Minerales.-

Es un elemento o complejo de compuestos inorgánicos con composición química definida, por lo que tienen fórmula, se les extrae de la corteza terrestre.

Ejemplo: Cuarzo, agua, petróleo, arcillas, etc.

Rocas.-

Sólidos construidos por complejos de minerales, no tienen forma definida. Ejemplo: Calizas, andesitas, sideritas, etc.Se les arranca de la corteza terrestre.

Clasificación de las rocas

I.- Según su momento de formación las rocas pueden ser:

A) Ígneas.- Se forman por la solidificación del magma

a.1) Intrusivas o plutónicas: granito, diabasas, obsidianas.

a.2)Efusivas o volcánicas: pómez, andesita.

B) Rocas Sedimentarias.-

Constituyen más de las ¾ partes de las rocas que están en la superficie de la tierra, se forman en cualquier parte donde se acumule arena, barro o cualquier tipo de sedimento, constituyen un registro del medio ambiente que existíó cuando se formaron y contienen los fósiles de los animales que poblaron la tierra cuando se formaron conchas, almejas, esqueletos, plancton, huesos de dinosaurios y plantas.

Entre las rocas sedimentarias se tienen: Gravas, arenas, arcillas, calizas, yeso, sal, dolomitas.

C) Rocas Metamórficas.- Metamorfismo = Cambio;

Proceden de rocas ígneas o de rocas metamórficas, las mismas que sufren metamorfosis, cuando se encuentran en un lugar muy caliente y a altas presiones, coinciden que son típicas en lugares internos de la tierra en donde se unen  las placas tectónicas. 

Diferencias y semejanzas entre calizas y mármol

Las rocas desde el punto de vista de su quimismo o acidez pueden ser:

Suelo.-

Manto externo terrestre, discontinuo, no compactado con una resistencia por compresión menor a 10 kg/ cm², formando en el Cuaternario se formo por la acción de la atmósfera sobre la litosfera, con interposición de la biosfera.

Propiedades Intrínsecas o propiedades de las rocas:

Composición mineral, Composición química, Edad, Estructura,  Compactación, Propiedades ópticas, Resistencia, Porosidad, Durabilidad, Fracturas, Homogeneidad

En el área de la construcción se usan las rocas, sea en forma de áridos finos y áridos gruesos.

Clasificación que obedece a su diámetro Φ:

Áridos gruesos Φ > 4.76mm hasta 80mmÁridos finos Φ < 4.76mm=»» a=»» 0.075=»»>Lajas Φ100 mm (molón, basílicas)Polvo Φ < 0.025=»»>
5% Aire atrapado10% Cemento15% Agua de cristalización o interposición 70% Áridos

Agregados gruesos

1. Contribuyen con masas capaces de resistir a los esfuerzos

– solicitantes

-Al desgaste y

-A la acción de las intemperies

2. Reducen las variaciones de volumen, provenientes de varias causas

3. Son el componente más barato del concreto

4. Constituyen el 70% de la masa del hormigón

5. Distribución granulométrica tal que permita una buena compacidad del concreto, dando una masa con la menor cantidad de vacíos, propiciando economía del cemento y agua. Sin perjudicar una eficiente ligación entre las partículas

6. Forma de las partículas lo más equidimensional posible, para permitir un  buen trabajo, buena compacidad y alta resistencia del concreto a esfuerzos solicitantes.

Las Arenas se hacen la siguiente clasificación:

Comercialmente y en la práctica de la construcción se distinguen a los agregados por sus diámetros en:

Los áridos gruesos deben reunir los siguientes requisitos mínimos para que puedan utilizarse en concreto

1. Superficie áspera, lo que le da mayor adherencia con la pasta

2

Tamaño: El regulado por el Código Ecuatoriano de la Construcción.  
3. Dureza: > a 6 en la escala de Mohs, o sea alta.

4

Fractura irregular  5.
Compactación mayor a 0.9 o sea buena. 

Propiedades generales de las arenas

1. Forma del grano variable.   2. Granos de forma variable desde esferoidal a laminar.   3. Superficies desde lisa hasta áspera.   4. Tamaño del grano variable de 4.8 mm a 1/16 mm   5. No son materiales inertes: SiO₂ = Reactividad potencial   6. Dureza del grano variable

ARCILLAS:

Son el constituyente del suelo, cuyos componentes básicos son: limo, arena arcilla y gravas.     5 SiO₂  2Al₂O₃  Fe₂O₃  nH₂O

Capa Vegetal:

Arcillas + arenas + H₂O+ materia orgánica + CH₄ + CO₂

Propiedades Físicas de las Arcillas

:

Sus partículas tienen un Ø < 0.002=»» mm=»» o=»» sea=»» a=»» 2µ,=»» casi=»»>       * Al secarse, se contraen y adquieren resistencia.      * Contienen mezclas de minerales no arcillosos y materia orgánica.      * Se originan por la alteración de los feldespatos.    * Color variado: Blanco a gris

Arcillas Expansivas:

Son arcillas capaces de producir grandes cambios de volumen en función de los cambios de humedad de la arcilla. 

Inyecciones de cal al suelo:

CaO + H2O ——> Ca(OH)2 

Calizas y Dolomitas.- Ca = 3.4 % de la corteza terrestre  (CaCO₃ MgCO₃):
Son rocas sedimentarias con un contenido de CaCO₃ o MgCO₃  mayor al 50%. Las calizas en general contienen más del 95% de CaCO₃.

Desde hace siglos las rocas calizas se calientan en un horno de cal para dar óxidos de Ca y de Mg mezclados.

1. Reacción de Descarbonatización de la Caliza:   Ca CO3 ——–>CaO + CO2 (950°C)* MgO + CO2

2. Reacción de apagado de la Cal Viva o Cementina :  CaO (g) + H2O ——–> Ca(OH)2 + ΔH= 272cal/g        100kg + 33 kg ——–> 133kg

3. Reacción de Fraguado de la Cal:  Ca(OH)2 + CO2 + nH2O ———> CaCO3(n+1) H2O

Según la velocidad de hidratación

Cal lenta.- Si la hidratación comienza 30 minutos después de la adición de H₂O

Cal media.- Si la hidratación comienza entre 5 y 30 minutos después de la adición de H₂O

Cal rápida.- Si la hidratación comienza antes de 5 minutos después de la adición de H₂O

Plasticidad .- Es la mayor o la menor facilidad en la aplicación de los morteros en los revestimientos.           Pizarra.-  Es una roca metamórfica 

Morteros

(Mortero pobre) Fragua con el agua ——–> Arcilla        (Mortero aéreo)

Arena:*
Difusión del CO2 atraves de la masa de hidróxido de calcio    *Contribuye a generar masa del mortero*
Le da estabilidad volumetrica al mortero *Es el componente mas barato del mortero      *Distribuye esfuerzos uniformemente  

Fraguado del Yeso:

CaSO4.1/2H2O ——> 3/2 H2O amasado ——-> CaSO4.2H2o

Mármol.-  CaCO₃ + n H₂O

Son rocas metemorficas originadas de calizas y dolomitas CaCO3 nH2O carbonato de calcio que han cristalizado   

Mármol Ónice.-

Variedad maciza de calcita, translucuda de colores suaves, presenta estructura bandeada, tiene este nombre por semejanza con el Ónix. 

Granito.-

Son rocas ígneas ácidas constituidas por una mezcla de cristales de feldespatos potásicos.  

Puzolanas

Son materiales silicios o sílice aluminosos que  por sí solos poseen poco o ningún valor cementante, pero divididos finamente en Ө 2800 cm²/g en presencia de agua reaccionan con el Ca(OH)²  dando componentes con propiedades cementantes.     SiO2   + Ca(OH)2  + H2O de amasado ———–> CaSiO3 (n+1)H2O

Puzolanas Naturales.-

Provienen de rocas volcánicas que se formaran por el enfriamiento brusco de la lava, son amorfos. Por ejemplo: pómez, tobas, obsidianas.  

Clínker.-

Complejo de minerales artificiales a C₃S, C₂S, AC₃, AFC₅ que provienen de los óxidos de las calizas «CaO» y de los óxidos de las arcillas Al₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂» Las especies C₃S, C₂S, AC₃, AFC₅ son especies amorfas inestables en estado congelado»

Índice de hidraulicidad

Composición del cemento como óxidos:

CaO 65% – 70%SiO2 20% – 22%Al2O3 5% – 7%Fe2O3 3% – 4.5%Otros 4% (fases amorfas y SO3)

C₃S = (CaO)₃ SiO₂ :

Resistencia a la comprensión a los 360 días 70MPa 1MPa = 10kg/cm²

Desarrolla altos calores de hidratación 120 cal/g

Genera elevadas resistencias a corto plazo

Libera abundante cal como Ca(OH)2 13% de su peso a los 30 días.

Se enfría, se contrae y forma fisuras

La cal liberada protege al acero de la corrosión

Los cementos ricos en C3S son aptos para la industria de prefabricados

Contracción térmica + Contracción hidráulica = Fisuras + Agrietamientos

C₂S:

No tiene tiempo definido de fraguado tiene poca resistencia a los 28 días,

Tiene poco calor de hidratación 62cal/g

Libera baja cantidad de cal 1.18% de su peso a los 30 días como Ca(OH)₂

No es atcable, se hincha poco se contrae poco por lo tanto pocas fisuras

Los cementos con alto contenido de C₂S son aptos para construcciones masivas y para climas cálidos

AC₃ = (Al₂O₃)(CaO)₃:

Presenta alto calor de reacción 207 cal/g y gran velocidad de hidratación

Su % debe controlarse en hormigones en masa.

Actúa sobre el tiempo de fraguado y da la resistencia del hormigón en las primeras horas.

Tiene baja resistencia a la comprensión.

Baja resistencia química a las aguas agresivas.

El yeso actúa sobre este AC₃ para regular la velocidad de fraguado.

Su presencia es inevitable por el proceso de fabricación

Colabora moderadamente al desarrollo de resistencias en las primeras 24 horas

No libera cal, por el contrario se roba la cal liberada por el C₃S

AFC₄ =  Al₂O₃Fe₂O₃ (CaO)₄:

Tiene una lenta velocidad de hidratación

Genera bajos calores de hidratación 100cal/g

No contribuye a la generación de resistencias

No libera cal

Posee buen comportamiento frente a los ataques químicos

Tiene un comportamiento inverso al AC₃

Da cierta vulnerabilidad a los sulfatos

sirve para ambientes agresivos

 Sulfatos (SO₃)
.- <> :
CaSO4.2H2O ——> (200°) CaO + SO3 + 2H2O

Oxido de Magnesio MgO < 0.1%=»» -=»»>

Mg + H2O ——-> Mg(OH)2

Cal libre CaO <> CaO + H2O ——-> Ca(OH)2

Reacción Álcali Agregado:

SiO2 + K2O + nH2O ——–> K2SiO3nH2O

SiO2 + Na2O + nH2O ——–> Na2SiO3nH2O

otros

C3S=50%    C2S= 23%      Rico en C3S

(+) Resistencias a corta edad

(-) más fisurable

(-) más atacable

(+) Protege las armaduras de refuerzo

C3S=30% C2S= 43%    Rico en C2S

(-) Protección de las armaduras

(+) Menos atacable

(+) Menos fisurable

(-) Resistencias menores a corta edad

AC3=13%   AFC4=7%    Rico en AC3

(+) Mas atacable químicamente

(-) Mayor retracción 

(-) Mayor calor de hidratación

AC3=6% AFC4=18%   Rico en  AFC4

(+) Menor calor de hidratación

(+) Menor retracción

(+) Menos atacable químicamente

Propiedades físicas del cemento:

Polvo puro y gris, Pasta cemento + agua, Argamasa o mortero, Densidad absoluta = 3.1kg/cm³

Finura:

Esta relacionado con el tratamiento de los granos y de su superficie especifica, de la finura depende la velocidad de hidratación (+ fino mas fácil)

Exudación:

  Es la separación del agua de la mezcla, que aflora naturalmente por la diferencia de densidad entre el cemento y el agua.

Fraguado:

Se lo usa para describir el cambio de estado de plástico a solido

El tiempo que transcurre desde la adición del agua hasta que la masa de hormigón pierde plasticidad es el fraguado inicial.

El hormigón no fragua a temperaturas bajas

Retardadores del fraguado del hormigón son los azucares y los hidratos de carbono

Acelerantes del fraguado:

Cloruro de calcio al 2%

Propiedades físicas y químicas de los cementos finales tales como:

Resistencia mecánica, Estabilidad volumétrica, Efecto térmico, Estabilidad química (PH)

1. C₃S: (Ca0)₃ SiO₂          Silicato Tricalcico       ALITA:    
                                         2(3CaO.SiO2) + 6H2O ————> 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2      Gel de Tobermorita que al endurecerse se convierte en cristales ΔH; PΔ=alcalino 120 cal/g C3S     +    Portlandita

2. C₂S: (Ca0)₂ SiO₂           Silicato Bicalcico   BELITA:
                                              2(2CaO.SiO2) + 4H2O ———> 3CaO.2SiO.3H2O + Ca(OH)2     tobermorita + Portlandita ΔH= 62 cal/g de C2S

3. AC₃: Al₂O₃(CaO)₃        Aluminato Tricalcico   CELITA:
                                 Al2O3(CaO)3+3CaSO4.2H2O+26H2O—–> (CaO)3.Al2O3.3CaSO4.32H2O     ΔH=204 cal/g de C3S    

4. AFC₄   Al₂O₃.Fe₂O₃(CaO)₄      Alumino Ferrito Tetracalcico         2((CaO)4).Fe2O3.Al2O3+26H2O ————> (CaO)4.Al2O3.13 H2O                        ——-> (CaO)4.Fe2O3.13H2O 

5. Tobermorita.-

   
     es la responsable de la armazón interna de la pasta del cemento, de la adherencia de la pasta con los áridos en los morteros y hormigones, de la resistencia mecánica, del fraguado y endurecimiento de la pasta, de las propiedades reologicas de la pasta fresca, de la estabilidad dimensional de la pasta y del hormigón endurecido.

6. Portlandita:

   
   Ca(OH)2.- Función: A) Mantiene el Ph de la pasta entre 13-14% o sea un medio alcalino.   B) (+) Por lo que actúa como reserva alcalina, protegiendo a la estructura contra la corrosión electroquímica..    C) (-) Es soluble en el H2O y por lo tanto es fácilmente lixiviable por disolución.   D) Reacciona con los sulfatos dando cristales de mayor volumen lo que origina expansión y ruptura posterior del hormigón.

7. Ettringuita.-

   
   Se presenta como cristales de forma alargada, formando estructuras que se asemejan a un enrejado, lo que le da mayor cohesión al cemento.        Hay un tipo de ettringuita que es la que genera expansión y fisuras y grietas, esto se debe a un crecimiento orientado.

Curado a vapor:

  Se lo hace con vapor de agua a 70 ̊ C a presión o no, lo que favorece una mejor hidratación del cemento ya que el estado de vapor del H₂O, permite una mejor penetración del agua, a la partícula del cemento y a mayor penetración del H₂O mayor resistencia, por lo que se alcanzan resistencias al primer día equivalentes a la que normalmente se obtiene a los 21 días 

Cemento Puzzolanico:

  Clínker Pórtland + yeso 2% + Puzolanas (sílice amorfo)———> Cemento Puzzolanico

Curado del hormigón:

Se lo hace con H₂O, tiene  por objeto mantener un adecuado contenido de humedad y de temperatura del hormigón, una vez que ha sido colocado y fraguado.

Su objetivo es que se mantenga el H₂O sobre la superficie del hormigón, para que éste continúe hidratándose y que la temperatura no afecte la resistencia temprana.

Metales:

Son sólidos, excepto el Hg, cristalinos, Tienen brillo metalice , Buenos conductores del calor y la electricidad porque sus e- de Valencia están des localizados, Tienen elevado punto de fusión y ebullición, Tienen elevada resistencia mecánica , Son maleables y dúctiles, presentan enlace metálico

Los metales se clasifican en:

Ligeros y pesados, Según su densidad, Según su reactividad química frente al O2, Según su semejanza química

Función principal que desempeña el acero en el hormigón armado: Es soportar esfuerzos de  tracción, comprensión y flexión, en las varillas carácterísticas que tienen mayor influencia son :

1. Área de sección transversal
2. Límite de fluencia
3. Limite elástico convencional con 0.2% de alargamiento
4. Adherencia al hormigón
5. Ductilidad
6. Resistencia a la fatiga
7. Resistencia a la corrosión
8. Resistencia al fuego

Acritud:

Resistencia creciente que presentan los metales a la deformación.

Fatiga:

Es un sfuerzo que se presentan en los elementos sometidos a cargas respectivas o ciclos.

Eutetico.-

Es aquel punto del diagrama de equilibrio que corresponde a una composición tal de 2 fases a una temperatura determinada de las 2 fases están en estado líquido y que comienzan simultáneamente a cristalizarse o sea a solidificarse.

Eutectoide

.-

Es una fase solida a cierta temperatura que por pérdida de carbón pasa de una fase a otra fase, ejemplo: de perlita y cementita a perlita y ferrita; en el caso del diagrama de Luchessi.

Las propiedades de los aceros depende de: su estructura cristalina, composición química, tama;o de grano y uniformidad

A los aceros se los clasifica por sus:

1. Sus ácidos
2. Por su composición química que obedece a una nomenclatura
3. Por los colores: coloraciones carácterísticas

Lectura de los Aceros:

1040: 10= Acero Corriente; tiene ferrita y perlita RT= 28kgf/mm2 y RT= 84kgf/mm2; 40/100=% de C

Ni=2    2830    8/10=% de Ni; 30/100= % de C

Cr= 3  3240     2/10= % de Cr; 40/100= % de C

S= 12: Sulfuroso; 1230    30/100= % de C

P= 13: Fosforado;   1340   40/100= % de C

Consecuencias de la finura del cemento:

Mejora la resistencia        Disminuye la exudación           Aumenta la impermeabilidad       Aumenta la cohesión de los concretos