Cementos 2023_1_MC - Samuel Gonzalez Rodriguez

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Materiales de Construcción
Tema 2: Cementos
CONTENIDOS
❑ Definición y Proceso Tecnológico
❑ Normativas
❑ Clasificación
❑ Especificaciones químicas
❑ Productos en el mercado
❑ Propiedades
a) Superficie especifica
b) Densidad
c) Consistencia normal
d) Fraguado
e) Expansión 
f) Fluidez
g) Resistencia
❑ Especificaciones de calidad
❑ Adiciones minerales
❑ Aditivos químicos
Definición y proceso tecnológico
El cemento es una mezcla de varios minerales que cuando se mezcla con agua, se hidrata y rápidamente se 
endurece, uniéndose con la arena y la grava para formar una masa sólida
https://www.youtube.com/watch?v=lu14VCP27Kc
https://www.youtube.com/watch?v=lu14VCP27Kc
Normativas
✓ CEMENTO PÓRTLAND.CLASIFICACIÓN Y NOMENCLATURA NTC: 321
✓ ESPECIFICACIONES QUÍMICAS: NTC 321
✓ SUPERFICIE ESPECIFICA: NTC 33
✓ DENSIDAD: NTC 221
✓ CONSISTENCIA NORMAL: NTC 110
✓ TIEMPOS DE FRAGUADO: NTC 118
✓ EXPANSIÓN DEL CEMENTO EN BARRAS DE MORTERO: NTC 4927
✓ FLUIDEZ: NTC 111
✓ RESISTENCIA A COMPRESIÓN: NTC 220
✓ REQUSITOS DE CALIDAD: NTC 121
✓ ADICIONES MINERALES: NTC 4913; NTC 121
✓ ADITIVOS QUÍMICOS: NTC 1299
Clasificación
▪ CEMENTO PÓRTLAND TIPO 1: Es el destinado a obras de hormigón en general
▪ Cemento Pórtland 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 PÓRTLAND 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 PÓRTLAND TIPO 3: Es el que desarrolla altas resistencias iniciales.
▪ CEMENTO PÓRTLAND TIPO 4: Es el que desarrolla bajo calor de hidratación.
▪ CEMENTO PÓRTLAND TIPO 5: Es el que ofrece alta resistencia a la acción de los sulfatos.
▪ CEMENTO PÓRTLAND BLANCO: Es el que se obtiene con materiales debidamente seleccionados que le
confieren una coloración blanca.
▪ CEMENTO PÓRTLAND CON INCORPORADORES DE AIRE: Son aquellos a los que se les adiciona un
material incorporador de aire durante la pulverización.
▪ Cemento Pórtland Tipo 1-A: Es el cemento Pórtland Tipo 1, al cual se le adiciona un material incorporador
de aire.
▪ Cemento Pórtland Tipo 1-M – A: Es el cemento Pórtland 1-M, al cual se le adiciona un material
incorporador de aire.
▪ Cemento Pórtland Tipo 2-A: Es el cemento Pórtland Tipo 2, de moderado calor de hidratación al que se le
adiciona un material incorporador de aire.
▪ Cemento Pórtland Tipo 3-A: Es el cemento Pórtland Tipo 3, de alta resistencia inicial, al cual se le agrega
un material incorporador de aire.
Especificaciones químicas 
• C3S=4,071CaO- 7,600 SiO2- 6,718Al2O3- 1,43 Fe2O3- 2,85 SO3
• C2S = 2,867 SiO2 – 0,7544 C3S
• C3A= 2,65 Al2O3 – 1,692 Fe2O3
• C4AF= 3,043 Fe2O3
ൗ
𝑨𝒍𝟐𝑶𝟑
𝑭𝒆𝟐𝑶𝟑
≥ 𝟎, 𝟔𝟒
ൗ
𝑨𝒍𝟐𝑶𝟑
𝑭𝒆𝟐𝑶𝟑
< 𝟎, 𝟔𝟒
C3S = (4.071 × CaO) – (7.600 × SiO2)– (4.479 × Al2O3) –
(2.859 × Fe2O3) – (2.852 × SO3)
C2S = (2.867 × SiO2) – (0.7544 × C3S)
ss(C4AF + C2F) = (2.100 × % Al2O3) + (1.702 × % Fe2O3)
Cuando se requiera una resistencia moderada a los
sulfatos para el cemento Tipo 3, el aluminato tricálcico
debe limitarse al 8% . Cuando se requiera una alta
resistencia a los sulfatos, el aluminato tricálcico debe
limitarse al 5% .
Composición Química y módulos de calidad
Tipo % máximo de las fases minerales
C3S C2S C3A C4AF
I 55 19 10 7
II 51 24 6 11
III 56 19 10 7
IV 28 49 4 12
V 38 43 4 9
M.H = 1,7 – 2,3
L.S.C = 90 -95 %
M.S = 2,5 – 3,5
M.A = 1,5 – 2,5
𝑀.𝐻 =
𝐶
𝑆 + 𝐴 + 𝐹
𝐿. 𝑆. 𝐶 = 100 ∗
𝐶
2,8 ∗ 𝑆 + 1,2 ∗ 𝐴 + 0,65 ∗ 𝐹
𝑀. 𝑆 =
𝑆
𝐴 + 𝐹 𝑀. 𝐴 =
𝐴
𝐹
A es Al2O3
F es Fe2O3
C es Cao
S es SiO2
Cementos: ARGOS
Cementos de Uso General
✓ Cemento Gris de Uso General: Cemento Verde:1 kg, 5 kg, 25 kg y 50 kg. Elaboración de concreto que no requieran 
características especiales
✓ Cemento Gris de Uso General: Es adecuado para proyectos de pequeñas obras, remodelaciones y reparaciones.
✓ Cemento Blanco de Uso General: 1 kg, 5 kg, 20 kg y 40 kg. Puede ser utilizado para estar a la vista en todo tipo de elementos,
es ampliamente usado para producir piezas prefabricadas, así como en morteros para pisos y mampostería.
Cementos de Uso especializado
✓ Cemento Estructural Max: 42,5 kg y granel: Elaboración de concretos y morteros en plantas concreteras y centrales de 
mezclas.
✓ Cemento para Mampostería Tipo S: 42,5 kg y granel: Elaboración de morteros para pega de ladrillos y bloques.
✓ Cemento Blanco Uso Concretero: 42,5 kg y granel: Agiliza el avance de los proyectos por el rápido desarrollo de resistencia.
✓ Cemento Petrolero Clase G Grado HSR: En elementos que estén sometidos a condiciones extremas tales como altas 
temperaturas y presiones presentes en profundidades de hasta 8000 ft. Alta resistencia al ataque químico de sulfatos (HSR).
Cementos: CEMEX
✓ Cemento CEMEX de uso general: para construcción en general. Empacado 50 kg y 42.5 kg y a granel 
✓ Cemento CEMEX Super Resistente: altas resistencias iniciales y finales, provee una excelente durabilidad en ambientes 
con polución. Empacado 50 kg y a granel 
✓ Cemento CEMEX Uso Ambiente Marino: Es ideal para concretos y morteros de obras expuestas a la acción de los 
sulfatos presentes en zonas costeras, aguas negras e industriales. También es adecuado para obras de infraestructura 
donde se requiera bajo calor de hidratación. Ideal para concretos y morteros de obras expuestas a la acción de sulfatos 
presentes en aguas costeras, aguas negras e industriales. Empacado 50 kg y a granel 
✓ Cemento CEMEX Uso Estructural: Es especial para elementos estructurales como cimientos, losas, vigas, columnas y 
muros. Además, es ideal para la producción de elementos prefabricados de todo tipo y concretos de alta resistencia. 
Empacado 42,5 kg y a granel 
Vertua Classic, Plus y Ultra. Las características del producto dentro las que se destaca
la resistencia y durabilidad no se alteran con respecto a las alternativas tradicionales
(Cemento tipo I). Reducciones de emisión directa neta de CO2 que van desde el 15% a
más del 40%
Cementos: HOLCIM
✓ Holcim Fuerte EcoPlanet Tipo UG: Presentación en sacos de 50 kg, 42,5 kg, 25 kg, 5 kg y 1 kg y a granel. Para Concretos 
estructurales, producción de elementos prefabricados, Elaboración de morteros para mampostería.
✓ Cemento HOLCIM Industrial EcoPlanet: Presentación en sacos de 42,5 kg y a granel. Para cimentaciones, obras con vaciados
masivos (presas, etc.), concreto expuesto a ambientes marítimos, elementos expuestos a ataques químicos, incluso
prefabricados: alcantarillado, plantas de tratamiento, pavimentos industriales, etc.
✓ Cemento Holcim Petrolero Fuerte: Presentación a granel. Para pozos petróleros. Debe utilizarse únicamente hasta una
profundidad de 2440 metros (8.000 pies)
Propiedades
https://www.youtube.com/watch?v=Uw19w8jDqdk&t=1s
https://www.youtube.com/watch?v=nVyD7RlXP_E
https://www.youtube.com/watch?v=pe6kWFooDf4&t=1s
https://www.youtube.com/watch?v=g5Ue4GxhYB8
https://www.youtube.com/watch?v=ZJ8pDYlvFvY&t=4s
https://www.youtube.com/watch?v=Uw19w8jDqdk&t=1s
https://www.youtube.com/watch?v=nVyD7RlXP_E
https://www.youtube.com/watch?v=pe6kWFooDf4&t=1s
https://www.youtube.com/watch?v=g5Ue4GxhYB8
https://www.youtube.com/watch?v=ZJ8pDYlvFvY&t=4s
Consistencia
Se considera que la pasta tiene
consistencia normal cuando el
émbolo penetra 10±1 mm en la
superficie original 30 segundos
después de haber sido soltado.
Fluidez
Propiedades
𝑆 =
𝑆𝑝 𝑇
𝑇𝑝
S es la superficie especifica del cemento (cm2/g o m2/kg)
Sp es la superficie específica obtenida en la calibración del
equipo (cm2/g o m2/kg)
T es el intervalo de tiempo observado para el descenso del
manómetro (seg)
Tp es el intervalo de tempo observado en la calibración del
equipo (seg)
La masa de cemento para el ensayo de densidad debe ser
aproximadamente 64 g
La densidad del agua a 4°C= 1g/cm3.
Ca es la cantidad de agua, en g, con la quese obtuvo una
penetración del émbolo igual a 10 mm ± 1mm
Cc cantidad de cemento utilizada en el ensayo de consistencia
normal, en g
Los tiempos se determinan por interpolación.
La expansión se expresa en %.
Df es el diámetro final promedio en el ensayo de fluidez, en mm
Di es el diámetro inicial promedio en el ensayo de fluidez, en mm
σ es la resistencia a compresión, en MPa
A es el área de la sección transversal, en mm2
F es la fuerza, en N
𝛿 =
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑔)
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑑𝑜 (𝑐𝑚3)
Densidad relativa=
𝛿
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑎4°𝐶
Expansión=
𝐿
𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
−𝐿𝑖𝑛𝑖
𝑐𝑖𝑎𝑙
𝐿
𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
∗ 100
𝜎 =
𝐹
𝐴
𝑓𝑥 =
𝑥 − 𝑥1
𝑥0 − 𝑥1
∗ 𝑓𝑥0 +
𝑥 − 𝑥0
𝑥1 − 𝑥0
∗ 𝑓𝑥1
Polinomio de Lagrange
𝐴𝑔𝑢𝑎𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 = 100 ∗
𝐶𝑎
𝐶𝑐
%𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 = 100 ∗
𝐷𝑓 − 𝐷𝑖
𝐷𝑖
Requisitos de Calidad
Los valores típicos de la consistencia
normal están entre 23% y 33%. Se utiliza
principalmente para determinar el tiempo
de fraguado, la estabilidad de volumen, el
calor de hidratación y la resistencia
mecánica.
% Fluidez Mezcla
80-100 seca
100-120 plástica
120-150 húmeda
Adiciones minerales
La NTC 121 permite las adiciones suplementarias al cemento. Cada una le confiere diferentes características al
cemento, pero en general, permiten que las mezclas sean más densas, más impermeables y que tengan mejores
desempeños en estructuras sometidas a cargas exigentes en términos de durabilidad.
Ceniza de combustible
pulverizado
Escoria de alto 
horno pulverizada y 
molida Ceniza de cáscara 
de arroz
Ceniza de materiales calcinados que
cumple la norma NTC 3493
Escoria granulada molida de alto
horno que cumple la norma NTC
4018
Humo de sílice que cumple la norma
NTC 4637
Humo de sílice
Efecto de las adiciones minerales
Concreto en estado fresco Cenizas en polvo Humo de sílice
Necesidades de agua Disminuye Aumenta
Contenido de aire Disminuye Disminuye
Manejabilidad Aumenta Disminuye
Calor de hidratación Disminuye Disminuye
Tiempos de fraguado Aumenta Aumenta
Concreto en estado endurecido Cenizas en polvo Humo de sílice
Resistencia Aumenta la resistencia final, reduce 
la resistencia inicial
No afecta la velocidad de ganancia 
de resistencia
Contracción por secado En altas concentraciones puede 
provocar contracciones
Disminuye
Absorción Disminuye Disminuye
Reactividad Disminuye Disminuye
Resistencia a sulfatos Aumenta Aumenta
Aditivos químicos
•Tipo A: Plastificante. Permite disminuir la cantidad de agua necesaria para obtener una
determinada consistencia del concreto.
•Tipo B: Retardante. Demora el tiempo de fraguado del concreto.
•Tipo C: Acelerante. Acelera tanto el fraguado como la ganancia de resistencia a edad temprana del concreto.
•Tipo D: Plastificante retardante. Permite disminuir la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla con
determinada consistencia y retardar su fraguado.
•Tipo E: Plastificante acelerante. Permite disminuir la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla con
determinada consistencia y acelerar tanto el fraguado como la resistencia a edad temprana.
•Tipo F: Superplastificante. Permite la reducción del agua de mezcla en más de un 12% para obtener
determinada consistencia en el concreto.
•Tipo G: Superplastificante retardante. Permite la reducción del agua de mezcla en más de un 12% para obtener
determinada consistencia en el concreto y además retardar su fraguado.
•Tipo H: Superplastificante acelerante. Permite la reducción del agua de mezcla en más de un 12% para obtener
determinada consistencia en el concreto y acelerar tanto el fraguado como la resistencia a edad temprana.
Ejercicio: Analice el efecto de un aditivo reductor de agua
Cemento A/C Asentamiento, 
mm
Resistencia a 7 
días
Resistencia a 28 
días
Sin aditivo 300 0,62 50 25 37
Se coloca un aditivo sin 
modificar el contenido de 
agua
300 0,62 100 26 38
Se coloca el aditivo y se 
reduce el contenido de 
agua
300 0,56 50 34 46
Se coloca un aditivo y se 
reduce el contenido de 
cemento
300 0,62 50 25,5 37,5
Ejercicio: Determine los tiempos de fraguado (inicial en min, final en 
horas y verifique si cumple lo establecido para un cemento Tipo I
Lectura No. Tiempo (min) Penetración (mm)
1 30 40,0
2 45 40,0
3 60 40,0
4 75 39,0
5 90 39,0
6 105 37,0
7 120 36,0
8 135 36,0
9 150 27,0
10 165 18,0
11 180 7,0
12 195 5,0
13 210 3,0
14 225 2,5
15 240 1,5
16 255 1,0
17 270 0,0
GRACIAS POR
SU ATENCIÓN
	Diapositiva 1
	Diapositiva 2: CONTENIDOS
	Diapositiva 3: Definición y proceso tecnológico
	Diapositiva 4: Normativas
	Diapositiva 5: Clasificación
	Diapositiva 6: Especificaciones químicas 
	Diapositiva 7: Composición Química y módulos de calidad
	Diapositiva 8: Cementos: ARGOS
	Diapositiva 9: Cementos: CEMEX
	Diapositiva 10: Cementos: HOLCIM
	Diapositiva 11: Propiedades
	Diapositiva 12: Consistencia
	Diapositiva 13: Fluidez
	Diapositiva 14: Propiedades
	Diapositiva 15: Requisitos de Calidad
	Diapositiva 16: Adiciones minerales
	Diapositiva 17: Efecto de las adiciones minerales
	Diapositiva 18: Aditivos químicos
	Diapositiva 19: Ejercicio: Analice el efecto de un aditivo reductor de agua
	Diapositiva 20: Ejercicio: Determine los tiempos de fraguado (inicial en min, final en horas y verifique si cumple lo establecido para un cemento Tipo I
	Diapositiva 21