, ya que está directamente relacionada con la hidratación del mismo.

La hidratación de los granos de cemento ocurre del exterior hacia el interior; luego el área superficial de la partícula de cemento constituye el material de hidratación, y el tamaño de los granos (su finura) tiene gran influencia en la velocidad de hidratación, en el desarrollo de calor, en la retracción y en el aumento de resistencia con la edad.

Un grano fino exuda menos que un grano grueso porque retiene mejor el agua al tener mayor superficie de hidratación.

La finura se expresa por el área superficial de las partículas contenidas en un gramo de cemento y se llama superficie específica; se mide en cm2/g.

Fraguado del cemento

Al mezclar el cemento con el agua, se forma una pasta en estado plástico, en el cual la pasta es trabajable y moldeable, después de un tiempo que depende de la composición química del cemento, la pasta adquiere rigidez; es conveniente distinguir entre el fraguado y el endurecimiento, pues éste último se refiere al aumento de resistencia de una pasta fraguada. El tiempo que transcurre desde el momento en que se agrega el agua, hasta que la pasta pierde viscosidad y eleva su temperatura se denomina tiempo de "fraguado inicial", e indica que la pasta está semisólida y parcialmente hidratada.

Posteriormente la pasta sigue endureciendo hasta que deja de ser deformable con cargas relativamente pequeñas, se vuelve rígida y llega al mínimo de temperatura; el tiempo transcurrido desde que se echa el agua hasta que llega al estado descrito anteriormente se denomina "tiempo de fraguado final" e indica que el cemento se encuentra aún más hidratado (no totalmente) y la pasta ya está sólida.

Resistencia Mecánica

La resistencia mecánica del cemento endurecido es la propiedad del material que tiene mayor influencia en los fines estructurales para los cuales se emplea.

Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad. El concreto hidráulico comúnmente tiene una resistencia a la compresión a los 28 días de edad de 250 kg/cm2.

Retracción y fisuras

En condiciones normales la pasta de cemento se contrae al endurecer; la mayor retracción ocurre en los primeros dos o tres meses de hidratación del cemento. En cementos normales esta retracción es del orden de 0.015%.

Las retracciones se originan cuando los esfuerzos y tensiones internas que se producen en el proceso de fraguado y/o endurecimiento de la pasta de cemento son superiores a la resistencia de la propia masa. Cuando las retracciones son grandes pueden producir fisuras.

Método de preparación

El cemento Portland no es un compuesto puro, porque no se le puede asignar una fórmula química exacta; Químicamente se define el cemento portland como una mezcla de composición heterogénea, finamente pulverizada, cuyos componentes esenciales son:

C O M P U E S T OS DEL C E M E N TO

NOMBRE DEL

COMPUESTO FÓRMULA QUÍMICA ABREVIATURA

A) Silicato tricálcico 3 C a O S i O2 C3S

B) Silicato dicálcico 2 C a O S i O2 C2S

C) Aluminato tricálcico 3 CaO A12O3 C3A

D) Ferroaluminato tetracálcico 4 C a O A l 2 O3F e 2O3 C 4 a f

E) Yeso natural C a S O4 2H2O

F) Óxidos menores de Ca, Mg,

Na, K, Mn, T I, P, Fe

Como pocas veces se encuentran en la naturaleza juntos y en las proporciones requeridas, para la fabricación del cemento generalmente se hace necesario mezclar sustancias minerales que los contienen, como calizas por el aporte de cal y las arcillas por el aporte de alúmina y óxido de hierro; en algunas ocasiones es necesario agregar directamente óxido de hierro o arenas silíceas, para ajustar las proporciones de cada compuesto con el fin de obtener reacciones químicas equilibradas. Una tercera sustancia necesaria en la fabricación del cemento, es el yeso hidratado que se adiciona al clinker durante la molienda con el fin de retardar el tiempo de fraguado de la pasta de cemento.

El proceso de fabricación del cemento portland es el siguiente: se inicia con la extracción y trituración de cada una de las materias primas. Estas deben triturarse al menor tamaño, pero al mismo tiempo el proceso debe ser eficiente; a menor tamaño se obtiene mejor homogenización en la mezcla de materias primas, aspecto definitivo para que después se produzca una reacción química completa.

Las etapas siguientes son la dosificación y homogenización de las materias primas. La dosificación depende de la composición química de las materias primas, para lo cual es necesario realizar continuamente análisis químicos que permitan dosificar con la mayor exactitud. A continuación se realiza la mezcla y homogenización de materias primas, para conducir después

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