ADICIONES MINERALES; NORMAS Y APLICACIONES Dra. Ing. Rosaura Vásquez A. CEMENTOS PACASMAYO S.A.A.
ADICIONES MINERALES 1. DEFINICIÓN: Materiales inorgánicos que son incorporados al cemento o al concreto, en diferentes porcentajes, con el fin de mejorar sus propiedades. 2. VENTAJAS • Mejores propiedades: - Mayor durabilidad. - Menor calor de hidratación. - Mayores resistencias. • Ahorro de energía no renovable • Protección del medio ambiente - Reducción de la emisión de CO2, SO2, NOx. - Uso de subproductos industriales.
ADICIONES MINERALES 3. CLASIFICACIÓN: 3.1 Puzolanas Naturales: - Cenizas volcánicas - Tufos o tobas volcánicas (zeolitas) - Tierras de diatomeas (diatomitas) Artificiales: - Cenizas volantes - Arcillas activadas térmicamente - Microsílice (silica fume) - Cenizas de cáscara de arroz 3.2 Escoria de Alto Horno 3.3 Filler
3.1 PUZOLANA: Material silíceo o sílico-aluminoso, que por si mismo puede tener poca o ninguna actividad hidráulica pero que, finamente dividido y en presencia de agua, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio para formar compuestos que poseen propiedades hidráulicas.
TIPOS: Puzolanas Naturales: • Cenizas volcánicas: Se forman por erupciones de carácter explosivo, en pequeñas partículas que son templadas a temperatura ambiente, originando la formación del estado vítreo. • Tufos o tobas volcánicas (zeolitas): Producto de la acción hidrotermal sobre las cenizas volcánicas y de su posterior cementación diagenética. • Tierras de diatomeas (diatomitas): Puzolanas de origen orgánico. Depósitos de caparazones silíceos de microscópicas algas acuáticas unicelulares (diatomeas).
Puzolanas Artificiales:Sub-productos industriales y materiales tratados térmicamente. • Cenizas volantes (fly ash): Subproducto de centrales termoeléctricas que utilizan carbón pulverizado como combustible. Polvo fino constituido esencialmente de partículas esféricas. La Norma ASTM C 618 define dos clases de cenizas volantes: Clase F: Producidas por la calcinación de carbón antracítico o bituminoso. Cenizas que poseen propiedades puzolánicas. Clase C: Producidas por la calcinación de carbón sub-bituminoso o lignito. Esta clase de cenizas, además de tener propiedades puzolánicas, también tienen propiedades cementicias.
Arcillas activadas térmicamente: • Las arcillas naturales no presentan actividad puzolánica a menos que su estructura cristalina sea destruida mediante un tratamiento térmico a temperaturas del orden de 600 a 900 °C. • Microsílice (silica fume): • Subproducto de la reducción del cuarzo de alta pureza con carbón en hornos de arco eléctrico para la producción de silicio o aleaciones de ferrosilicio. El material que es extremadamente fino es colectado por filtración de los gases de escape del horno, en filtros de mangas.
Cenizas de cáscara de arroz: Producida por la calcinación controlada de la cáscara de arroz. Consiste básicamente de: - Sílice amorfa (>90 %) - Estructura celular de gran área superficial (50 a 60 m2/g) - Posee gran actividad puzolánica.
PUZOLANAS: NORMALIZACIÓN 3.1.1 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CEMENTO. 3.1.2 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CONCRETO.
3.1.1PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CEMENTO A) NORMAS DE REQUISITOS NTP 334.090:2001 CEMENTOS: Cementos Portland Adicionados. Requisitos ASTM C 595 - 00 Standard Specification for Blended Hydraulic Cements
Tabla 3.- Requisitos de la puzolana para su uso en cementos Portland Adicionados PUZOLANA REQUISITOS Finura: Retenido malla 45 mm (N°325), % máx. Índice de actividad puzolánica: con cemento Portland, 28 días, % mín. Índice de actividad puzolánica: método de la cal, resistencia a la compresión a los 7 días, MPa, mín. 20,0 75 5,5
3.1.1 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CEMENTO B) NORMAS DE MÉTODOS DE ENSAYO • NTP 334.045:1998 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar la finura por tamizado húmedo con tamiz normalizado de 45 mm (N° 325). • NTP 334.066:1999 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar el índice de actividad puzolánica utilizando cemento portland. • NTP 334.055:1999 CEMENTOS. Método de ensayo para determinar el índice de actividad puzolánica por el método de la cal
ÍNDICE DE ACTIVIDAD PUZOLÁNICA CONCEMENTO PORTLAND Índice de actividad puzolánica con cemento Portland =Ax 100 B A = Resistencia a compresión de los cubos del mortero de ensayo (puzolana y cemento). B = Resistencia a la compresión de los cubos del mortero patrón (cemento).
ÍNDICE DE ACTIVIDAD PUZOLÁNICA CON CEMENTO PORTLAND PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES (3 cubos): Materiales: Mortero patrón Mortero de ensayo Cemento, g 250,0 162,5 Arena, g 687,5 687,5 Puzolana, g ----- 87,5 x d Puz./d Cemento Agua, mL X Y Fluidez, % 100 -115 100 -115 Curado: 1 día a 23 ± 1,7 °C y 27 días* a 38 ± 1,7 °C. * Desmoldar los cubos y colocarlos en recipientes herméticos de vidrio o metal.
ÍNDICE DE ACTIVIDAD PUZOLÁNICA POR EL MÉTODO DE LA CAL Resistencia desarrollada por un mortero, cuyas cantidades de cal, puzolana y arena gradada están prefijados. PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES (tanda de 3 cubos): Materiales: Mortero de ensayo Cal 1 parte Puzolana 2 x g Cal x d Puzolana/d Cal Arena 9 partes Agua, mL Z Fluidez, % 110 ± 5% Curado: 1 día a 23 ± 1,7 °C y 6 días a 55 ± 1,7 °C.
3.1.2PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CONCRETO A) NORMAS DE REQUISITOS PNTP 339.XXX CEMENTOS. Adiciones minerales del concreto: puzolana natural cruda o calcinada y ceniza volante. Especificaciones ASTM C 618 - 99 Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use as Mineral Admixture in Concrete
CLASIFICACIÓN (Norma ASTM C 618): Clase N: Puzolanas naturales crudas o calcinadas, tal como las diatomitas; tufos y cenizas volcánicas, calcinadas o sin calcinar; y materiales que requieren de calcinación para inducir propiedades satisfactorias. Clase F: Ceniza volante producida por la calcinación de carbón antracítico o bituminoso. Cenizas que poseen propiedades puzolánicas. Clase C: Ceniza volante producida por la calcinación de carbón sub-bituminoso o lignito. Esta clase de ceniza, además de tener propiedades puzolánicas, también tiene propiedades cementicias.
TABLA 1.- Requisitos Químicos Clase de N Adición F Mineral C Composición Química Dióxido de silicio + óxido de aluminio + óxido de fierro, mín, % Trióxido de azufre (SO3), máx., % Contenido de humedad, máx., % Pérdida por calcinación, máx., % 70,0 4,0 3,0 10,0 70,0 5,0 3,0 6,0A 50,0 5,0 3,0 6,0 A Se puede emplear puzolana de Clase F con contenidos de hasta 12 % de pérdida por calcinación si cuenta con registros de performance o resultados de ensayos de laboratorio aceptables.
TABLA 2.- Requisitos Químicos Opcionales SuplementariosA Clase de Adición Mineral Composición Química N F C Álcalis disponibles, como Na2O equivalente, máx., % B 1,5 1,5 1,5 A El requisito opcional es aplicable solo en caso sea solicitado específicamente. B Aplicable solo en caso sea solicitado específicamente para adiciones minerales a ser empleadas en concreto que contiene agregado reactivo y cemento con restricción sobre el contenido de álcalis.
TABLA 3.- Requisitos Físicos Clase de Adición Mineral N F C Requisitos Fineza: Cantidad retenida en el tamizado vía húmeda en la malla de 45 mm (N° 325), máx., %A Indice de actividad resistente:B Con cemento portland, a 7 días, mín., % Con cemento portland, a 28 días, mín., % Demanda de agua, máx., % del control Estabilidad:D Expansión, contracción en autoclave, máx,% Requisitos de uniformidad: Densidad, máxima variación del promedio,% Porcentaje retenido en 45 mm (N° 325), variación máx., puntos de % del promedio 34 34 34 757575 757575 115 105 105 0,8 0,8 0,8 5 5 5 5 5 5
3.1.2 PUZOLANAS: ADICIÓN MINERAL DEL CONCRETO B) NORMAS DE MÉTODOS DE ENSAYO ASTM C 311 - 98b Standard Test Methods for Sampling and Testing Fly Ash or Natural Pozzolans for Use as a Mineral Admixture in Portland-Cement Concrete ÍNDICE DE ACTIVIDAD RESISTENTE CON CEMENTO PORTLAND: Índice de actividad resistente con cemento Portland = Ax 100 B A = Resistencia a compresión de los cubos del mortero de ensayo (puzolana y cemento). B = Resistencia a la compresión de los cubos del mortero patrón (cemento).
ÍNDICE DE ACTIVIDAD RESISTENTE CON CEMENTO PORTLAND PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES (TANDA DE 6 CUBOS): • Materiales: Mortero patrón Mortero de ensayo • Cemento, g 500 400 • Arena, g 1375 1375 • Puzolana, g ----- 100 • Agua, mL 242 W • Fluidez, % F F ± 5% Curado: 1 día a 23 ± 1,7 °C. Desmoldar los cubos y colocarlos en agua saturada con cal durante 6 días o 27 días.
