Historia del cemento
Páginas: 14 (3342 palabras)
Publicado: 2 de mayo de 2010
CEMENTO PÓRTLAND PUZOLÁNICO
CARACTERÍSITICAS Y RECOMENDACIONES DE USO Ing. Edgardo Becker Líder de Asesoría Técnica LOMA NEGRA C.I.A.S.A. La puzolana natural fue el siguiente material de construcción más antiguo luego que la cal y la piedra caliza fueran utilizadas por el hombre prehistórico. Los romanos y griegos utilizaban una combinación de cal y una puzolana natural (ceniza volcánica)proveniente del Mediterráneo –erupciones volcánicas entre los años 1600 y 1500 AC en Santorin (Grecia) y en el año 79 DC en Vesuvio, bahía de Nápoles (Italia)- para fabricar un cemento de gran durabilidad. Según el ingeniero romano Vitruvius Pollio (siglo 1° DC), los hormigones elaborados con este material resultaban de tan buena calidad que “ninguna ola puede romperlo, ni hay agua que pueda disolverlo”[1]. Esta concepción continúa plenamente vigente siendo el CPP (cemento pórtland puzolánico) el cemento más utilizado en grandes obras de ingeniería de la actualidad debido a la larga vida útil para la cual están diseñadas. El ACI 116R define la puzolana como: “material silíceo o silicoaluminoso, que en si mismo puede poseer un pequeño o nulo valor cementante, pero finamente dividido y enpresencia de humedad reacciona químicamente con hidróxido de calcio a temperatura normal formando compuestos con propiedades cementicias”. De acuerdo a la norma para cementos de uso general, IRAM 50.000 [2]: “los materiales puzolánicos son sustancias naturales o industriales silíceas o silicoaluminosas, o una combinación de ambas” y, continúa: “en la elaboración de los cementos definidos por esta norma,se utilizarán las puzolanas que cumplan con los requisitos establecidos en la IRAM 1668”, destacándose -además de los requerimientos químicos- los requisitos físicos de actividad puzolánica, requerimiento de agua y reducción de expansión por RRAA entre otros. Mecanismo de Hidratación Las propiedades de las puzolanas (incluso las naturales) varían considerablemente, dependiendo de su origen. En lazona cordillerana de nuestro país existen yacimientos de puzolana natural proveniente de erupciones volcánicas que poseen una adecuada actividad puzolánica. Las puzolanas, incorporadas dentro del CPP (cemento pórtland puzolánico) tienen la capacidad de formar productos de hidratación a través de una reacción secundaria [3] donde se combinan con el (OH)2Ca formado durante la hidratación de loscompuestos sílico-calcáreos (C3S y C2S) denominada primaria (1), resultando compuestos SCH (sílico-calcáreos-hidratados): Hidratación primaria: Hidratación secundaria: CnS + H2O → gel SCH + (OH)2Ca (1) SiO2 + (OH)2Ca + H2O → gel SCH (2)
El SiO2 es aportado por la puzolana y el (OH)2Ca –hidróxido de calcio- es el subproducto generado durante la hidratación primaria. Podrá observarse que durante lahidratación de las puzolanas no hay generación de (OH)2Ca. En el mismo sentido, la figura N° 1 muestra que a medida que avanza el proceso de hidratación, la cal libre disminuye, lo que indica la formación de productos de hidratación (en su mayor parte SCH y aluminosilicatos de calcio en menor medida) a partir de la puzolana. Es evidente que el uso de una puzolana de buena calidad asegura, nosolamente una menor cantidad de
cal libre en la pasta de cemento sino que además se obtiene un mayor volumen de productos SCH por lo cual se obtiene –a igual relación a/c- una menor porosidad de la pasta debido a un refinamiento de poros y, consecuentemente, menor permeabilidad respecto del CPN (cemento pórtland normal) producido a partir del mismo clinker pórtland. Esto significa la obtención deuna pasta de cemento más compacta, resistente y durable.
CPN
Contenido de Hidróxido de Calcio [%]
2,0
cemento pórtland normal sin adiciones
1,0
cem
en con to pó 40 rtla % nd de puz pu zol oláni an co a
CPP
0 0 7 Edad [días] 28 180
Figura N° 1: Cambios en el contenido de (OH)2Ca durante la hidratación del CPP - cemento pórtland puzolánico (Lea 1971).
Fuente: ACI...
CARACTERÍSITICAS Y RECOMENDACIONES DE USO Ing. Edgardo Becker Líder de Asesoría Técnica LOMA NEGRA C.I.A.S.A. La puzolana natural fue el siguiente material de construcción más antiguo luego que la cal y la piedra caliza fueran utilizadas por el hombre prehistórico. Los romanos y griegos utilizaban una combinación de cal y una puzolana natural (ceniza volcánica)proveniente del Mediterráneo –erupciones volcánicas entre los años 1600 y 1500 AC en Santorin (Grecia) y en el año 79 DC en Vesuvio, bahía de Nápoles (Italia)- para fabricar un cemento de gran durabilidad. Según el ingeniero romano Vitruvius Pollio (siglo 1° DC), los hormigones elaborados con este material resultaban de tan buena calidad que “ninguna ola puede romperlo, ni hay agua que pueda disolverlo”[1]. Esta concepción continúa plenamente vigente siendo el CPP (cemento pórtland puzolánico) el cemento más utilizado en grandes obras de ingeniería de la actualidad debido a la larga vida útil para la cual están diseñadas. El ACI 116R define la puzolana como: “material silíceo o silicoaluminoso, que en si mismo puede poseer un pequeño o nulo valor cementante, pero finamente dividido y enpresencia de humedad reacciona químicamente con hidróxido de calcio a temperatura normal formando compuestos con propiedades cementicias”. De acuerdo a la norma para cementos de uso general, IRAM 50.000 [2]: “los materiales puzolánicos son sustancias naturales o industriales silíceas o silicoaluminosas, o una combinación de ambas” y, continúa: “en la elaboración de los cementos definidos por esta norma,se utilizarán las puzolanas que cumplan con los requisitos establecidos en la IRAM 1668”, destacándose -además de los requerimientos químicos- los requisitos físicos de actividad puzolánica, requerimiento de agua y reducción de expansión por RRAA entre otros. Mecanismo de Hidratación Las propiedades de las puzolanas (incluso las naturales) varían considerablemente, dependiendo de su origen. En lazona cordillerana de nuestro país existen yacimientos de puzolana natural proveniente de erupciones volcánicas que poseen una adecuada actividad puzolánica. Las puzolanas, incorporadas dentro del CPP (cemento pórtland puzolánico) tienen la capacidad de formar productos de hidratación a través de una reacción secundaria [3] donde se combinan con el (OH)2Ca formado durante la hidratación de loscompuestos sílico-calcáreos (C3S y C2S) denominada primaria (1), resultando compuestos SCH (sílico-calcáreos-hidratados): Hidratación primaria: Hidratación secundaria: CnS + H2O → gel SCH + (OH)2Ca (1) SiO2 + (OH)2Ca + H2O → gel SCH (2)
El SiO2 es aportado por la puzolana y el (OH)2Ca –hidróxido de calcio- es el subproducto generado durante la hidratación primaria. Podrá observarse que durante lahidratación de las puzolanas no hay generación de (OH)2Ca. En el mismo sentido, la figura N° 1 muestra que a medida que avanza el proceso de hidratación, la cal libre disminuye, lo que indica la formación de productos de hidratación (en su mayor parte SCH y aluminosilicatos de calcio en menor medida) a partir de la puzolana. Es evidente que el uso de una puzolana de buena calidad asegura, nosolamente una menor cantidad de
cal libre en la pasta de cemento sino que además se obtiene un mayor volumen de productos SCH por lo cual se obtiene –a igual relación a/c- una menor porosidad de la pasta debido a un refinamiento de poros y, consecuentemente, menor permeabilidad respecto del CPN (cemento pórtland normal) producido a partir del mismo clinker pórtland. Esto significa la obtención deuna pasta de cemento más compacta, resistente y durable.
CPN
Contenido de Hidróxido de Calcio [%]
2,0
cemento pórtland normal sin adiciones
1,0
cem
en con to pó 40 rtla % nd de puz pu zol oláni an co a
CPP
0 0 7 Edad [días] 28 180
Figura N° 1: Cambios en el contenido de (OH)2Ca durante la hidratación del CPP - cemento pórtland puzolánico (Lea 1971).
Fuente: ACI...
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