Clasificación:

De acuerdo con sus enlaces y su estructura atómica los materiales se pueden clasificar en:

• Metálicos (acero, hierro, aluminio, etc.)
• Sólidos inorgánicos (hormigón, ladrillos, vidrios, áridos)
• Sólidos orgánicos (asfaltos, plásticos, maderas)

La ciencia de materiales clasifica los materiales en función de sus propiedades en:

• Metales
• Cerámicos
• Polímeros
• Materiales compuestos
• Semiconductores

Materiales cementantes inorgánicos.

1- La Cal:

La Cal (óxido de calcio = CaO) es un material cementante que se fabrica a partir de la piedra caliza; conteniendo hasta un 30% de Carbonato de Magnesio (MgCO3); en la misma algunas veces se encuentran dióxido de silicio, alúmina, y óxido de hierro, que pueden ser impurezas perjudiciales.

Fabricación:

La piedra caliza se tritura y se calienta en hornos giratorios a temperaturas cercanas a los 2,000 °F (1,100 °C), lo que provoca una reacción química llamada cocido o calcinado.

Usos:

La mayor parte de la cal se consume en forma apagada como ingrediente de mortero o yeso.

2- El Yeso:

Fabricación: El proceso de fabricación del yeso es llamado calcinación, y consiste en aplastar y triturar el mineral de yeso pétreo y calentarlo en calderas u hornos giratorios que deben tener un agitador para fomentar el calentamiento uniforme del material. La deshidratación ocurre en dos (2) etapas: (Semi hidratado o Yeso de París, Anhídrido – Menos Común.

Usos: El yeso se utiliza para fabricar enyesados, cartón yeso (gypsum board), para detalles arquitectónicos y decorativos, para hacer moldes de colar metales, para baldosas internas, etc. Además, se usa en aplicaciones médicas para tratar enyesado de fracturas y en aplicaciones odontológicas.

3- Cemento Portland:

Es el más importante de todos los materiales inorgánicos aglutinantes o cementantes; recibe el nombre de “Portland” por su similitud con las piedras de una cantera cercana a la localidad de Portland, Islas Británicas.

Fabricación:

Los materiales usados para la producción del cemento portland deben contener cantidades apropiadas de los compuestos de calcio, sílice, alúmina y hierro.

Ingredientes del cemento Portland:

Silicato dicálcico, Silicato tricálcico, Aluminato tricálcico, Ferroaluminato tetra cálcico (Aluminoferrita tetra cálcica)

C₂S y C₃S: Son los responsables de las características cementantes.

C₃A: Es el responsable del endurecimiento y es el que reacciona químicamente con el agua.

C₄AF: Ayuda a mejorar la resistencia al ataque de los sulfatos.

Tipos de cemento Portland:

• Tipo I – Normal
• Tipo II – Moderado (Moderada resistencia a los sulfatos)
• Tipo III – Rápido Endurecimiento (Alta resistencia inicial / alta resistencia temprana)
• Tipo IV – Bajo calor de hidratación
• Tipo V – Alta resistencia a los sulfatos

Propiedades del cemento Portland:

1- Tiempo de Fraguado:

Mide las características de endurecimiento de una pasta de cemento (cemento, arena, agua)

El tiempo de fraguado se puede medir mediante dos métodos:

1. El método Gillmore (ASTM C266)
2. El método Vicat (ASTM C191)

Método Gillmore: Se prepara una mezcla de cemento y arena calibrada (Otawa) en proporción 1: 2.75, en un ambiente controlado con temperatura entre 14°C y 18°C, y humedad mayor al 90%; con la mezcla se hace una galleta de 7.5 cm de diámetro y 12.5 mm de alto, la cual se coloca en una placa de vidrio y se penetra con una aguja y peso estándar para medir los 2 tiempos de fraguado

Método Vicat: El método es muy similar al Gillmore, solo que la pasta se coloca en un molde conico de bronce y se penetra bajo condiciones diferentes

2- Falso Fraguado:

a- Deshidratación del yeso añadido al cemento durante su fabricación

b- Los álcalis del cemento, que al carbonatarse reaccionan con el hidróxido de calcio, provocando la sensación de endurecimiento.

En ocasiones el falso fraguado se puede solucionar de la siguiente manera:

1. Batiendo la mezcla 100 rpm en el camión mezclador, a velocidad de mezclado.
2. Usando aditivos retardadores para retardar el falso fraguado.

3- Finura:

La finura se puede medir mediante las siguientes pruebas:

1. Prueba de Blaine o del permeabilímetro: determina el área superficial de las partículas de cemento en cm2 /gr, midiendo la permeabilidad al aire de la muestra de cemento y comparándola con la permeabilidad al aire de un material estándar.
2. Método del turbidímetro de Wagner: determina el área superficial de las partículas de cemento en cm2 /gr, midiendo la velocidad de sedimentación de una muestra de cemento colocada en kerosene.
3. Método del tamíz N° 325 (0.045 mm): La finura se mide determinando el porcentaje de partículas de cemento que pasan por ese cedazo o tamíz.

4-Firmeza:

Es la cualidad que una pasta de cemento endurecida tiene de conservar su volumen después de haber fraguado.

5- Resistencia a la Compresión:

es la determinada en cubos estándar de 2 pulgadas de arista, que se hacen con argamasa de arena de Otawa

6- Calor de Hidratación:

Es el calor generado cuando el cemento entra en contacto con el agua de la mezcla.

7- Pérdidas por Ignición:

La pérdida por ignición del cemento Portland se determina calentando una muestra de cemento de peso conocido al rojo vivo (900 – 1,000°C), hasta obtener un peso constante.

8- Gravedad Específica:

Es el Peso Específico del cemento está establecido en 3.1; aunque se producen en algunos países (no en Panamá) cementos de GE = 2.9.

Ingredientes del concreto de cemento Portland:

Las propiedades del concreto Portland reflejan el proporcionamiento de sus ingredientes, que incluyen: cemento Portland, agregado fino, agregado grueso, agua, y en ocasiones aditivos.

AGREGADOS:

Los agregados fino y grueso ocupan cerca del 60% al 75% del volumen del concreto (70% a 85% de la masa) e influyen fuertemente en las propiedades tanto en estado fresco como endurecido, en las proporciones de la mezcla y en la economía del concreto.

Generalmente se requiere conocer algunas características o propiedades de los agregados (gruesos y finos), para algunas de las cuales se les practican las siguientes pruebas:

3.1 Forma y textura:

En cuanto a su forma, los agregados varían de muy redondos o redondos, sub redondos, subangular y angular

3.2 Prueba de caras fracturadas o caras partidas:

Es una prueba que consiste en pesar una muestra de agregado grueso debidamente muestreada y cuarteada, y separar las partículas que visualmente presentan al menos una cara fracturada (cara partida); estas partículas se pesan y se determina su porcentaje en relación con el peso inicial

3.3 Análisis granulométrico por tamizado:

El análisis Granulométrico es la determinación de los tamaños de las partículas de una cantidad de muestra de agregado, y se emplea junto con otras propiedades del agregado para clasificarlo.

Aditivos para Concreto

El término aditivos se usa para aquellos materiales que no son ingredientes del concreto, como el cemento portland, el agua y los agregados, y que se adicionan a la mezcla inmediatamente antes o durante el mezclado

Los aditivos se pueden clasificar según sus funciones, en los siguientes tipos:

1. Aditivos inclusores de aire
2. Aditivos reductores de agua
3. Aditivos retardadores (retardantes)
4. Aditivos aceleradores (acelerantes)
5. Fluidificantes (plastificantes)
6. Puzolanas
7. Otros agentes (Aditivos inhibidores de corrosión, reductores de la retracción, inhibidores de reacción álcali-agregado, aditivos colorantes, fungicidas, antideslave, etc.)

Las razones principales para el uso de aditivos son:

1. Reducción del costo de la construcción de concreto;
2. Obtención de ciertas propiedades en el concreto de manera más efectiva que otras;
3. Mantenimiento de la calidad del concreto durante las etapas de mezclado, transporte, colado (colocación) y curado, en condiciones de clima adverso;
4. Superación de ciertas emergencias durante las operaciones de mezclado, transporte, colocación y curado.

La eficiencia de un aditivo depende de factores tales como:

1. Tipo, marca y cantidad del material cementante;
2. Contenido de agua a usar en la mezcla;
3. Forma del agregado,
4. Granulometría del agregado
5. Proporción de los agregados en la mezcla;
6. Tiempo de mezclado,
7. El revenimiento deseado
8. Temperatura de la mezcla de concreto
9. La temperatura del medio ambiente.

Aditivos para Concreto

1. ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE
2. ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA
3. ADITIVOS RETARDANTES (RETARDADORES)
4. ADITIVOS ACELERANTES (ACELERADORES)
5. ADITIVOS FLUIDIFICANTES (PLASTIFICANTES)
6. PUZOLANAS
7. OTROS AGENTES: Los principales son:
8. ✓ Aditivos Impermeabilizantes (repelentes de agua)
9. ✓ Aditivos para Lechadas (para aumentar las propiedades de las lechadas para sellar pozos, sellar grietas y juntas)
10. ✓ Aditivos Formadores de Gas (para producir expansión del concreto antes de su endurecimiento)
11. ✓ Inhibidores de Corrosión
12. ✓ Aditivos Reductores de Contracción (Retracción)
13. ✓ Aditivos Químicos para la Reducción de la Reactividad Álcali-Agregado
14. ✓ Aditivos Colorantes (para colorear o tintear el concreto)
15. ✓ Aditivos a Prueba de Agua (para reducir la transmisión de humedad a través del concreto que esté en contacto con el agua o con el suelo húmedo).
16. ✓ Auxiliar de Bombeo
17. ✓ Aditivos de Adherencia o Agentes de Adherencia (de la pasta de cemento con los agregados)
18. ✓ Purgador de Aire (para disminuir el contenido de aire)
19. ✓ Aditivos Fungicida, Germicida e Insecticida (para controlar hongos y bacterias en el concreto)
20. ✓ Aditivos Anti-Deslave (para concreto fresco expuesto al agua)