Concreto

MICROESTRUCTURA DEL CEMENTO Y SU PERFORMANCE EN EL CONCRETO
Dra. Ing. Rosaura Vásquez A. Cementos Pacasmayo S.A.A. Sábado, 28 de abril del 2012

I. INTRODUCCIÓN

1.

CEMENTO HIDRAÚLICO
Material inorgánico finamente dividido que, amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurece en virtud de reacciones y procesos de hidratación y que, una vez endurecido, conserva su resistencia yestabilidad incluso bajo el agua.

• •

Fragua y endurece por reacción química con el agua (hidratación del cemento). Productos de hidratación son resistentes al agua.

1

2.
2.1

CEMENTOS PORTLAND: TIPOS
CEMENTOS PORTLAND: Clinker + Yeso
+ CALIZA (máx. 5%)

2.2

CEMENTOS PORTLAND ADICIONADOS: Clinker + Yeso + ADICIÓN MINERAL

II. MICROESTRUCTURA DE LA PASTA DE CEMENTO

1 . C OM P O S IC I Ó N Q U ÍM I C A D E L L I N K E R C

S iO 2: A l2O 3: F e2O 3 : C aO : M gO : N a2O + K 2O :

16 - 26 % 4 - 8 % 2 - 5 % 58 - 67 % 1 - 5 % 0 - 1 %

S O 3: M n 2O 3 : T iO 2: P 2O 5: P xC :

0 ,1 - 2 ,5 % 0 - 3 ,0 % 0 - 0 ,5 % 0 - 1 ,5 % 0 ,5 - 3 ,0 %

2

1.1 Cálculo potencial de Bogue Permite calcular la composición mineralógica del clinker a partir del análisis químico.C3S = (4,071 x %CaO) - (7,600 x %SiO2) - (6,718 x
%Al2O3) - (1,430 x %Fe2O3) - (2,852 x %SO3)

C2S = (2,867 x %SiO2) - (0,754 x %C3S) C3A = (2,650 x %Al2O3) - (1,692 x %Fe2O3) C4AF = 3,043 x %Fe2O3

2. FASES MINERALES (COMPUESTOS) DEL CLINKER
DESIGNACIÓN FÓRMULA ABREVIATURA

Silicatotricálcico Silicatodicálcico Aluminato tricálcico Ferroaluminatotetracálcico Cal libre Magnesialibre(periclasa)

3CaO.SiO 2 2CaO.SiO 2 3CaO.Al2O3 4CaO.Al2O3.Fe2O3 CaO MgO

C3S C2S C3A C4AF

FASES MINERALES DEL CLINKER

3

3.

COMPUESTOS PRINCIPALES DEL CEMENTO

a) Silicato tricálcico (C3S): • • • • Fase denominada “alita”. Constituye del 50% al 70% del clinker. Se hidrata y endurece rápidamente. Responsable, en gran parte, del inicio del fraguado y la resistencia temprana (a mayor % C3Smayor resistencia temprana). Aporta resistencia a corto y largo plazo.

•

b) Silicato dicálcico (C2S): • • • • Fase denominada “belita”. Constituye del 15% al 30% del clinker. Se hidrata y endurece lentamente. Contribuye al incremento de la resistencia a edades mayores de 7 días.
Belita (C2S)

Alita (C3S)

c) Aluminato tricálcico (C3A): • Constituye aprox. del 5% al 15% del clinker. •Libera una gran cantidad de calor durante los primeros días de hidratación y endurecimiento. • Contribuye al desarrollo de las resistencias muy tempranas y al fraguado del cemento. • Vulnerable a la acción de los sulfatos:
SO4-2 + C3 A + H2O  C3A.3CaSO4 .32H2O Etringita

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d) Ferroaluminato tetracálcico (C4AF): • • • Constituye aprox. del 5% al 15% del clinker. Se hidrata con rapidez perocontribuye muy poco a la resistencia. Su formación reduce la T de clinkerización.

e) Sulfato de calcio: • • • Yeso: CaSO4.2H2O Anhidrita: CaSO4 Se adiciona al cemento (aprox. 5%), durante su molienda, para controlar el fraguado: controla la hidratación del C3A, formando etringita. Ayuda a controlar la contracción por secado y puede influenciar la resistencia.

•

3.1 Influencia de loscompuestos en las propiedades del cemento
FASE
VELOCIDAD DE HIDRATACIÓN CALOR DE HIDRATACIÓN DESARROLLO DE RESISTENCIA

C3S C2S C3A C4AF

Rápida Lenta Muy rápida Rápida

Alto (120 cal/g) Bajo (62 cal/g) Muy alto (207 cal/g) Moderado (100 cal/g)

Rápido y prolongado Lento y muy prolongado
Muy rápido y de corta duración

Lento y poco significativo

5

4. REACCIONES DE HIDRATACIÓN DE LOSCOMPUESTOS DEL CEMENTO
2 (3CaO.SiO 2) + Silicato tricalcico 11 H 2 O --> 3CaO.2SiO 2 .8H2 O + Silicato de calcio hidratado 3 (CaO.H 2O) Hidróxido de calcio

2 (2CaO.SiO 2) + Silicato dicalcico

9 H2O

-->

3CaO.2SiO 2 .8H2 O + Silicato de calcio hidratado

CaO.H2 O Hidróxido de calcio

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3CaO.Al 2 O3 +...