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Tecnologia Concreto y Mortero Rivera

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El texto recopila una serie de 
información extractada de: libros, 
artículos especializados, 
seminarios, congresos, simposios y 
experiencias adquiridas durante el 
ejercicio de la profesión; además se 
presentan resultados de 
investigaciones realizadas en el 
laboratorio de materiales de la 
Facultad de Ingeniería Civil de la 
Universidad del Cauca. 
CONCRETO 
SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
Universidad del Cauca 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
 CONTENIDO
 
iii
 
CONTENIDO 
 
 PÁGINA 
 
PRÓLOGO ---------------------------------------------------------------------------------------------------- XI 
 
CAPÍTULO 1. MATERIALES CONGLOMERANTES. 13 
1.1 NOTA HISTÓRICA.------------------------------------------------------------------------------------- 13 
1.2 CAL.-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 
1.2.1 CLASIFICACIÓN. ------------------------------------------------------------------------------------ 15 
1.3 YESO.------------------------------------------------------------------------------------------------------ 16 
1.3.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS YESOS.----------------------------------------- 18 
1.4 CEMENTO.----------------------------------------------------------------------------------------------- 18 
1.5 CEMENTO PORTLAND.------------------------------------------------------------------------------ 18 
1.5.1 FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND. ------------------------------------------------ 18 
1.5.1.1 Proceso húmedo.---------------------------------------------------------------------------------- 19 
1.5.1.2 Procesos seco y semiseco. --------------------------------------------------------------------- 21 
1.5.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO PORTLAND.--------------------------------- 23 
1.5.3 TIPOS DE CEMENTO PORTLAND.------------------------------------------------------------- 25 
1.5.4 PROPIEDADES DEL CEMENTO PORTLAND.----------------------------------------------- 26 
1.5.4.1 Densidad.-------------------------------------------------------------------------------------------- 26 
1.5.4.2 Finura. ------------------------------------------------------------------------------------------------ 27 
1.5.4.3 Consistencia normal.------------------------------------------------------------------------------ 29 
1.5.4.4 Fraguado.-------------------------------------------------------------------------------------------- 29 
1.5.4.5 Falso fraguado.------------------------------------------------------------------------------------- 30 
1.5.4.6 Estabilidad volumétrica.-------------------------------------------------------------------------- 32 
1.5.4.7 Calor de hidratación.------------------------------------------------------------------------------ 34 
1.5.4.8 Resistencia del cemento.------------------------------------------------------------------------- 35 
1.5.5 ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO PORTLAND.---------------------------------------- 38 
1.6 REFERENCIAS.----------------------------------------------------------------------------------------- 39 
 
CAPÍTULO 2. AGREGADOS PARA MORTERO O CONCRETO. 41 
2.1 GENERALIDADES.------------------------------------------------------------------------------------- 41 
2.2 DEFINICIÓN.--------------------------------------------------------------------------------------------- 41 
2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS.------------------------------------------------------- 41 
2.3.1 CLASIFICACIÓN SEGÚN SU PROCEDENCIA.---------------------------------------------- 42 
2.3.1.1 Agregados naturales.----------------------------------------------------------------------------- 42 
2.3.1.2 Agregados artificiales.---------------------------------------------------------------------------- 45 
2.3.2 CLASIFICACIÓN SEGÚN SU DENSIDAD.---------------------------------------------------- 52 
2.3.3 CLASIFICACIÓN SEGÚN SU TAMAÑO.------------------------------------------------------- 52 
2.3.4 CLASIFICACIÓN SEGÚN SU FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL.------------------- 54 
2.4 PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGREGADO.------------------------------------------------ 55 
2.4.1 EPITAXIA.---------------------------------------------------------------------------------------------- 55 
2.4.2 REACCIÓN ÁLCALI-AGREGADO.--------------------------------------------------------------- 55 
2.5 PROPIEDADES FÍSICAS.---------------------------------------------------------------------------- 56 
2.5.1 GRANULOMETRÍA.--------------------------------------------------------------------------------- 56 
 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
 CONTENIDO
 
iv
 
2.5.2 DENSIDAD.-------------------------------------------------------------------------------------------- 64 
2.5.3 ABSORCIÓN Y HUMEDAD.---------------------------------------------------------------------- 65 
2.5.4 MASA UNITARIA.------------------------------------------------------------------------------------ 66 
2.5.5 RESISTENCIA.---------------------------------------------------------------------------------------- 67 
2.6 SUSTANCIAS PERJUDICIALES.------------------------------------------------------------------- 68 
2.6.1 SUELO FINO.----------------------------------------------------------------------------------------- 68 
2.6.2 IMPUREZAS ORGÁNICAS.----------------------------------------------------------------------- 70 
2.6.3 PARTÍCULAS DELEZNABLES.------------------------------------------------------------------- 71 
2.6.4 PARTÍCULAS LIVIANAS.--------------------------------------------------------------------------- 71 
2.6.5 PARTÍCULAS BLANDAS.-------------------------------------------------------------------------- 72 
2.7 BENEFICIO DE AGREGADOS.--------------------------------------------------------------------- 72 
2.8 MANEJO Y ALMACENAMIENTO DE AGREGADOS.----------------------------------------- 73 
2.9 REFERENCIAS.----------------------------------------------------------------------------------------- 73 
 
CAPÍTULO 3. AGUA DE MEZCLA. 77 
3.1 GENERALIDADES.------------------------------------------------------------------------------------ 77 
3.2 IMPUREZAS ORGÁNICAS.-------------------------------------------------------------------------- 78 
3.3 IMPUREZAS INORGÁNICAS.----------------------------------------------------------------------- 78 
3.4 CONTAMINACIÓN POR DESECHOS INDUSTRIALES.-------------------------------------- 79 
3.5 REQUISITOS.------------------------------------------------------------------------------------------- 79 
3.6 TOMA DE MUESTRAS.------------------------------------------------------------------------------- 80 
3.7 ENSAYOS.----------------------------------------------------------------------------------------------- 81 
3.7.1 MATERIALES.----------------------------------------------------------------------------------------- 81 
3.7.2 PROCEDIMIENTOS.-------------------------------------------------------------------------------- 81 
3.8 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO.-------------------------------------------------- 81 
3.9 REFERENCIAS.----------------------------------------------------------------------------------------- 82 
 
CAPÍTULO 4. MANEJABILIDAD DEL CONCRETO. 83 
4.1 GENERALIDADES Y DETERMINACIÓN.-------------------------------------------------------- 83 
4.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA MANEJABILIDAD.------------------------------------- 85 
4.2.1 GRADACIÓN DEL AGREGADO FINO.-------------------------------------------------------- 86 
4.2.2 GRADACIÓN DEL AGREGADO GRUESO.--------------------------------------------------- 86 
4.2.3 FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE LOS AGREGADOS.--------------------------- 86 
4.2.4 CANTIDADES RELATIVAS DE PASTA Y AGREGADOS.--------------------------------- 87 
4.2.5 FLUIDEZ DE LA PASTA.---------------------------------------------------------------------------87 
4.2.6 CONTENIDO DE AIRE.----------------------------------------------------------------------------- 88 
4.2.7 CONTENIDO DE AGUA Y AGREGADO GRUESO.----------------------------------------- 90 
4.2.8 PORCENTAJE DE ARENA EN EL AGREGADO TOTAL.---------------------------------- 91 
4.2.9 ADITIVOS.--------------------------------------------------------------------------------------------- 91 
4.2.10 FACTORES EXTERNOS.------------------------------------------------------------------------ 92 
4.2.10.1 Métodos de mezclado (manual o mecánico).---------------------------------------------- 92 
4.2.10.2 Sistema de transporte (carretillas, vagonetas, bandas, 
 cucharones, bombeo, etc).-------------------------------------------------------------------- 95 
4.2.10.3 Tipos de colocación (caída libre, canaletas, trompa de elefante, etc).-------------- 97 
4.2.10.4 Tipos de compactación (manual, con vibración, al vacío, etc).----------------------- 99 
4.3 REFERENCIAS.--------------------------------------------------------------------------------------- 103 
 
 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
 CONTENIDO
 
v
CAPÍTULO 5. ECONOMÍA DEL CONCRETO. 105 
5.1 GENERALIDADES.------------------------------------------------------------------------------------ 105 
5.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ECONOMÍA.-------------------------------------------- 105 
5.2.1 GRADACIÓN, FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE 
LOS AGREGADOS.--------------------------------------------------------------------------------- 105 
5.2.2 FLUIDEZ DE LA PASTA.--------------------------------------------------------------------------- 105 
5.2.3 TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO GRUESO.------------------------------------------- 105 
5.2.4 PORCENTAJE DE ARENA EN EL AGREGADO TOTAL.--------------------------------- 106 
5.3 EJEMPLOS DE AJUSTE GRANULOMÉTRICO A CURVAS IDEALES.------------------- 109 
5.4 REFERENCIAS.----------------------------------------------------------------------------------------- 118 
 
CAPÍTULO 6. RESISTENCIA DEL CONCRETO. 121 
6.1 GENERALIDADES.------------------------------------------------------------------------------------ 121 
6.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO.---------------------------------------------------------------------------- 121 
6.3 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.------------------------------------------------------------- 125 
6.3.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE DOSIFICACIÓN.-------------------------------- 126 
6.3.2 ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.----------------------------------------- 128 
6.4 RESISTENCIA A LA TENSIÓN.--------------------------------------------------------------------- 131 
6.5 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN.--------------------------------------------------------------------- 133 
6.5.1 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DE DOSIFICACIÓN.---------------------------------------- 133 
6.5.2 ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN.------------------------------------------------- 135 
6.6 CORRELACIONES ENTRE LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN Y 
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y TENSIÓN.-------------------------------------------- 138 
6.7 EVALUACIÓN Y ACEPTACIÓN DEL CONCRETO.------------------------------------------- 139 
6.8 FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO.---------------------- 142 
6.8.1 TIPO DE CEMENTO.-------------------------------------------------------------------------------- 142 
6.8.2 TIPOS DE AGREGADOS.------------------------------------------------------------------------- 143 
6.8.3 TIPO DE AGUA DE MEZCLA.-------------------------------------------------------------------- 143 
6.8.4 RELACIÓN AGUA / CEMENTO (A/C).--------------------------------------------------------- 143 
6.8.5 TIEMPO, TEMPERATURA Y HUMEDAD.----------------------------------------------------- 146 
6.8.5.1 Ensayo acelerado para la predicción de resistencias futuras.-------------------------- 148 
6.8.5.2 Curado del concreto.------------------------------------------------------------------------------ 149 
6.8.6 ADITIVOS.--------------------------------------------------------------------------------------------- 151 
6.9 REFERENCIAS.---------------------------------------------------------------------------------------- 151 
 
CAPÍTULO 7. DURABILIDAD DEL CONCRETO. 155 
7.1 GENERALIDADES.------------------------------------------------------------------------------------ 155 
7.2 PERMEABILIDAD.------------------------------------------------------------------------------------- 155 
7.3 METEORIZACIÓN.------------------------------------------------------------------------------------ 156 
7.3.1 ATAQUE DE LA CONGELACIÓN Y LA FUSIÓN.------------------------------------------- 157 
7.4 ACCIÓN QUÍMICA.------------------------------------------------------------------------------------ 157 
7.4.1 ATAQUE DE LOS SULFATOS.------------------------------------------------------------------ 158 
7.4.2 ATAQUE DEL AGUA DE MAR.------------------------------------------------------------------- 158 
7.4.3 ATAQUE DE LOS ÁCIDOS.----------------------------------------------------------------------- 159 
7.5 DESGASTE.--------------------------------------------------------------------------------------------- 159 
 
 
 
 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
 CONTENIDO
 
vi
7.6 ELASTICIDAD, CONTRACCIÓN Y FLUENCIA.------------------------------------------------ 160 
7.6.1 MÓDULO DE ELASTICIDAD ESTÁTICO.----------------------------------------------------- 161 
7.6.2 MÓDULO DE ELASTICIDAD DINÁMICO.----------------------------------------------------- 164 
7.6.3 RELACIÓN DE POISSON.------------------------------------------------------------------------ 165 
7.7 REQUISITOS PARA CONDICIONES ESPECIALES DE EXPOSICIÓN.----------------- 165 
7.8 REFERENCIAS.----------------------------------------------------------------------------------------- 168 
 
CAPÍTULO 8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO. 169 
8.1 GENERALIDADES.------------------------------------------------------------------------------------ 169 
8.2 DATOS BÁSICOS Y PROCEDIMIENTOS DE DOSIFICACIÓN.--------------------------- 169 
8.2.1 PASOS A SEGUIR.--------------------------------------------------------------------------------- 170 
8.2.1.1 Selección del asentamiento.-------------------------------------------------------------------- 171 
8.2.1.2 Chequeo del tamaño máximo nominal.------------------------------------------------------ 171 
8.2.1.3 Estimación del agua de mezcla.--------------------------------------------------------------- 171 
8.2.1.4 Determinación de la resistencia de dosificación.------------------------------------------ 171 
8.2.1.5 Selección de la relación agua / cemento (A/C).-------------------------------------------- 171 
8.2.1.6 Cálculo del contenido de cemento y aditivo.------------------------------------------------ 172 
8.2.1.7 Cálculo de la cantidad de cada agregado.--------------------------------------------------- 172 
8.2.1.8 Cálculo de proporciones iniciales.------------------------------------------------------------- 172 
8.2.1.9 Primera mezcla de prueba. Ajuste por humedad del agregado.----------------------- 173 
8.2.1.10 Ajuste a la mezcla de prueba.---------------------------------------------------------------- 173 
8.2.1.10.1 Ajuste por asentamiento.-------------------------------------------------------------------- 173 
8.2.1.10.2 Ajuste por resistencia.------------------------------------------------------------------------ 173 
8.3 EJEMPLO DE DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE 
CONCRETO (PARÁMETRO DE DISEÑO F’c).------------------------------------------------ 174 
8.3.1 SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO.----------------------------------------------------------- 175 
8.3.2 CHEQUEO DEL TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DEL AGREGADO.-------------------- 175 
8.3.3 ESTIMACIÓN DEL AGUA DE LA MEZCLA.--------------------------------------------------- 1768.3.4 RESISTENCIA DE DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA (F’cr.).----------------------------- 177 
8.3.5 SELECCIÓN DE LA RELACIÓN AGUA / CEMENTO (A/C).------------------------------ 178 
8.3.5.1 Por resistencia.------------------------------------------------------------------------------------- 178 
8.3.5.2 Por durabilidad.------------------------------------------------------------------------------------- 179 
8.3.6 CÁLCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO.----------------------------------------------- 180 
8.3.7 AGREGADOS.---------------------------------------------------------------------------------------- 180 
8.3.8 PROPORCIONES INICIALES EN MASA (masa seca de agregados).----------------- 180 
8.3.9 PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA.--------------------------------------------------------------- 181 
8.3.10 AJUSTE POR ASENTAMIENTO.--------------------------------------------------------------- 182 
8.3.11 SEGUNDA MEZCLA DE PRUEBA.------------------------------------------------------------ 182 
8.3.12 AJUSTE POR RESISTENCIA.------------------------------------------------------------------ 183 
8.3.13 TERCERA MEZCLA DE PRUEBA.------------------------------------------------------------- 184 
8.3.14 CANTIDADES DE MATERIAL A UTILIZAR POR CADA 50 kg. DE CEMENTO.--- 184 
8.3.15 COSTO DE 1m3 DE CONCRETO SIMPLE.------------------------------------------------- 185 
8.3.16 COSTO DE 1m3 DE COLUMNA (sin incluir refuerzo).----------------------------------- 186 
 
 
 
 
 
 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
 CONTENIDO
 
vii
8.4 EJEMPLO DE DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE 
CONCRETO (PARÁMETRO DE DISEÑO F’r).------------------------------------------------- 187 
8.4.1 SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO.----------------------------------------------------------- 187 
8.4.2 CHEQUEO DEL TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DE AGREGADO.---------------------- 187 
8.4.3 ESTIMACIÓN DEL AGUA DE LA MEZCLA.-------------------------------------------------- 188 
8.4.4 RESISTENCIA DE DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA (F’rr).------------------------------- 188 
8.4.5 SELECCIÓN DE LA RELACIÓN (A/C).--------------------------------------------------------- 188 
8.4.6 CÁLCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO.----------------------------------------------- 190 
8.4.7 AGREGADOS.---------------------------------------------------------------------------------------- 190 
8.4.8 PROPORCIONES INICIALES EN MASA (masa seca de agregados).------------------ 190 
8.4.9 PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA.--------------------------------------------------------------- 190 
8.4.10 AJUSTE POR ASENTAMIENTO.--------------------------------------------------------------- 192 
8.4.11 SEGUNDA MEZCLA DE PRUEBA.------------------------------------------------------------ 192 
8.4.12 AJUSTE POR RESISTENCIA.------------------------------------------------------------------ 193 
8.4.13 TERCERA MEZCLA DE PRUEBA.------------------------------------------------------------ 194 
8.4.14 CANTIDADES DE MATERIAL A UTILIZAR POR CADA 50 kg. DE CEMENTO.--- 194 
8.4.15 COSTO DE UN 1m3 DE CONCRETO SIMPLE.-------------------------------------------- 195 
8.4.16 COSTO DE 1m2 DE LOSA PARA PAVIMENTO 
RÍGIDO (sin pasadores), Espesor (18 cm.).------------------------------------------------- 196 
8.5 REFERENCIAS.----------------------------------------------------------------------------------------- 197 
 
CAPÍTULO 9. DOSIFICACIÓN DE MORTEROS. 199 
9.1 INTRODUCCIÓN.-------------------------------------------------------------------------------------- 199 
9.2 PROCEDIMIENTO.------------------------------------------------------------------------------------ 199 
9.2.1 DATOS DE LA OBRA.------------------------------------------------------------------------------ 199 
9.2.2 DATOS DE LOS MATERIALES.------------------------------------------------------------------ 200 
9.2.3 PASOS A SEGUIR.---------------------------------------------------------------------------------- 200 
9.2.3.1 Selección de la fluidez.--------------------------------------------------------------------------- 201 
9.2.3.2 Determinación de la resistencia de dosificación.------------------------------------------- 201 
9.2.3.3 Selección de la relación agua / cemento.---------------------------------------------------- 203 
9.2.3.4 Estimación del contenido de cemento.-------------------------------------------------------- 204 
9.2.3.5 Cálculo de la cantidad de agua.---------------------------------------------------------------- 205 
9.2.3.6 Cálculo del contenido de agregado.----------------------------------------------------------- 205 
9.2.3.7 Cálculo de las proporciones iniciales.--------------------------------------------------------- 205 
9.2.3.8 Primera mezcla de prueba. Ajuste por humedad del agregado.----------------------- 206 
9.2.3.9 Ajustes a la mezcla de prueba.----------------------------------------------------------------- 206 
9.2.3.9.1 Ajuste por fluidez.------------------------------------------------------------------------------- 206 
9.2.3.9.2 Ajuste por resistencia.-------------------------------------------------------------------------- 206 
9.3 EJEMPLO DE DOSIFICACIÓN.--------------------------------------------------------------------- 206 
9.3.1 SELECCIÓN DE LA FLUIDEZ. ------------------------------------------------------------------- 207 
9.3.2 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE DOSIFICACIÓN.------------------------- 207 
9.3.3 SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO (A/C).------------------------------ 207 
9.3.3.1 Resistencia.----------------------------------------------------------------------------------------- 207 
9.3.3.2 Durabilidad.------------------------------------------------------------------------------------------ 208 
9.3.4 ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO.------------------------------------------- 208 
9.3.5 CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE AGUA.------------------------------------------------------ 209 
 
 
 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
 CONTENIDO
 
viii
9.3.6 CÁLCULO DEL CONTENIDO DE AGREGADO.--------------------------------------------- 210 
9.3.7 CÁLCULO DE LAS PROPORCIONES INICIALES.----------------------------------------- 210 
9.3.8 PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA. AJUSTE POR HUMEDAD DEL AGREGADO.-- 210 
9.3.8.1 Volumen de mortero a preparar.--------------------------------------------------------------- 210 
9.3.8.2 Ajuste por humedad del agregado.------------------------------------------------------------ 211 
9.3.9 AJUSTES A LA MEZCLA DE PRUEBA.------------------------------------------------------- 212 
9.3.9.1 Ajuste por fluidez.---------------------------------------------------------------------------------- 212 
9.3.9.2 Ajuste por resistencia.---------------------------------------------------------------------------- 213 
9.3.10 CANTIDADES DE MATERIAL A UTILIZAR POR CADA 50 kg. DE CEMENTO.--- 214 
9.3.11 COSTO DE 1m3 DE MORTERO.-------------------------------------------------------------- 215 
9.3.12 COSTO DE UN m2 DE MURO EN LADRILLO TOLETE COMÚN, PARA 
CONSTRUCCIÓN DE MAMPOSTERÍA ESTRUCTURAL (espesor = 12cm).------ 216 
9.4 REFERENCIAS.----------------------------------------------------------------------------------------- 217 
 
CAPÍTULO 10. PROPORCIONES EN VOLUMEN SUELTO. 219 
10.1 INTRODUCCIÓN.------------------------------------------------------------------------------------- 219 
10.2 PROPORCIONES EN VOLUMEN SUELTO PARA CONCRETOS.---------------------- 220 
10.2.1 CANTIDADES DE MATERIAL POR METRO CÚBICO DE 
CONCRETO SIMPLE.----------------------------------------------------------------------------- 221 
10.2.2 CANTIDADES DE MATERIAL POR METRO CÚBICO DE 
CONCRETO CICLÓPEO.------------------------------------------------------------------------ 221 
10.2.3 EJEMPLOS DE ESTIMACIÓN DE CANTIDADES DE MATERIAL PARA 
UNA DETERMINADA CANTIDAD DE OBRA.-----------------------------------------------222 
10.3 PROPORCIONES EN VOLUMEN SUELTO PARA MORTEROS.------------------------ 225 
10.3.1 CANTIDADES DE MATERIAL POR METRO CÚBICO DE MORTERO.-------------- 225 
10.3.2 EJEMPLO DE ESTIMACIÓN DE CANTIDADES DE MATERIAL PARA 
UNA DETERMINADA CANTIDAD DE OBRA.---------------------------------------------- 226 
10.4 REFERENCIAS.-------------------------------------------------------------------------------------- 229 
 
CAPÍTULO 11. ADITIVOS PARA MORTERO Y CONCRETO. 231 
11.1 DEFINICIÓN Y GENERALIDADES.-------------------------------------------------------------- 231 
11.2 RESEÑA HISTÓRICA.------------------------------------------------------------------------------- 233 
11.3 CLASIFICACIÓN.------------------------------------------------------------------------------------- 234 
11.3.1 TIPO A – PLASTIFICANTES.------------------------------------------------------------------- 235 
11.3.2 TIPO B – RETARDADOR.----------------------------------------------------------------------- 237 
11.3.3 TIPO C – ACELERANTE.------------------------------------------------------------------------ 239 
11.3.4 TIPO D – PLASTIFICANTE – RETARDADOR.--------------------------------------------- 240 
11.3.5 TIPO E – PLASTIFICANTE – ACELERANTE.----------------------------------------------- 242 
11.3.6 TIPO F – SUPERPLASTIFICANTE.----------------------------------------------------------- 242 
11.3.7 OTROS ADITIVOS. (Incorporadotes de aire, Impermeabilizantes, 
 Anticongelante, Expansivos, Larga vida, Colorantes, etc.).------------------------------ 243 
11.4 RECOMENDACIONES DE EMPLEO Y PRECAUCIONES.-------------------------------- 251 
11.5 NOMBRES COMERCIALES DE ALGUNOS ADITIVOS.------------------------------------ 252 
11.6 REFERENCIAS.--------------------------------------------------------------------------------------- 255 
 
 
 
 
 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
 CONTENIDO
 
ix
CAPÍTULO 12. CONCRETOS ESPECIALES. 257 
12.1 INTRODUCCIÓN.------------------------------------------------------------------------------------- 257 
12.2 CONCRETOS ESPECIALES MÁS UTILIZADOS.-------------------------------------------- 258 
12.2.1 CONCRETO PREMEZCLADO.----------------------------------------------------------------- 258 
12.2.2 CONCRETO BOMBEADO.---------------------------------------------------------------------- 259 
12.2.3 CONCRETO LANZADO.------------------------------------------------------------------------- 260 
12.2.4 CONCRETO INYECTADO.---------------------------------------------------------------------- 262 
12.2.5 CONCRETO LIGERO.---------------------------------------------------------------------------- 262 
12.2.6 CONCRETO PESADO.---------------------------------------------------------------------------- 264 
12.2.7 CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO (CCR).------------------------------------ 264 
12.2.8 CONCRETO CON FIBRAS.--------------------------------------------------------------------- 265 
12.2.9 CONCRETO MADERA, CON CÁSCARA DE ARROZ O DE TRIGO.----------------- 265 
12.2.10 CONCRETO CON INCLUSORES DE AIRE.----------------------------------------------- 265 
12.2.11 CONCRETO REFRACTARIO.---------------------------------------------------------------- 266 
12.2.12 - CONCRETO COLOREADO.----------------------------------------------------------------- 266 
12.2.13 CONCRETO MASIVO.--------------------------------------------------------------------------- 266 
12.3 REFERENCIAS.--------------------------------------------------------------------------------------- 267 
 
 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA L. 
 
xi
 
 
 
 
 
PRÓLOGO 
 
 
 
 
El concreto simple (piedra artificial que tiene la ventaja de dejarse moldear), es un material muy 
utilizado en las obras civiles; por esta circunstancia ha sido objeto de un estudio cuidadoso 
tanto cada uno de sus componentes como sus propiedades, lo anterior ha originado numerosas 
publicaciones en forma de artículos o libros, sin embargo, en nuestra región no es fácil tener 
acceso a dicha documentación. Debido a esto, el presente libro pretende llenar el vacío que se 
tiene en este campo. 
 
 
El texto recopila una serie de información extractada de: libros, artículos especializados, 
seminarios, congresos, simposios y experiencias adquiridas durante el ejercicio de la profesión; 
además se presentan resultados de investigaciones realizadas en el laboratorio de materiales 
de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad del Cauca. 
 
 
Este trabajo, susceptible de ser ampliado, mejorado y corregido en sus diversos temas, 
pretende servir de texto guía a las personas dedicadas a la enseñanza de esta área 
académica. 
 
 
Espero que este libro, tal como sucedió con la primera versión, tenga la facilidad de ser 
adquirido y puesto en práctica por los estudiantes de pre y post-grado, así como por todas 
aquellas personas que están vinculadas en una u otra manera con el concreto o sus 
componentes, con lo cual se estaría mejorando en gran parte la calidad de la construcción y 
realizando obras económicas. 
 
 
 
 
 
GERARDO ANTONIO RIVERA LÓPEZ 
MAGISTER EN INGENIERIA CIVIL 
CON ESPECIALIDAD EN VÍAS 
PROFESOR UNIVERSIDAD DEL CAUCA 
 
 
 
CONCRETO SIMPLE 
ING. GERARDO A. RIVERA. L. 
1. MATERIALES CONGLOMERANTES 
 
13
 
 
CAPÍTULO 1 
MATERIALES CONGLOMERANTES 
 
1.1 NOTA HISTÓRICA. 
 
El uso de materiales de cementación es muy antiguo. Los egipcios ya utilizaban yeso calcinado 
y puro. Los griegos y romanos empleaban caliza calcinada y posteriormente, aprendieron a 
mezclar cal con agua, arena y piedra triturada o ladrillo y tejas quebradas; éste es conocido 
como el primer concreto de la historia. Un mortero de cal no endurece con el agua y para la 
construcción con agua, los romanos mezclaban cal con ceniza volcánica o con tejas de arcilla 
quemada, finamente trituradas. La sílice activa y la alúmina que se encuentran en las cenizas y 
en las tejas se combinaban con la cal para producir lo que fue conocido como cemento 
puzolánico, proveniente del nombre del pueblo de Puzzuoli, cerca del Vesubio, donde se 
encontraron por primera vez esas cenizas volcánicas. El nombre de cemento puzolánico se 
utiliza hasta nuestros días para describir cementos obtenidos de moler materiales naturales a 
temperatura normal. Algunas de las estructuras romanas en las cuales la mampostería se unía 
con morteros, tales como el Coliseo de Roma y el "Pont du Gard", cerca de Nimes (sur de 
Francia), han sobrevivido hasta esta época, con su material de cementación aún duro y firme. 
 
En la edad media hubo una disminución general en la calidad y el uso del cemento, y 
solamente en el siglo XVIII se encuentra un adelanto en el conocimiento de los cementos. En 
1756, JOHN SMEATON fue comisionado para reconstruir el faro de Eddyston, en la costa de 
Cornwall, y encontró que el mejor mortero se obtenía cuando se mezclaba "puzolana" con 
caliza que contenía una alta cantidad de material arcilloso. (Puzolana: Material silíceo o sílico-
aluminoso que posee propiedad puzolánica, es decir, el material una vez pulverizado tiene la 
aptitud de reaccionar químicamente en presencia de agua con hidróxido de calcio a la 
temperatura ambiente, formando compuestos que poseen propiedades hidráulicas, o sea, que 
el material finamente dividido tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua y 
formar compuestos estables). 
 
Al reconocer el papel de la arcilla, que hasta entonces se consideraba indeseable, SMEATON 
fue el primero en conocer las propiedades químicas de la cal hidráulica. A partir de esto, se 
desarrollaron otros tipos de cementos hidráulicos, como el "cemento romano" que obtuvo 
JOSEPH PARKER por calcinación de nódulos de caliza arcillosa, que vinieron a culminar en la 
patente del "cemento Portland" efectuada en1824 por Joseph Aspdin, un constructor de Leeds 
(Inglaterra). Este cemento se preparaba calentando una mezcla de arcilla finamente triturada y 
caliza dura en un horno, hasta eliminar CO2, esta temperatura era mucho más baja que la 
necesaria para la formación de clinker, Aspdin llamó su cemento "CEMENTO PORTLAND" 
debido a la semejanza de color y calidad entre el cemento fraguado y la piedra Portland - una 
caliza obtenida en una cantera de DORSET (INGLATERRA)-. 
 
 
 
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1. MATERIALES CONGLOMERANTES 
 
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A ASPDIN se le reconoce como el inventor del "cemento Portland", aunque su método de 
fabricación fue conservado en secreto (su patente se escribió en forma tan confusa y oscura 
que durante algún tiempo, nadie pudo imitar su producto). 
 
El prototipo del cemento moderno fue obtenido en 1845 por ISAAC JOHNSON, quien quemó 
una mezcla de arcilla y caliza hasta la formación de clinker, con la cual se produjo la reacción 
necesaria para la formación de un compuesto fuertemente cementoso. 
 
JOHNSON describió claramente sus experimentos y encontró que la temperatura de 
calcinación debía elevarse hasta el máximo que pudiera lograrse, claro está, con los métodos y 
equipos de ese tiempo. 
 
Tomando como base los experimentos de JOHNSON, la fabricación del cemento Portland se 
inició en varias factorías, no solo en Inglaterra, sino en algunos países de Europa. La cantidad 
producida fue muy pequeña y únicamente cerca del año de 1900, empezó el crecimiento 
notable de la industria del cemento, debido a dos factores: a) Experimentos realizados por los 
franceses VICAT y LE CHATELIER y el alemán MICHAELIS, con los cuales se logró producir 
cemento de calidad uniforme de modo que pudiera ser usado en la industria de la construcción 
y b) Dos invenciones mecánicas muy importantes los HORNOS ROTATORIOS para la 
calcinación y el MOLINO TUBULAR para la molienda, con esas dos máquinas pudo entonces 
producirse el cemento Portland en cantidades comerciales, induciendo así el rápido 
crecimiento de ésta industria. 
 
 
1.2 CAL 
 
Cal aérea es el producto resultante de la descomposición por el calor de las rocas calizas. Si 
éstas son puras y se calientan a temperatura superior a 900oC se verifica la siguiente reacción: 
 
CaCO3 + calor = CaO + CO2↑ 
 
El carbonato de calcio (CaCO3) se descompone, dando anhídrido carbónico (CO2) que es 
gaseoso y se desprende junto con los humos del combustible y óxido de calcio o cal viva 
(CaO). 
 
La cal viva (CaO) es un producto sólido, de color blanco, amorfo aparentemente, pues cristaliza 
en el sistema regular, cuando se funde a 2570oC. La cal viva es inestable, pues presenta una 
gran avidez por el agua reaccionando de la siguiente manera: 
 
CaO + H2O = Ca(OH)2 + 15100 calorías 
 
Produciendo hidróxido de calcio Ca(OH)2 o cal apagada, desprendiendo calor, elevándose la 
temperatura a unos 160oC, pulverizándose y aumentando considerablemente el volumen 
aparente. Esta avidez por el agua es tan grande que el CaO absorbe el vapor de agua de la 
atmósfera y la de las substancias orgánicas, produciendo efectos cáusticos. 
 
 
 
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El hidróxido de calcio Ca(OH)2 o cal apagada es un cuerpo sólido, blanco, amorfo, 
pulverulento, algo soluble en el agua, a la que le comunica un color blanco. En mayor cantidad 
forma con el agua una pasta llamada masilla de cal, la cual tiene la propiedad de endurecerse 
lentamente en el aire, enlazando los cuerpos sólidos, por lo cual se emplea como aglomerante. 
Este endurecimiento recibe el nombre de fraguado y es debido primeramente a una desecación 
por evaporación del agua con la cual se formó la pasta, y después, a una carbonatación por 
absorción del anhídrido carbónico del aire, formándose carbonato de calcio y agua, 
reconstituyendo la caliza de cual se partió. 
 
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O 
 
Esta reacción es muy lenta, pues empieza aproximadamente a las 24 horas de amasar la pasta 
y termina al cabo de unos 6 meses, por lo que las obras en que se emplea tardan mucho en 
secarse y adquirir la solidez definitiva. La reacción se verifica solo en aire seco; en el húmedo 
con mucha dificultad y no se realiza dentro del agua, pues la disuelve, no sirviendo en obras 
hidráulicas. La cal apagada al fraguar experimenta una contracción volumétrica, que unida al 
peso propio de la obra, produce fisuras o grietas. 
 
 
1.2.1 CLASIFICACIÓN. 
 
Las calizas naturales casi nunca son la especie química carbonato de calcio, pues la 
acompañan otros cuerpos como: arcilla, magnesio, hierro, azufre, álcalis y materias orgánicas, 
las cuales al calcinarse, de no volatilizarse, comunican a la cal propiedades que dependen de 
la proporción en que entran a formar parte en la piedra caliza y clasifican a las cales en: 
 
1) Cal grasa: Si la caliza primitiva contiene hasta un 5% de arcilla, la cal que produce al 
calcinarse se le denomina cal grasa, y al apagarse da una pasta fina blanca y untuosa, que 
aumenta mucho de volumen, permaneciendo indefinidamente blanda en sitios húmedos y fuera 
del contacto del aire, y en el agua termina por disolverse. 
 
2) Cales áridas o magras: Son las que proceden de calizas que aún teniendo menos del 5% 
de arcilla, contiene además magnesio en proporción superior al 10%. Al añadirle agua forma 
una pasta gris que endurece menos y desprende más calor que las cales grasas. Al secarse en 
el aire se reduce a polvo y en el agua se deslíen y disuelven. Por estas malas cualidades no se 
usan en construcción. 
 
3) Cales hidráulicas: Proceden de la calcinación de calizas que contienen más del 5% de 
arcilla; dan un producto que reúne, además de las propiedades de las cales grasas, la de 
poderse endurecer y consolidar (fraguar) en sitios húmedos y debajo del agua. Esto es debido 
a que en la cocción, en primer lugar, se produce una evaporación del agua de cantera hasta 
110oC; hacia los 700oC empiezan a descomponerse los silicatos que forman las arcillas, y a los 
900oC se descompone el carbonato de calcio. A temperatura más elevada reaccionan los 
productos resultantes: óxido de calcio CaO, óxido de sílice SiO2 y alúmina AL2O3, formándose 
silicatos y aluminatos de calcio lo cual constituye el aglomerante llamado cal hidráulica. 
 
 
 
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La composición química de la cal hidráulica varía según su hidraulicidad entre los siguientes 
límites: 
 
 SiO2 15-26% 
 CaO 51-66% 
 Al2O3 2-10% 
 Fe2O3 0,5-5% 
 
Las cales débilmente hidráulicas tienen una masa unitaria suelta comprendida entre 500 y 600 
kg/m3; las medianamente hidráulicas de 600-800 kg/m3 y las eminentemente hidráulicas de 
800-900 kg/m3; la densidad por lo general varía de 2600 a 2900 kg/m3 según su índice 
hidráulico. Sobre la malla #70 estas cales dejan un residuo del 3 al 5% y de 20-25% en la malla 
#170. El mortero 1:3 amasado con arena normal y conservado en agua, alcanza a los 28 días 
de 15 a 80 kg/cm2 de resistencia a la compresión según su hidraulicidad. 
 
 
1.3 YESO 
 
Es el producto resultante de la deshidratación parcial o total del algez o piedra de yeso. 
Reducido a polvo y amasado con agua, recupera el agua de cristalización, endureciéndose. 
 
El yeso se encuentra muy abundante en la naturaleza, en los terrenos sedimentarios, 
presentándose bajo dos formas: cristalizado, anhidro (CaSO4) llamado anhidrita, y con dos 
moléculas de agua (CaSO4.2H2O) denominado piedra de yeso o algez. 
 
 
CLASIFICACIÓN 
 
Anhidrita : es incolora o blanca, cuando está pura, y coloreada en azul, gris, amarillo o rojiza, 
cuando contiene arcilla: óxido de hierro, sílice, etc. Cristaliza en el sistema rómbico, su 
densidad es aproximadamente 2,46 g/cm3 y su dureza igual a 3 en laescala de Mohs. De 
estructura compacta y sacaroidea, absorbe el agua rápidamente, convirtiéndose en yeso o 
algez, aumentando su volumen de 30 a 50%, y esta dilatación produce grandes trastornos en 
los estratos que los contienen. En estado puro tiene una composición de: 
 
 SO3 58,82% 
 CaO 41,18% 
 
Algez o piedra de yeso: se presenta cristalizado en el sistema monoclínico, formando rocas 
muy abundantes, y se puede clasificar, ya sea según su estructura, o de acuerdo con su nivel 
de hidratación. 
La piedra de yeso o algez en cualquiera de sus variedades, cuando está pura, es incolora o 
blanca, pero generalmente contiene impurezas adquiriendo coloraciones: amarilla, gris o rojiza, 
etc., debidas a la arcilla, óxido de hierro, sílice, caliza, etc., en pequeñas proporciones. 
 
 
 
 
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El algez tiene una densidad que por lo general varía de 2,28-2,32 g/cm3 y una dureza en la 
escala de mohs de 2, su composición es: 
 
 
 SO3 46,51% 
 CaO 32,56% 
 H2O 20,93% 
 
 
Teniendo en cuenta su estructura podemos encontrar las siguientes variedades: 
 
YESO FIBROSO, formado por el CaSO4.2H2O puro, cristalizado en fibras sedosas 
confusamente. Con él se obtiene un buen yeso para mezclas. 
 
YESO ESPEJUELO, cristaliza en voluminosos cristales, que se exfolian fácilmente en láminas 
delgadas y brillantes. Proporciona un buen yeso para estucos y modelados. 
 
YESO EN FLECHA, cristalizado en forma de punta de lanza formando macla; con él se obtiene 
un yeso excelente para el vaciado de objetos muy delicados. 
 
YESO SACARINO, o de estructura compacta; cuando es de grano muy fino, recibe el nombre 
de alabastro y es usado para decoración y escultura. Este alabastro se diferencia del calizo por 
no producir efervescencia con los ácidos. 
 
YESO CALIZO, o piedra ordinaria de yeso; contiene hasta un 12% de carbonato de calcio. Da 
un buen yeso endureciéndose mucho después de fraguado. 
 
El calor actúa sobre la piedra de yeso deshidratándola, de tal forma que hace que se pueda 
obtener las distintas variedades que se usan en construcción. 
 
Por lo tanto, podemos clasificarlo de la siguiente forma: 
 
YESO NEGRO O GRIS, es un yeso semihidratado 60% que se obtiene del algez que presenta 
gran cantidad de impurezas, directamente calcinado; por lo que se ennegrece con los humos y 
cenizas de los combustibles. Sobre el tamiz #70 deja retenido entre el 30-50%. Se emplea en 
obras como bóvedas, tabiques, etc. 
 
YESO BLANCO, es el que contiene un 80% de semihidratado y está bien molido, dejando del 1 
al 10% de residuo sobre el tamiz #70. Se emplea para enlucir paredes, estucos y blanqueos. 
 
ESCAYOLA, es el yeso blanco de la mejor calidad; contiene 90% de semihidratado, finura del 
1% sobre el tamiz #70; está formado casi exclusivamente por semihidratado de fraguado rápido 
y se emplea para vaciados, molduras y decoración. 
 
 
 
 
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1.3.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS YESOS 
 
CARÁCTERÍSTICAS YESO NEGRO YESO BLANCO ESCAYOLA 
Composición química 
CaSO4 . ½H2O ≥50% ≥66% ≥80% 
Finura (residuo) 
Tamiz #70 (210 µm) ≤20% ≤10% ≤2% 
Tamiz #170 (88 µm) ≤50% ≤20% ≤16% 
Fraguado 
Inicio 2-5 min ** 2-5 min ** 4-15 min 
 5-15 min * 5-15 min * 
Fin < 30 min <15 min ** <30 min 
 < 30 min * 
Resistencia 
Flexión ≥30 kg/cm2 ≥40 kg/cm2 ≥ 70 kg/cm2
Compresión ≥ 75 kg/cm2 ≥ 100 kg/cm2 ≥ 150 kg/cm2
* Yeso Lento 
** Yeso Rápido 
 
Tabla No. 1.1 Características técnicas de los yesos. 1.6.1 
 
 
1.4 CEMENTO 
 
Es un material pulverizado que además de óxido de calcio contiene: sílice, alúmina y óxido de 
hierro y que forma, por adición de una cantidad apropiada de agua, una pasta conglomerante 
capaz de endurecer tanto en el agua como en el aire. Se excluyen las cales hidráulicas, cales 
aéreas y yesos. 
 
1.5 CEMENTO PORTLAND 
 
Producto que se obtiene por la pulverización del clinker Portland con la adición de una o más 
formas de sulfato de calcio. Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión 
no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser 
pulverizados conjuntamente con el clinker. 
 
 
1.5.1 FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND 
 
El cemento Portland está compuesto principalmente por materiales calcáreos tales como 
caliza, alúmina y sílice que se encuentran como arcilla o pizarra; también se utiliza marga, que 
es un material calcáreo-arcilloso, por yeso y en los últimos años la adición de material 
puzolánico, que puede ser en estado natural como tierra de diatomeas, rocas opalinas, 
esquistos, cenizas volcánicas, o material calcinado (los nombrados anteriormente y algunos 
como las arcillas y esquistos más comunes), o de material artificial (óxido de silicio precipitado 
y cenizas volantes). 
 
 
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El proceso de fabricación del cemento consiste en moler finamente la materia prima, mezclarla 
minuciosamente en una cierta proporción y calcinarla en un horno rotatorio de gran dimensión, 
a una temperatura de 1300 a 1400 oC, a la cual el material se sintetiza y se funde parcialmente, 
formando bolas conocidas como clinker. El clinker se enfría y a continuación, se adiciona un 
poco de yeso y en los últimos tiempos, material puzolánico, que se tritura hasta obtener un 
polvo fino; el producto comercial resultante es el cemento Portland, utilizado a gran escala en 
todo el mundo. 
 
La mezcla y la trituración de materias primas pueden efectuarse tanto en húmedo como en 
seco, de donde provienen los nombres de proceso "húmedo" o "seco". El método de 
fabricación a seguir depende, de la naturaleza de las materias primas usadas y principalmente 
de factores económicos. 
 
Estos dos procesos son los más usados a nivel comercial, pero existen otros métodos 
empleados en la fabricación del cemento a pequeña escala, que son, entre otros, el semiseco, 
la fabricación con horno vertical y fabricación con horno de parrilla de preparación (Lepol). 
 
 
Figura 1.1. Horno Rotatorio en una Fábrica 
Productora de Cemento. 
Fàbrica Lamali – Olavarría . Provincia de Buenos Aires 
(Argentina) 
 
 
1.5.1.1 Proceso húmedo 
 
Cuando se emplea marga, este material se 
tritura finamente y se dispersa en agua en un 
molino de lavado, el cual es un pozo circular 
con brazos revolvedores radiales con rastrillos, 
los cuales rompen los aglomerados de materias 
sólidas. La arcilla también se tritura y se mezcla 
con agua, generalmente es un molino de lavado 
semejante al anterior. 
 
Enseguida se bombean las dos mezclas de forma tal que se mezclen en proporciones 
determinadas y pasen a través de una serie de Cribas. La lechada resultante fluye a estanques 
de almacenamiento. Si se emplea caliza, debe barrenarse, triturarse, generalmente en dos 
trituradoras, una más pequeña que la otra, y luego depositarse en un molino de bolas, con 
arcilla dispersa en agua. Allí se continúa el molido de la caliza hasta el grado de finura de 
harina, y la lechada resultante se bombea a estanques de almacenamiento. 
 
Generalmente hay varios tanques de almacenamiento en los cuales se guarda la lechada; la 
sedimentación de los sólidos suspendidos se impide mediante la agitación mecánica o por 
burbujeo de aire comprimido. El contenido de cal de la lechada está determinado por la 
proporción de materiales calcáreos o arcillosos. 
 
 
 
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Un ajuste final para obtener la composición química requerida puede efectuarse mezclando 
lechadas de diferentes tanques de almacenamiento, utilizando a veces un sistema complicado 
de tanquesde mezclado. 
 
De aquí en adelante, el proceso es el mismo, sin importar la naturaleza original de las materias 
primas. 
 
Finalmente, la lechada con contenido de cal deseado pasa a un horno rotatorio. Se trata de un 
cilindro de acero de gran tamaño recubierto de material refractario, con diámetro interior hasta 
de 5 m, y una longitud que a veces alcanza 150 m, el cual gira lentamente alrededor de su eje, 
levemente inclinado respecto a la horizontal. La lechada se deposita en el extremo superior del 
horno mientras se añade carbón pulverizado mediante la insuflación de un chorro en el extremo 
inferior, donde la temperatura alcanza 1300 a 1500 oC. 
 
El carbón no debe tener un contenido demasiado alto de cenizas y merece una mención 
especial puesto que se consume hasta 350 kg para fabricar una tonelada de cemento. 
 
Cuando la lechada desciende dentro del horno, encuentra progresivamente mayores 
temperaturas. Primero se elimina el agua y se libera CO2; posteriormente, el material seco 
sufre una serie de reacciones químicas hasta que, finalmente, en la parte más caliente del 
horno, un 20 a 30 por ciento del material se vuelve líquido y la cal, la sílice y alúmina vuelven a 
combinarse. Después la masa se funde en bolas de diámetros que varían entre 3 y 25 mm, 
conocidas como clinker. El clinker cae dentro de enfriadores de diferentes tipos que a menudo 
favorece un intercambio de calor con el aire que después se usa para la combustión del carbón 
pulverizado. Un horno de grandes dimensiones puede producir más de 700 toneladas de 
cemento al día. 
 
El clinker frío, que es característicamente negro, reluciente y duro, se mezcla con yeso para 
evitar un fraguado relámpago del cemento. La mezcla se efectúa en un molino de bolas 
compuesto de diversos compartimientos, los cuales tienen bolas de acero cada vez más 
pequeñas. En algunas plantas se emplea un sistema de circuito cerrado de mezcla donde el 
cemento descargado por el molino pasa a través de un separador, y las partículas finas se 
trasladan a un silo de almacenamiento por medio de una corriente de aire, mientras que las 
partículas mayores vuelven a pasar por el molino. 
 
El circuito cerrado de mezcla evita la producción de una gran cantidad de material 
excesivamente fino o de una pequeña cantidad de material demasiado grueso, fallas que a 
menudo se presentan en sistemas de molido de circuito abierto. 
 
Una vez que el cemento se ha mezclado satisfactoriamente, cuando alcanza a tener hasta 
 partículas por kg, está en condiciones para empacarse en los conocidos sacos de 
papel (por lo general de 50 kg), en tambores o para transporte a granel. 
12101,1 ×
 
 
 
 
 
 
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1.5.1.2 Procesos seco y semiseco 
 
En los procesos seco y semiseco, las materias primas se trituran y adicionan en las 
proporciones correctas en un molino de mezclado, donde se secan y se reduce su tamaño a un 
polvo fino. 
 
El polvo seco llamado grano molido crudo, se bombea al silo de mezclado y se hace un ajuste 
final en la proporción de materiales requeridos para la manufactura del cemento. 
 
Para obtener una mezcla íntima y uniforme, se mezcla el grano crudo, generalmente mediante 
aire comprimido, induciendo un movimiento ascendente del polvo y reduciendo su densidad 
aparente. El aire se bombea por turnos sobre cada cuadrante del silo y esto permite al material 
aparentemente más pesado de los cuadrantes no aireados, moverse lateralmente hacia el 
cuadrante aireado. 
 
De este modo, el material aireado tiende a comportarse como un líquido y por aireado sucesivo 
de todos los cuadrantes, que se completa en un período y alrededor de una hora, se obtiene 
una mezcla uniforme. En algunas plantas de cemento se emplean sistemas de mezclado 
continuo. 
 
El grano molido y mezclado se pasa por un tamiz y se deposita en una cuba rotativa llamada 
granulador. Simultáneamente, se agrega agua en una cantidad correspondiente a un 12 por 
ciento de la masa del grano molido adicionado. De esta forma, se obtienen pastillas duras de 
alrededor de 15 mm de diámetro interior. Esto es conveniente, si se introdujera directamente el 
polvo en el horno, se impediría el flujo en el aire y el intercambio de calor necesarios para las 
reacciones químicas de la formación del clinker del cemento. Enseguida, las pastillas se meten 
al horno y las operaciones posteriores son las mismas que en el proceso de fabricación en 
húmedo. Sin embargo, como el contenido de humedad de las pastillas es sólo del 12 por 
ciento, comparado con el 40 por ciento de la lechada empleada en el proceso húmedo, el horno 
utilizado en el proceso seco tiene dimensiones considerablemente menores. La cantidad de 
calor requerida es mucho más baja puesto que hay que eliminar alrededor de sólo un 12 por 
ciento de humedad, aunque ya se ha utilizado previamente calor adicional para remover la 
humedad original de las materias primas (generalmente del 6 al 10 por ciento). El proceso es, 
por lo tanto, bastante económico, pero sólo si las materias primas están relativamente secas. 
En tal caso, el consumo total del carbón puede ser tan pequeño como 100 kg por tonelada de 
cemento. 
 
En las figuras Nos. 1.1 y 1.2 se muestra un bosquejo de cada uno de los procesos de 
fabricación del cemento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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22
 
 
Figura No. 1.2 Fabricación del cemento – Proceso húmedo 1.6.13 
 
 
 
 
 
Figura No. 1.3 Fabricación del cemento – Proceso seco 1.6.13
 
 
 
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23
1.5.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO PORTLAND 
 
Se ha visto que las materias primas utilizadas en la fabricación de cemento Portland consisten 
principalmente de cal, sílice, alúmina e hierro (tabla No. 1.2). 
 
ÓXIDO CONTENIDO (%) 
CaO 60 – 67 
SiO2 17 – 25 
Al2O3 3 – 8 
Fe2O3 0,5 – 6,0 
MgO 0,1 – 4,0 
Álcalis 0,2 – 1,3 
SO3 1 – 3 
Tabla No. 1.2 Límites de composición aproximados para 
 cemento Portland (Tipo 1). 1.6.8
 
Estos compuestos interactúan en el horno, para formar una serie de productos más complejos, 
hasta alcanzar un estado de equilibrio químico, con la excepción de un pequeño residuo de cal 
no combinada (CaO), que no ha tenido suficiente tiempo para reaccionar. Sin embargo, el 
equilibrio no se mantiene durante el enfriamiento, y la velocidad de éste afecta el grado de 
cristalización y la cantidad de material amorfo, conocido como vidrio, difieren 
considerablemente de las de compuestos cristalinos de una composición química nominal 
similar. Otra complicación aparece debido a la interacción de la parte líquida del clinker con los 
compuestos cristalinos ya presentes. 
 
No obstante, se puede considerar que el cemento se encuentra en un estado de equilibrio 
congelado, es decir, que los productos congelados reproducen el equilibrio existente durante la 
temperatura de formación del clinker. De hecho, se hace esta suposición para calcular la 
composición de compuestos de los cementos comerciales; la composición "potencial" se 
calcula a partir de las cantidades medibles de óxidos que están presentes en el clinker, como si 
se hubiera producido una cristalización completa de los productos en equilibrio. 
 
Se suelen considerar cuatro compuestos como los componentes principales del cemento; se 
enumeran en la tabla No. 1.3, junto con sus símbolos de abreviación. Esta anotación 
abreviada, utilizada por los químicos del cemento, describe cada óxido con una letra, a saber: 
 
CaO = C ; SiO2 = S ; Al2O3 = A ; y Fe2O3 = F. 
 
Análogamente, el H2O del cemento hidratado se indica por una H. 
 
Nombre del Compuesto Fórmula Abreviatura 
Silicato dicálcico 2CaO . SiO2 C2S 
Silicatotricálcico 3CaO . SiO2 C3S 
Aluminato tricálcico 3CaO . Al2O3 C3A 
Aluminoferrito tretacálcico 4CaO . Al2O3 . Fe2O3 C4AF 
 
Tabla No. 1.3 Compuestos principales del cemento Portland. 1.6.8
 
 
 
 
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1. MATERIALES CONGLOMERANTES 
 
24
En realidad los silicatos que se encuentran en el cemento no son compuestos puros, pues 
contienen pequeñas cantidades de óxidos en soluciones sólidas. Estos óxidos tienen efectos 
importantes en los ordenamientos atómicos, las formas cristalinas y las propiedades hidráulicas 
de estos silicatos. 
 
El silicato dicálcico (C2S) endurece lentamente y contribuye en gran parte al aumento de 
resistencia a edades mayores de una semana, se considera que a los 180 días ha reaccionado 
aproximadamente un 50% únicamente. 
 
El silicato tricálcico (C3S) endurece rápidamente y es el factor principal del fraguado inicial y del 
rápido endurecimiento. En general, la resistencia prematura (durante el primer mes) del 
cemento es mayor al aumentar los porcentajes de C3S. 
 
El aluminato tricálcico (C3A) libera una gran cantidad de calor durante los primeros días de 
endurecimiento, en la primera semana se hidrata casi completamente contribuyendo 
ligeramente con la resistencia temprana. Su principal función es facilitar la reacción de la sílice 
con la cal. Los cementos con un bajo contenido de C3A son especialmente resistentes a los 
suelos y aguas que contengan sulfatos. 
 
La formación del aluminoferrito tetracálcico (C4AF) reduce la temperatura de calcinación en el 
horno rotatorio, ayudando, por tanto, a la fabricación del cemento. Se hidrata con relativa 
rapidez (a los tres días casi en su totalidad), pero contribuye muy poco a la resistencia. 
 
Los cálculos de composición potencial del cemento Portland basados en el trabajo de R.H. 
Bogue y otros investigadores, se denominan generalmente como "composición Bogue". Existen 
además otros métodos para calcular la composición, pero el tema queda fuera del alcance del 
presente capítulo. 
 
Fuera de los compuestos principales citados en la tabla No. 1.3, existen algunos "compuestos 
menores" como: MgO, TiO2, Mn2O3, K2O y Na2O, que generalmente no sobrepasan de un 
pequeño porcentaje de la masa del cemento. Dos de los componentes menores revisten 
especial interés: Los óxidos de sodio y potasio, Na2O y K2O, conocidos como "álcalis" (aunque 
en el cemento existen también otros álcalis). Se ha encontrado que estos componentes 
reaccionan con algunos agregados y que los productos de esa reacción ocasionan una 
desintegración del concreto, además de afectar la rapidez con que el cemento adquiere 
resistencia. Debido a esto, se debe destacar que el término "compuesto menor" se refiere 
principalmente a la cantidad, pero no necesariamente a su importancia. La cantidad de álcalis y 
Mn2O3 puede determinarse rápidamente utilizando un espectrofotómetro. 
 
Dos conceptos importantes que son indicativos de la calidad de un cemento son: 
 
- El residuo insoluble, determinado por el tratamiento con ácido clorhídrico, es una medida de la 
adulteración del cemento, que proviene principalmente de las impurezas del yeso. La NTC 321 
limita el residuo insoluble al 3,0% de la masa del cemento, para cementos Portland tipos 2, 3, 4 
y 5. 
 
 
 
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- La pérdida al fuego muestra la medida de carbonatación e hidratación de la cal libre y el 
magnesio libre, debido a la exposición del cemento a la atmósfera. La máxima pérdida al fuego 
(a 1000 oC) del cemento, permitida por la NTC 321, es de 4,0 % para cementos Portland tipos 
2, 3 y 5; para cemento Portland tipo 4 máximo 3,5%. 
 
 
1.5.3 TIPOS DE CEMENTO PORTLAND 
 
A medida que varían los contenidos de C2S, C3S, C3A, C4AF se modifican las propiedades del 
cemento Portland, por lo tanto se pueden fabricar diferentes tipos con el fin de satisfacer 
ciertas propiedades físicas y químicas para situaciones especiales. 
 
CEMENTO PORTLAND TIPO 1: Es el destinado a obras de hormigón en general, al que no se 
le exigen propiedades especiales. 
 
CEMENTO PORTLAND TIPO 1-M: Es el destinado a obras de hormigón en general, al que no 
se le exigen propiedades especiales pero tiene resistencias superiores a las del tipo 1. 
 
CEMENTO PORTLAND TIPO 2: Es el destinado en general a obras de hormigón expuestas a 
la acción moderada de sulfatos y a obras donde se requiera moderado calor de hidratación. 
 
CEMENTO PORTLAND TIPO 3: Es el que desarrolla altas resistencias iniciales. 
 
CEMENTO PORTLAND TIPO 4: Es el que desarrolla bajo calor de hidratación. 
 
CEMENTO PORTLAND TIPO 5: Es el que ofrece alta resistencia a la acción de los sulfatos. 
 
CEMENTO PORTLAND CON INCORPORADORES DE AIRE: Son aquellos a los que se les 
adiciona un material incorporador de aire durante la pulverización; para identificarlos se les 
coloca una "A" así por ejemplo cemento Portland tipo 1-A o tipo 3-A, etc. 
 
CEMENTO PORTLAND BLANCO: Es el que se obtiene con materiales debidamente 
seleccionados que le confieren una coloración blanca; prácticamente cumple las 
especificaciones del cemento Portland tipo 1 (NTC 1362). 
 
En Colombia se produce cemento Portland tipo 1; algunas fábricas producen otros tipos de 
cemento Portland generalmente son destinados para obras específicas. 
 
Tipos de Cemento Portland Composición ( % ) 
 C2S C3S C3A C4AF 
1 – Normal 24 50 11 8 
2 – Moderado 33 42 5 13 
3 – Alta resistencia inicial 13 60 12 8 
4 – Bajo calor de hidratación 50 26 5 12 
5 - Resistencia a los sulfatos 40 40 4 9 
 
Tabla No. 1.4 Composición típica calculada de los diferentes 
 tipos de cemento Portland. 1.6.10
 
 
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La resistencia relativa de los concretos hechos con los diferentes tipos de cemento Portland, 
tomando como base para la comparación el cemento Portland tipo 1, se muestra a 
continuación. Estos valores son característicos para los concretos con curado húmedo hasta el 
momento en que se prueban. 
 
Tipos de Cemento Portland % Resistencia a la compresión 
 1 DÍA 7 DÍAS 28 DÍAS 3 MESES 
1 – Normal 100 100 100 100 
2 – Moderado 75 85 90 100 
3 - Alta resistencia inicial 190 120 110 100 
4 – Bajo calor de hidratación 55 55 75 100 
5 - Resistencia a los sulfatos 65 75 85 100 
Tabla No. 1.5 Resistencia relativa aproximada del concreto según 
 el tipo de cemento Portland.1.6.10
 
 
1.5.4 PROPIEDADES DEL CEMENTO PORTLAND 
 
La mayor parte de las especificaciones para cemento Portland establecen límites a la 
composición química y algunas propiedades físicas (NTC 121 y 321),1.6.7 por lo tanto, el 
conocimiento de algunas de estas propiedades es provechoso para interpretar los resultados 
de las pruebas del cemento. 
 
1.5.4.1 Densidad 
 
La densidad del cemento Portland varía generalmente entre 2,90 y 3,20 g/cm3 dependiendo 
básicamente de la cantidad y densidad del material puzolánico que se adicione. La densidad 
de un cemento no indica la calidad del mismo; su uso principal radica en dosificación y control 
de mezclas. 
 
La densidad del cemento se determina generalmente con el frasco de LE CHATELIER (NTC 
221). Este frasco permite determinar el volumen correspondiente a una cierta masa de 
cemento (64 g), por el desplazamiento de un líquido colocado dentro del frasco. El líquido 
empleado es kerosene libre de agua o nafta con una gravedad no inferior a 62o A.P.I., ya que 
no es posible emplear agua pues el cemento iniciaría sus reacciones de hidratación. 
 
 
Figura 1.4. Equipo utilizado en el ensayo de 
Densidad del Cemento. Frasco de Le 
Chatelier y Baño María 
 
 
 
 
 
 
 
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1.5.4.2 FinuraLa importancia de la finura en el cemento radica en que a mayor finura el cemento desarrolla 
mayor resistencia pero desprende más calor; esto es debido principalmente, a que granos 
gruesos pueden durar varios años en hidratarse, e inclusive no llegar jamás a realizarlo 
totalmente, mientras que, cuanto más fino sea el cemento, mayor será la cantidad de material 
que se hidrata, ya que la superficie total en contacto con el agua es mucho mas grande. Al 
hidratarse un mayor porcentaje de la masa total del cemento, ésta masa reacciona, logrando 
un desarrollo mas alto de resistencia, pero como desprende calor al realizar este proceso, 
también será mayor la cantidad de calor desprendido. 
 
La medida de la finura se expresa por el área de las partículas contenidas en una masa unitaria 
del material, lo cual se denomina "Superficie Específica" y sus unidades de medida son 
unidades de área por unidades de masa así por ejemplo cm2/g o m2/kg. La finura del cemento 
se puede medir por tamizado (NTC 226 o 294) o con el permeámetro de Blaine (NTC 33) o con 
el turbidímetro de Wagner (NTC 597). 
 
El ensayo de tamizado (Figura No. 1.5), consiste en hacer pasar una cantidad de material (50 g 
por el tamiz 74µm (#200) o 1 g por el método de lavado por el tamiz 44 µm (#325)); se 
determina la cantidad de partículas en porcentaje por masa que queda retenido en el tamiz. 
 
100
)100(2 cRsRc ±= (con el tamiz 74 µm) o Rc = Rs(100 ± c) (con el tamiz 44 µm) 
Siendo: Rc: Porcentaje retenido 
 Rs: Masa del material retenido 
 c: Factor de corrección del tamiz 
 
Si el porcentaje retenido es mayor a un 10% sobre el tamiz 44 µm, se recomienda realizar otros 
ensayos de control de calidad como por ejemplo determinar el tiempo de fraguado y la 
resistencia a la compresión con el fin de definir si este cemento puede ser usado en una obra. 
Como con este ensayo no podemos conocer realmente la granulometría (tamaño de las 
partículas) del cemento que pasa el tamiz, este ensayo es simplemente de chequeo. 
 
 
 
Figuras 1.5 Equipo utilizado en la determinación de la finura, por el Método del Tamizado 
(Tamiz 74 µm). 
 
 
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El ensayo que determina la finura del cemento con el permeámetro de BLAINE, sirve de control 
de calidad del cemento y se basa en la medida de la permeabilidad que ofrece una capa de 
cemento, colocada en determinadas condiciones de compactación, al paso del aire. 
 
La muestra se coloca en forma estandarizada en el aparato de Blaine y se determina el tiempo 
en que un líquido normalizado se demora en pasar por dos marcas intermedias. La superficie 
específica se calcula: 
 
 T
Tp
SpS = TKS = (1.1) 
Donde: 
S = Superficie específica de la muestra en ensayo (m2/kg). 
Sp = Superficie específica de la muestra patrón (m2/kg). 
T = Tiempo determinado para la muestra en ensayo (s). 
Tp = Tiempo determinado para la muestra patrón (s). 
K = Constante de calibración del aparato de Blaine. 
 
La superficie específica por permeámetro de Blaine en m2/kg debe ser como mínimo 280, de 
acuerdo con la NTC 121, para todos los diferentes tipos de cemento. 
 
El método del turbidímetro de Wagner, para medir la finura del cemento, se fundamenta en la 
variación de la turbidez de una suspensión de cemento en un líquido (kerosene), en función del 
tiempo y basados en la Ley de STOKES que relaciona este tiempo con la sedimentación de las 
partículas en suspensión. El resultado que arroja este ensayo que determina la superficie 
específica, debe ser como mínimo 1600 cm2/g para cualquier tipo de cemento. 
 
 
 
 Figuras 1.6. Equipo utilizado en la determinación de la finura, 
 por el Método del Permeámetro de Blaine. 
 
 
 
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1.5.4.3 Consistencia normal 
 
Con el propósito de poder determinar algunas propiedades del cemento como tiempos de 
fraguado o estabilidad volumétrica, se debe realizar una mezcla de cemento y agua llamada 
pasta; puesto que las propiedades de la pasta se ven afectadas por las cantidades de cada 
uno de los componentes que entran a formar parte de la mezcla, se debe preparar una pasta 
"normalizada", con la cantidad de agua necesaria para que la hidratación del cemento sea lo 
más exacta posible; ésta pasta se denomina de consistencia normal. 
 
La pasta de consistencia normal se determina mediante la NTC 110; el ensayo consiste en 
averiguar la cantidad de agua en porcentaje con respecto a la masa de cemento usada (500 g) 
que debe tener la pasta de tal manera que al colocarla en el aparato de "Vicat" (Figura No. 1.7.) 
la penetración de una sonda de diámetro 1 cm y masa 300 g (todo el conjunto) sea en 30 s de 
10±1 mm; por lo general, el porcentaje de agua varía entre 23 y 33%. 
 
 
 
 
Figura 1.7. . Aparatos de Vicat utilizados en la Determinación de la Pasta de Consistencia 
Normal para los Ensayos relacionados con el Fraguado. 
 
 
 
1.5.4.4 Fraguado 
 
Fraguado se refiere al paso de la mezcla del estado fluido o plástico al estado sólido. Aunque 
durante el fraguado la pasta adquiere alguna resistencia, para efectos prácticos es conveniente 
distinguir el fraguado del endurecimiento, pues este último término se refiere al aumento de 
resistencia de una pasta de cemento fraguada. 
 
 
 
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El fraguado es causado por una hidratación selectiva de los componentes principales. El C3A 
puro al entrar en contacto con agua presenta una reacción muy violenta y lleva a un inmediato 
endurecimiento, esto produce un aspecto desfavorable en el cemento debido a que las mezclas 
endurecerían a muy corto plazo y no podrían ser transportadas y colocadas sino con muchos 
problemas. Para prevenir esto, al clinker se le agrega yeso (CaSO4.2H2O); el C3A y el yeso 
reaccionan para formar un compuesto inestable e insoluble llamado sulfoaluminato de calcio 
(3CaO.AL2O3.3CaSO4.31H2O). Posteriormente, los silicatos empiezan a hidratarse y comienza 
por consiguiente a fraguar formando una pasta de consistencia semisólida (fraguado inicial); 
luego el sulfoaluminato de calcio se descompone lentamente dejando libre al C3A que se 
hidrata conjuntamente con el C4AF dándole a la pasta una consistencia sólida produciendo de 
esta forma el fraguado final. 
 
En la práctica se utilizan los términos de fraguado inicial y fraguado final para describir etapas 
del fraguado elegidas arbitrariamente. Los tiempos de fraguado de la pasta, se emplean como 
control de calidad del cemento (NTC 121), y se pueden determinar con las agujas de 
GILLMORE (NTC 109) o con el aparato de VICAT que es el método más utilizado (NTC 118). 
 
El ensayo empleando las agujas de GILLMORE consiste en someter una pasta de consistencia 
normal a la penetración de unas agujas. Cuando la aguja de diámetro 1/12" (2,12 mm) y de 
masa 1/4 lb (113,4 g) no penetra en la pasta, sino que deja una ligera huella, se dice que se ha 
producido el fraguado inicial; el tiempo total transcurrido desde que se agregó agua al cemento 
hasta cuando no penetró la aguja se denomina "tiempo de fraguado inicial" y no debe ser 
menor de 60 minutos para cualquier tipo de cemento. Posteriormente, la pasta se lleva a la 
penetración de otra aguja de diámetro 1/24" (1,06 mm) y masa 1 lb (454 g), cuando la aguja no 
penetre se dice que se ha producido el fraguado final. El tiempo total transcurrido, desde que 
se preparó la pasta, se llama "tiempo de fraguado final" el cual no debe ser mayor a 10 horas 
para cualquier tipo de cemento. 
 
 
El ensayo más utilizado para determinarlos tiempos de fraguado y que sirve de control de 
calidad del cemento, es empleando el aparato de VICAT (Figura No. 1.7.). El ensayo consiste 
en someter una pasta de consistencia normal a la penetración de una aguja de 1 mm de 
diámetro y masa 300 g (todo el conjunto), a diferentes intervalos de tiempo. Cuando la 
penetración de la aguja de diámetro 1mm en 30 s es de 25mm se dice que ha transcurrido el 
tiempo de fraguado inicial el cual no debe ser menor de 45 minutos para cualquier tipo de 
cemento. Cuando la aguja (diámetro 1mm) no penetra, sino que deja una ligera huella se dice 
que ha transcurrido el tiempo de fraguado final el cual no debe ser mayor a 8 horas para 
cualquier tipo de cemento. 
 
 
1.5.4.5 Falso fraguado 
 
Se da el nombre de falso fraguado a una rigidez prematura y anormal del cemento, que se 
presenta dentro de los primeros minutos después de haberlo mezclado con agua. 
 
 
 
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El falso fraguado se pone en evidencia por una gran pérdida de plasticidad, sin generar mucho 
calor poco después de haberse realizado la mezcla. Cuando esta pasta endurecida se 
remezcla, sin adicionar agua, su plasticidad se recupera y fragua normalmente sin pérdida de 
resistencia. 
 
Si por el contrario, la mezcla no recupera su plasticidad y desprende calor en forma apreciable 
se dice que lo que ocurrió fue un fraguado relámpago, o sea un verdadero fraguado pero en 
muy corto tiempo. 
 
Un falso fraguado muy marcado puede causar dificultades desde el punto de vista de la 
colocación y manipulación, pero esto no es probable donde el concreto se mezcla 
generalmente por un tiempo largo, como ocurre en un camión mezclador, o cuando éste es 
remezclado antes de colocarlo o transportarlo, como sucede en operaciones de concreto 
bombeado. Esto debe ser más digno de atención cuando se mezcla por un tiempo corto en 
mezcladoras fijas y se transporta en equipos sin agitador, como sucede en algunos tipos de 
obras. 
 
El falso fraguado es motivado generalmente por deshidratación del yeso cuando se mezcla con 
un clinker demasiado caliente (mayor a 120oC), se produce hemihidrato (CaSO4.½2H2O) o 
anhidrita (CaSO4) y cuando se mezcla el cemento con el agua, estos compuestos se hidratan 
para formar yeso. Para evitar la deshidratación del yeso, en la práctica normal se enfría el 
clinker antes de la molienda. 
 
Otra causa del falso fraguado puede asociarse con los álcalis del cemento; al almacenarse el 
cemento, los álcalis pueden carbonatarse y los carbonatos alcalinos reaccionan con Ca(OH)2 
liberado por la hidrólisis del C3S para formar CaCO3, este precipita e induce a una rigidización 
de la pasta. 
 
El fraguado relámpago se debe principalmente a falta de yeso al molerse clinker y yeso; el C3A 
presente en el clinker, al no haber yeso entra en contacto con el agua reaccionando 
rápidamente, produciendo el endurecimiento de la pasta. 
 
Una prueba para determinar si un cemento puede presentar falso fraguado se describe en la 
NTC 297. El ensayo consiste en preparar una pasta con una consistencia tal que al someterla a 
la penetración de una sonda de diámetro 1 cm y masa 300 g, dicha penetración sea de 34±4 
mm en 30 s; este valor se toma como penetración inicial (Pi). Después de realizada la lectura 
inicial se deja la pasta 5 minutos en reposo y se repite el proceso efectuado para la penetración 
inicial; la lectura obtenida corresponde a la penetración final (Pf). 
 
 Pf 
% de penetración final = * 100 (1.2) 
 Pi 
 
La norma NTC 121 especifica, como requisito opcional, que el porcentaje de penetración final 
mínimo debe ser 50% para cualquier tipo de cemento. 
 
 
 
 
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1.5.4.6 Estabilidad volumétrica 
 
El cemento que muestra grandes expansiones luego de fraguado se conoce con el nombre de 
cemento expansivo; este es el peor defecto que puede presentar un cemento pues las obras 
hechas con él quedan seriamente amenazadas. 
 
Es esencial que la pasta de cemento, una vez fraguada, no sufra un gran cambio en volumen 
en particular no debe de haber una expansión apreciable, la cual, bajo condiciones de 
esfuerzo, podría ocasionar un rompimiento de la pasta de cemento endurecida. Tal expansión 
puede tener lugar debido a una hidratación retardada o lenta o a otra reacción de algún 
compuesto presente en el cemento endurecido, particularmente CaO, MgO o CaSO4 (yeso). 
 
Si las materias primas adicionadas al horno contienen más cal de la que puede combinarse con 
los otros óxidos, el exceso permanecerá en estado libre. Esta cal fuertemente calcinada se 
hidrata solo en forma muy lenta y puesto que la cal apagada ocupa un volumen más grande 
que el óxido de calcio original, se produce una expansión. Un cemento también puede tener 
variaciones de volumen debidas a la presencia de MgO, el cual reacciona con el agua en forma 
similar al CaO. El sulfato de calcio es el tercer compuesto capaz de causar expansión; si el 
contenido de yeso sobrepasa la cantidad que puede reaccionar con el C3A durante el fraguado, 
se presentará una variación de volumen en forma de expansión lenta. Por esta razón, las 
norma NTC 321 especifica la cantidad máxima de SO3, en porcentaje, que debe tener un 
determinado tipo de cemento, así por ejemplo, para cemento Portland tipo 1 se admite hasta un 
3,5%. 
 
Puesto que la variación de volumen del cemento no se manifiesta, sino hasta después de un 
período de meses o años, es esencial probar aceleradamente la variación de volumen del 
cemento. Las pruebas más utilizadas para determinar si un cemento es expansivo o no, son: 
"Expansión al autoclave" (norma NTC 107) y "Determinación de la expansión por el método de 
las agujas de LE CHATELIER" (norma NTC 1514). 
 
El ensayo de "Expansión al autoclave" (Figura No. 1.8.), consiste en someter a hidratación 
acelerada una muestra de cemento fraguada (después de 24 horas en cámara húmeda); lo 
cual se logra sometiendo unas barras de 1"x1"x10" (25,4 x 25,4 x 254 mm) hechas de pasta de 
consistencia normal a la acción de un hervidor (presión manométrica del vapor de agua 
saturado 20,7 kg/cm2) durante 3 horas; antes y después del ensayo las longitudes de las barras 
se miden exactamente con un comparador. El aumento expresado en porcentaje de la longitud 
inicial se denomina Expansión al autoclave, el cual debe ser como máximo 0,8% para todos los 
tipos de cemento (norma NTC 121). 
 
 
 long. final - long. inicial 
% Expansión al autoclave = * 100 (1.3) 
 long. inicial 
 
 
 
 
 
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1. MATERIALES CONGLOMERANTES 
 
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Si el ensayo da un resultado desfavorable, se puede hacer un reensayo usando muestras 
nuevas, dentro de los 28 días siguientes al del ensayo. En este caso se deben ensayar tres 
muestras distintas y el promedio de los resultados obtenidos con ellas será la expansión del 
cemento al autoclave, la cual no debe ser mayor al 0,8% para poder utilizar el cemento. 
 
 
 
 
Figura 1.8. Equipo de Expansión al Autoclave 
 
 
La prueba con las "agujas de LE CHATELIER" consiste en llenar 6 pares de agujas con pasta 
de consistencia normal, luego se colocan placas de vidrio sujetándolas firmemente contra las 
bases de las agujas con pinzas metálicas y se mide la separación en mm de las agujas, 
después se introducen en

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