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Tecnologia Concreto y Mortero Rivera

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tricálcico 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 
 
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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 Finura