QUINTA SESIÓN-CEMENTO

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CEMENTO
Ing. Jorge Alvarez Espinoza
CEMENTO
Producido por la 
pulverización
Clinker
Compuesto por 
silicatos de calcio
adición
Cemento 
hidráulico
Sulfato de 
calcio 
(Yeso)
Cemento Portland= Clinker Portland + Yeso
CEMENTO
CLINKER PORTLAND
Producto 
Semiacabado
De forma de
Piedras 
negruzcas 
(3/4”)
o
b
t
i
e
n
e
Calcinación
Mezcla de mater. 
Calcáreos y arcillosos
a una 
fusión de T°
de 1450 °C
CEMENTO
CLINKER PORTLAND
CEMENTO
MATERIA PRIMA
MATERIALES CALCAREOS
MATERIALES ARCILLOSOS
MINERALES DE FIERRO 
YESO
CEMENTO
o Tiene carbonato de calcio 
(COзCa) entre 60 a 80 %
o Debe tener mas de 1.5% de 
magnesia
o Margas, cretas y calizas 
(suministran la cal)
MATERIALES CALCAREOS
CEMENTO
o Contienen sílice 60% y 70%
o Proveen el dióxido de sílice o 
sílice, el oxido de aluminio.
o Pizarras, esquistos y arcilla.
MATERIALES ARCILLOSOS
CEMENTO
o Contienen sílice 60% y 70%
o Proveen el dióxido de sílice o 
sílice, el oxido de aluminio.
o Pizarras, esquistos y arcilla.
MATERIALES ARCILLOSOS
CEMENTO
o Suministran el oxido férrico 
(viene generalmente con la 
arcilla)
MINERALES DE FIERRO
CEMENTO
o Aporta el sulfato de calcio
o El yeso se añade al Clinker para 
controlar (retardar y regular) la 
fragua.
YESO
PROPIEDADES DEL CEMENTO
COMPONENTES QUIMICOS
o Se expresan por el contenido de 
óxidos, en porcentajes.
o Los principales óxidos son: 
La cal libre, aluminio y el oxido 
férrico, siendo el total de éstos del 
95 % al 97 %.
o En pequeñas cantidades también se 
presentan otros óxidos: la magnesia, el 
anhídrido sulfúrico, los álcalis y otros 
de menor importancia
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES DEL CEMENTO
COMPUESTOS QUIMICOS
Durante la calcinación en la fabricación del 
Clinker de cemento portland los óxidos se 
combinan con los componentes ácidos de 
la materia prima entre si dando lugar a 
cuatro importantes compuestos. Los 
principales compuestos que constituyen 
aproximadamente el 90-95 % del cemento, 
también se presentan en menores 
cantidades otros compuestos secundarios.
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS 
PRINCIPALES
a. Silicato Tricalcico (CзS), conocido 
como alita
‐ Se hidrata y endurece 
rápidamente.
‐ Es el más importante de los 
compuestos del cemento.
‐ Determina la rapidez o 
velocidad de fraguado.
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS 
PRINCIPALES
a. Silicato Tricalcico (CзS), conocido como 
alita
‐ Determina la resistencia inicial del 
cemento.
‐ Libera gran cantidad de calor de 
hidratación es equivalente a 120 
cal/gr Este compuesto tiene mucha 
importancia en el calor de hidratación 
del cemento.
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS 
PRINCIPALES
b. Silicato di cálcico (C₂S), conocido también 
como belita.
‒ Contribuye con las resistencias a edades 
mayores a una semana.
‒ Por su porcentaje en el Clinker es el segundo 
en importancia.
‒ Se hidrata y endurece con lentitud.
‒ Alcanza elevada resistencia a la compresión 
a largo plazo (después de prolongado 
endurecimiento).
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS 
PRINCIPALES
b. Silicato di cálcico (C₂S), conocido también 
como belita.
‒ El valor de la hidratación es equivalente a 
63 cal/gr.
‒ Contribuye a la resistencia al 
intemperismo junto al CзS.
‒ Su contribución a la estabilidad de 
volumen es regular.
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS 
PRINCIPALES
c. Aluminato tricalcico (CзA).
- Es el primero en hidratarse, o sea fragua 
con mucha rapidez (hidratación violenta).
- Libera gran cantidad de calor durante los 
primeros días de la hidratación.
- Incide levemente en la resistencia 
mecánica.
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS 
PRINCIPALES
c. Aluminato tricalcico (CзA).
- Tiene baja resistencia al intemperismo (acción
del hielo y deshielo).
- Tiene mala estabilidad de volumen.
- Escasa resistencia a la acción del ataque de los
sulfatos y ataques químicos.
- Calor de hidratación equivalente a 207 cal/gr.
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS 
PRINCIPALES
d. Ferro aluminato Tetra cálcico 
(C₄AF).
- Reduce la temperatura de formación del
Clinker.
- Rápida velocidad de hidratación.
- El calor de hidratación es equivalente a 100
calo/gr (moderado).
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES QUIMICAS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS 
PRINCIPALES
d. Ferro aluminato Tetra cálcico 
(C₄AF).
- En la resistencia mecánica no esta
definida su influencia.
- La estabilidad de volumen es mala.
- Influye en el color final del cemento.
• Nota,- El silicato tricalcico 
(CзS) y el silicato dicálcico
(C₂S) constituyen el 75 % del 
cemento. Por eso la 
resistencia mecánica se debe 
a estos dos compuestos.
PROPIEDADES DEL CEMENTO
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
FINURA O FINEZA
• Referido al grado de molienda de 
polvo, se expresa por la superficie 
específica en m²/Kg. En el 
laboratorio existen dos ensayos 
para determinarlo:
• Permeabilimetro de Blaine.
• Turbidimetro de Wagner.
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
FINURA O FINEZA
• Importancia: A mayor finura, crece 
la resistencia, pero aumenta el 
calor de hidratación y cambios de 
volumen. A mayor finura del 
cemento mayor rapidez de 
hidratación y mayor de desarrollo 
de resistencia.
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
PESO ESPECIFICO
Referido al peso del cemento 
portland por unidad de 
volumen se expresa en gr/cmᶟ. 
En el laboratorio se determina 
por medio de:
o Ensayo del frasco de Le 
Chatelier (NTP 334.005)
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
PESO ESPECIFICO
Importancia: Se usa para los 
cálculos en el diseño de 
mezclas, los pesos específicos 
del cemento portland es de 
aproximadamente de 3.15
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
TIEMPO DE FRAGUADO
Es el tiempo entre el mezclado (agua 
con cemento) y la solidificación de la 
pasta. Se expresa en minutos, se 
presenta como: El tiempo de fraguado 
inicial y el tiempo de fraguado final. En 
laboratorio se determina mediante dos 
ensayos:
o Agujas de Vicat (NTP 334.006-97)
o Agujas de Gillmore ( NTP 334.056-
97)
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
TIEMPO DE FRAGUADO
Importancia: Fija la 
puesta correcta en obra y 
endurecimiento de los 
concretos y morteros.
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
TIEMPO DE FRAGUADO
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
TIEMPO DE FRAGUADO
ESTABILIDAD DE VOLUMEN
Representa la verificación de los
cambios volumétricos por presencia
de agentes expansivos, se expresa
en porcentaje. En el laboratorio se
determina mediante:
o Ensayo en autoclave (NTP 334.004-
99)
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Mide la capacidad mecánica del cemento 
a soportar una fuerza externa de 
compresión. Es una de las mas 
importantes propiedades se expresa en 
Kg/cm². En el laboratorio se determina 
mediante:
o Ensayo de compresión en probetas 
cubicas de 5 cm de lado (con mortero 
cemento-arena normalizada) NTP 
334.051-98, se prueba a diferentes 
edades: 1, 3, 7,28 días.
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Importancia: 
Propiedad que 
decide la calidad del 
cemento
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
CONTENIDO DE AIRE
Mide la cantidad de aire atrapado o
retenido en la mezcla (mortero) se
expresa en porcentaje del volumen
total. En el laboratorio se determina
mediante el ensayo:
oPesos y volúmenes absolutos de
mortero C-A en molde cilíndrico
estándar (NTP 334.048)
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
CALOR DE HIDRATACIÓN
Es el calor que se genera por la reacción
(agua+cemento) exotérmica de la
hidratación del cemento, seexpresa en
cal/gr y depende principalmente del CзA
y CзS. En laboratorio se determina
mediante:
oEnsayo del Calorímetro de
Langavant o el de la Botella aislante
(NTP 334.064)
PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL CEMENTO
CEMENTO 
PORTLAND
CEMENTO PORTLAND 
PUZOLANICO(NTP 
334.044)
Cemento Portland Puzolanico Tipo 
IP: Contenido de puzolana entre 
el 15% al 40%.
Cemento Portland Puzolanico 
Modificado Tipo I (PM): 
Contenido de puzolana menos del 
15%.
Cemento Portland 
de Escoria (NTP 
334.049)
Cemento Portland de Escoria Tipo 
IS: Contenido de escoria entre el 
25% al 70 %.
Cemento Portland de Escoria 
Modificado Tipo I (SM): 
Contenido de escoria menor al 
25%.
Cemento de 
Albañilería (A) 
(NTP 334.069)
Cemento obtenido por la 
pulverización del Clinker portland 
y materiales que mejoran la 
plasticidad y la retención del 
agua.
Cemento de 
Especificaciones de 
la Performance 
(NTP 334.082)
Cemento adicionado para 
aplicaciones generales y 
especiales, donde no existe 
restricciones en la composición 
del cemento o sus constituyentes, 
se clasifican por tipos basados en 
requerimientos específicos: Alta 
resistencia inicial, resistencia al 
ataque de sulfatos.
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CEMENTO PUZOLANICO
Este cemento se 
fabrica incorporando al 
cemento normal de un 
15 % a 40% de 
puzolana por peso
CEMENTO
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CEMENTO PUZOLANICO
o La puzolana es un material 
natural o artificial que contiene 
sílice en forma reactiva.
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CEMENTO PUZOLANICO
o La sílice por sí sola no tiene 
ningún poder cementante, pero 
en presencia de humedad y en 
combinación con el hidróxido de 
calcio genera nuevos productos 
solidos.
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CEMENTO PUZOLANICO
o La calidad de las puzolanas 
depende de la reactividad de las 
mismas.
o Esta reactividad se verifica de 
diversas maneras siendo la más 
sencilla la que consiste en 
evaluar su resistencia al 
combinarla con cal y agua
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CEMENTO PUZOLANICO
o Existen otras características que 
se evalúan en las puzolanas que 
también son importantes como: 
la finura, la contracción por 
secado, la demanda de agua, su 
capacidad por reducir 
reacciones expansivas, su 
expansividad en morteros y su 
sanidad
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CEMENTO PUZOLANICO
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
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CEMENTO PUZOLANICO
VENTAJAS
• Aumento en la 
impermeabilidad.
• Disminución del calor de 
hidratación.
• Reduce la reacción álcali-
agregado.
• Mejora la trabajabilidad
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CEMENTO PUZOLANICO
DESVENTAJAS
• Desarrolla resistencia más 
lentamente que el cemento 
normal.
• Baja resistencia inicial.
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CEMENTO PUZOLANICO
EMPLEOS ESPECIFICOS DE LOS CEMENTOS PUZOLANICOS
• Trabajos de concreto en grandes masas.
• Cimentaciones en todo terreno.
• Obras marítimas.
• Obras sanitarias.
• Albañilería.
• Solados.
• Baldosas hidráulicas.
• Prefabricados de elementos estructurales de concreto armado.
• Concretos especialmente premezclados.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
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PROCESO DE FABRICACIÓN
El proceso de fabricación en 
general se realiza las 
siguientes etapas:
 Explotación de materias primas
 Dosificación, molienda y homogeneización.
 Clinkerización.
 Enfriamiento
 Molienda del Clinker.
 Empaque y distribución
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PROCESO DE FABRICACIÓN
EXPLOTACION DE LA 
MATERIA PRIMA
Se realiza de acuerdo 
a las normas y 
parámetros 
convencionales 
Se usa explosivos 
y trituración 
posterior
Finalmente se lleva 
a un proceso de 
trituración primaria 
(Tam. Max. De 1 
pulgada)
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PROCESO DE FABRICACIÓN
DOSIFICACION,MOLIENDA Y 
HOMOGENIZACION
PROCESO HUMEDO
PROCESO SECO
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PROCESO DE FABRICACIÓN
Proceso húmedo:
o Las materias primas se llevan a 
los molinos (denominados 
molinos de crudo), donde son 
mojados y se obtiene una 
lechada, la cual se lleva a silos 
de almacenamiento (llamados 
silos de crudo) 
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PROCESO DE FABRICACIÓN
Proceso húmedo:
o Donde una vez conocidas sus 
características químicas se dosifican 
en proporciones conocidas y se 
envían a un silo de normalización, 
para realizar las correcciones 
necesarias para obtener la pasta de 
cemento de una calidad deseada. 
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PROCESO DE FABRICACIÓN
Proceso húmedo:
o Una vez normalizado se 
transporta a un tanque 
circular denominada “balsa” 
donde se almacena y se 
mantiene la homogeneidad.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
Proceso seco:
o Las materias primas se 
trituran, se dosifican en 
proporciones definidas y son 
llevadas al molino de crudo 
donde se secan y reducen su 
tamaño a pequeñas partículas.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
Proceso seco:
o Obteniéndose un material
denominado “harina”, el cual se
lleva a los silos de homogenización,
y allí por medio de aire a presión se
obtiene la mezcla de los materiales.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
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PROCESO DE FABRICACIÓN
CLINKERIZACION
o Se inicia con el ingreso del crudo 
descarbonatado al horno rotatorio y 
que por efecto del calor que genera la 
combustión del carbón o petróleo en un 
quemador situado en el extremo de la 
salida sufre transformaciones físicas y 
químicas.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
CLINKERIZACION
o Llegándose a obtener el 
producto intermedio llamado 
Clinker esto sucede a 
temperaturas del orden de los 
1400 a 1450 °C.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
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PROCESO DE FABRICACIÓN
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PROCESO DE FABRICACIÓN
ENFRIAMIENTO
El material transformado 
en Clinker debe ser 
enfriado rápidamente a 70 
°C 
Un proceso de enfriamiento lento 
podría bajar la resistencia del 
cemento, por otro lado un proceso 
de enfriamiento rápido el cual es 
deseable por los efectos que 
podrían causar en el cemento tales 
como: mejor molturabilidad (acción 
de moler) por la existencia de 
fisuras tensionales en el Clinker, 
menor proporción de alita disuelta.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
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PROCESO DE FABRICACIÓN
MOLIENDA, 
ADICIONES Y YESO
El Clinker entra a los 
molinos de bolas o prensa 
de rodillos donde se 
obtendrá una superficie 
especifica alta de los granos 
de cemento.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
ENVASADO Y 
DESPACHO
Comercializa en bolsas de 
42.5 Kg, de acuerdo a los 
requerimientos del usuario 
también puede 
despacharse a granel. Las 
bolsas, son de papel krap
extensible tipo klupac con 
contenido de hojas
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PROCESO DE FABRICACIÓN
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MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO
DEFINICION
Es el conjunto de reacciones 
químicas entre el agua y los 
componentes del cemento, 
que llevan consigo el cambio 
del estado plástico al 
endurecido.
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MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO
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MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO
A. PLASTICO
Unión del agua y el polvo del cemento 
formando una pasta moldeable, el primer 
elemento en reaccionar es el Aluminato 
Tricíclico (C3A), y posteriormente los silicatos 
y el Ferro aluminato Tetra cálcico (C4AF), 
caracterizándose el proceso por la dispersión 
de cada grano de cemento en millones de 
partículas
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MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO
B.FRAGUADO 
INICIAL.
Condición de la pasta de cemento en 
que se aceleran las reacciones 
químicas, empieza el endurecimiento 
y la pérdida de plasticidad, 
midiéndose en términos de la 
resistencia a deformarse.
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MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO
B.FRAGUADO 
INICIAL.
Se forma una estructura porosa 
llamada gelde Hidratos de Silicatos 
de Calcio (CHS o Torbemorita), con 
consistencia coloidal intermedia 
entre sólido y líquido que va 
rigidizándose cada vez más en la 
medida que se siguen hidratando los 
silicatos.
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MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO
C. FRAGUADO FINAL.
Se obtiene al término de la etapa de 
fraguado inicial, caracterizándose por 
endurecimiento significativo y 
deformaciones permanentes. La 
estructura del gel está constituida por 
el ensamble definitivo de sus 
partículas endurecidas.
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MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO
D. ENDURECIMIENTO.
Se produce a partir del fraguado final 
y es el estado en que se mantienen e 
incrementan con el tiempo las 
características resistentes. La 
reacción predominante es la 
hidratación permanente de los 
silicatos de calcio, y en teoría 
continúa de manera indefinida.
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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO
Gel del cemento.
Constituido por los sólidos de 
hidratación (Hidratos de Silicatos de 
Calcio); el agua contenida en el gel, 
es la denominada agua de 
combinación, que no es evaporable 
por ser intrínseca de la reacción 
química.
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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO
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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO
Poros de gel.
Espacios tan pequeños entre los 
sólidos de hidratación que no 
permiten la formación en su interior 
de nuevos sólidos de hidratación. El 
agua contenida dentro de estos poros 
se llama el agua de gel, que puede 
evaporarse bajo condiciones 
especiales de exposición.
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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO
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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO
Poros capilares.
Conformados por los espacios entre 
los grupos de sólidos de hidratación 
de dimensiones que ofrecen espacio 
para la formación de nuevos 
productos de hidratación, 
denominándose agua capilar a la 
contenida en ellos.
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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO
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REQUISITOS TECNICOS DEL CEMENTO
o Se muestran de acuerdo a las
Normas Técnicas Peruanas
NTP 339.009, los requisitos
físicos y químicos de los
cementos portland.
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REQUISITOS TECNICOS 
DEL CEMENTO
a. Requisitos físicos 
obligatorios.
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REQUISITOS TECNICOS 
DEL CEMENTO
a. Requisitos químicos 
obligatorios.
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REQUISITOS TECNICOS DEL CEMENTO
o Los tipos de cemento 
cuyo requisito para 
concretos expuestos a 
soluciones que 
contienen sulfatos se 
muestran a 
continuación:
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ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO
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ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO
o El cemento que se mantiene seco se 
conserva todas sus características, para 
lo cual debe cuidarse no solo la acción 
de la humedad directa sino además 
tener en cuenta la acción del aire 
húmedo.
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ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO
o Se debe proveer de un local de tamaño 
adecuado sin aberturas y grietas, 
ventilados a fin de evitar la humedad tal 
que se puede mantener el ambiente lo 
mas seco que sea posible, se debe 
proteger de la lluvia.
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ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO
o El piso debe ser de preferencia
de tablas, que se eleven 10 cm
sobre el suelo natural para evitar
el paso de la humedad.
Eventualmente se pueden usar
tarimas de madera.
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ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO
o Las bolsas se deben apilar juntas,
de manera de minimizar la
circulación del aire, dejando un
espacio alrededor de las paredes
de al menos de 50 cm. las
puertas y ventanas deberán estar
permanentemente cerradas.
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ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO
o El apilamiento del cemento, por 
periodos no mayores a 60 días podrá 
llegar hasta una altura de diez bolsas, 
para periodos mayores de 
almacenamiento el límite recomendado 
es el de ocho bolsas para evitar la 
compactación del cemento.
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ALMACENAMIENTO DEL CEMENTO
o No debe aceptarse bolsas deterioradas 
o que manifiesten endurecimiento del 
cemento.