INGENIERÍA CIVIL

TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES

CURSO: TECNOLOGÍA DE MATERIALES

DOCENTE: Ing. Danny Chávez Novoa

chaveznd@ucvvirtual.edu.pe
damchavez@hotmail.com

06/04/2019 TECNOLOGÍA DE MATERIALES-UCV 1

1. INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE MATERIALES
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

CIENCIA INGENIERÍA

Diseño  Procesamiento  Aplicación

PROPIEDAD ?
Serie de características que determinan el comportamiento de un material
ante acciones físicas, químicas, mecánicas, etc.
Ver “10 Tecnologías de construcción que cambiarán el mundo”
Qué es un Material ?
Sustancia de la que cualquier cosa está compuesta o hecha
Cualquier sustancia que posee una propiedad útil.
Elemento real que tiene forma, tamaño y masa.

Universidad de Atacama – Departamento de Metalurgia

 Clasificación “clasica” de los materiales

Materiales metálicos
Buenas propiedades mecánicas,
mala resistencia a la corrosión

Materiales poliméricos

Buena maleabilidad y
deformabilidad, se degradan

Materiales cerámicos

Alta dureza, alta fragilidad

Materiales compuestos

Propiedades que dependen de

los materiales mixtos utilizados

Universidad de Atacama – Departamento de Metalurgia

 Materiales compuestos

Universidad de Atacama – Departamento de Metalurgia

 Propiedades de los materiales
Propiedades físicas: Mecánicas, eléctricas, magnéticas, ópticas, térmicas.

Propiedades mecánicas
 Determinan como responde un material al aplicársele una fuerza o esfuerzo.
 Influyen en la facilidad con que puede ser conformando.
 Las más comunes son:
 resistencia mecánica (tensión, compresión, corte, flexión, torsión)
 ductilidad
 rigidez del material
 resistencia al impacto
 termofluencia
 desgaste

Universidad de Atacama – Departamento de Metalurgia

Materiales de construcción
 Materiales de construcción
Los materiales de construcción pueden clasificarse de diferentes formas,
una de ellas, basada en el origen y las propiedades, se enlista a
continuación:

 Materiales Pétreos
 Materiales Aglomerantes
 Materiales Metálicos
 Materiales orgánicos
 Pinturas
 Materiales Artificiales
CONSTRUCCIÓN (CIVIL)
Es una actividad que realiza el levantamiento de edificaciones e infraestructura
civiles, utilizando materiales naturales y procesados, haciendo uso de
maquinarias e instrumentos apropiados y siguiendo un plan establecido guiados
por normas técnicas.
Materiales básicos

Elementos simples

Conjuntos parciales

Edificaciones
• El conocimiento de los materiales que se utilizan en la realización de los
trabajos constructivos llevados a cabo con rigurosidad, permitirá elegir
aquellos que por sus características reúnan las mejores condiciones
técnicas y económicas.

Ver: “investigadores mexicanos”

• Por tanto, el ingeniero de diseño debe:
1.- Conocer como seleccionar los materiales que mejor se ajusten a las demandas de su
diseño (Económicas, estéticas, resistencia, durabilidad, etc.).
2.- Conocer las propiedades y limitaciones de los distintos tipos de materiales y
seleccionar aquellos que le proporcionen valores adecuados de las propiedades que el
requiere. Para ellos existen pruebas estandarizadas de calidad para su determinación.
 CEMENTO

ADHESIVO

CEMENTO PORTLAND

AGLOMERANTE
AGLOMERANTES
En estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de poderse moldear,
de adherirse fácilmente a otros materiales, de unirlos entre sí, protegerlos, endurecerse
y alcanzar resistencias mecánicas considerables.

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 También son denominados Ligantes.
CLASIFICACIÓN DE LOS AGLOMERANTES
Se clasifican en:
Materiales aglomerantes pétreos, como pueden ser yeso, cal, magnesia, y otros....
Materiales aglomerantes hidráulicos como pueden ser el cemento, cal hidráulica, etc...
Materiales aglomerantes hidrocarbonados como pueden ser asfalto, betún, etc.

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 EL YESO A partir de piedra mineral de yeso:
Trituración de la roca.- Se hace en chancadoras o molinos capaces de
triturar esta roca.
Cocción.- Deshidratación de la piedra yesera lo cual se hace en hornos o
calderas.
Pulverización.- Se reduce a polvo utilizando molinos de bolas
pulverizantes, forma en la que se lo comercializan.

Roca de yeso
cristalizado

Roca de yeso calcinada

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 CAL
Descomposición de rocas calizas por la acción del calor.

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06/04/2019 TECNOLOGIA DE MATERIALES-UCV 26
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- Mineral negro de origen natural u obtenido artificialmente por destilación del petróleo.
- Mezcla de este mineral con cal, arena y otras sustancias que se emplea principalmente en la pavimentación de
las vías públicas de circulación.

Ing. Danny Chávez Novoa

Tecnologia del Cemento
Ing. Danny Chávez Novoa
Tecnologia del Cemento
 Impermeabilizante
Carreteras
CEMENTO (Portland) Del latín massa, Mezcla cal y
minerales usado para morteros

Sustancia de polvo fino hecha de argamasa de yeso capaz de formar una pasta
blanda al mezclarse con el agua y que se endurece espontáneamente en contacto
con el agua.
Aglutinante o conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos y
agua crea una mezcla uniforme, manejable y plástica capaz de fraguar y endurecer
al reaccionar con el agua y adquiriendo por ello consistencia pétrea, conocida
como hormigón o concreto.

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 - CEMENTO -
El cemento hidraulico

Definicion del cemento

portland
En la norma ASTM 150 se define al cemento portland como un cemento hidraulico
producido al pulverizar clinkers que consisten esencialmente en silicatos de calcio
hidraulico, generalmente que contienen una o mas de las formas de sulfato de calcio
como una adicion en la intermolienda
Materia Prima:
- Mineral de hierro (Hematita/magnetita)
- Arcillas/pizarras
- Calizas
- Sílice (arenas)
- Yeso
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 HISTORIA DEL CEMENTO
La búsqueda de materiales cementicos comenzó cuando el hombre construyo sus primeros
muros de piedra y busco algo que uniera piedras entre si.

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 HISTORIA DEL CEMENTO

Los babilonios crearon y usaron arcilla, así como materiales asfalticos en sus construcciones.

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 En Mesopotamia el asfalto es abundante y fue usado como cemento en sus construcciones.

Los Egipcios utilizaban yeso impuro calcinado como cemento

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 Los Romanos crearon un cemento, el llamado caementum, , que significa rugoso, y de esa
palabra romana deriva nuestra palabra cemento.

Los Romanos preparaban su cemento mezclando cal con puzolana (ceniza volcánica); la puzolana se
nombro así por Pozzuoli, una región situada cerca del Vesubio en la que se encontraba la ceniza.
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En 1778, el Sr Aspdin realiza ensayos con rocas de la isla de Pórtland (Inglaterra), es el Padre del
cemento Pórtland

En el siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, denominado así
por su color gris verdoso oscuro similar a la piedra de Portland. Isaac Johnson, en 1845, obtiene el
prototipo del cemento moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura.

Isla Portland-Inglaterra
En el Perú: la fabricación del cemento se remonta a 1916 al constituirse la CIA Peruana de cemento Pórtland, ”Cementos
Lima” UNACEM
 Cemento para construcción

CALCAREO

YESO
Los cementos que se endurecen al
CAL reaccionar con el agua y además
son resistentes al agua

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TIPOS DE CEMENTO, Según el criterio

(I) Según su composición:

- CEMENTOS PORTLAND,
- CEMENTOS SIDERÚRGICOS,
- CEMENTOS PUZOLÁNICOS,
- CEMENTOS COMPUESTOS.

(II) Según características especiales mas importantes:

- BAJO CALOR DE HIDRATACIÓN
- RESISTENCIA FRENTE MEDIOS AGRESIVOS POR EJEMPLO SULFATOS
- RÁPIDO DESARROLLO DE RESISTENCIAS
 - CEMENTO -
El cemento hidraulico
Elementos quimicos principales

Calcio Silicio

Oxigeno
Hierro
Aluminio

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 PRODUCCION – Proceso de Fabricación
1. EXTRACCION DE CANTERAS 2. CHANCADO 3. MOLINO DE CRUDO

4. HORNEADO 5. MOLINO DE CEMENTO

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6. ENSACADO
 DIAGRAMA DE FLUJO DE FABRICACIÓN DE CEMENTO
M
A
G
C A A
R N
A R E
L C
E T HORNO CO2
I I HOMOGENIZACIÓN
N I TUBULAR
Z L
A T ROTATORIO
A L
A
A
1300 – 1500 °C
MOLINO DE
CRUDO

CLINKER:
3CaO.SiO2 (C3S)
2CaO.SiO2 (C2S)
MOLINO DE YESO 3CaO.Al2O3 (C3A)
CEMENTO
4CaO.Al2O3.Fe2O3

CEMENTO

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 PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Los cementos pertenecen a la clase de materiales denominados aglomerantes en construcción, como la cal y el
yeso, el cemento endurece rápidamente y alcanza resistencias altas; esto gracias a reacciones complicadas de la
combinación cal – sílice. Ej: Análisis químico del cemento:
CaO 63 % (Cal)
SiO2 20 % (Sílice)
Al2O3 6% (Alúmina)
Fe2O3 3% (Oxido de Fierro)
MgO 1.5 % (Oxido de Magnesio)
K2O + Na2O 1% (Álcalis)
Perdida por calcinación 2%
Residuo insoluble 0.5 %
SO3 2% (Anhídrido Sulfúrico)
CaO Residuo 1% (Cal libre)
Suma 100%

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 TIPOS DE CEMENTO - Cemento Pórtland

- TIPO I: Sin características especificas: Uso general

-Tipo II : de moderada resistencia a los sulfatos, es el cemento Pórtland destinado a obras de
concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera
moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado.(Puentes, tuberías de concreto)

-Tipo III : Alta resistencia inicial, como cuando se necesita que la estructura de concreto reciba
carga lo antes posible o cuando es necesario desencofrar a los pocos días del vaciado, EJ. Autopistas
y carreteras

-Tipo IV : Se requiere bajo calor de hidratación en que no deben producirse dilataciones durante
el fraguado. Resistencia se desarrolla lentamente. Ej adecuadas para obras en masa como las
represas.

-Tipo V : Usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos
(canales, alcantarillas, obras portuarias)
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 TIPOS DE CEMENTO Fabricados por CEMENTOS PACASMAYO S.A.A.

TIPOS DE CEMENTO Norma Técnica USOS RECOMENDADOS

Cemento Pacasmayo Tipo MS ASTM C 1157 De moderada resistencia a los sulfatos.

(Cemento Portland Adicionado Tipo MS) NTP 334.082
(TIPO II)

Cemento Pacasmayo Tipo I Mejorado NTP 334.090 De uso general.

(Cemento Portland Compuesto Tipo ICo) ASTM C 1157 Especial para cuando se requiere
de un mejor acabado.

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CEMENTO PACASMAYO
TIPO MS (tipo II)

Para estructuras en ambientes y suelos húmedos-

salitrosos.

Cuando se requiere de
Moderada resistencia a los Sulfatos.

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Cemento Pacasmayo
TIPO I MEJORADO

Siempre resistente
y ahora con mayor plasticidad,
especial para acabados.

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NORMALIZACION

-Se lleva a cabo por el Comité técnico permanente de normalización de cemento y cales. Tiene a su
cargo a ASOCEM.
Inicialmente las normas fueron dados por el ASTM, luego en el Perú se dio con INANTIC que
luego fue reemplazado por ITINTEC y después la NTP.
El cemento en el Perú es uno de los productos con mayor numero de normas que datan del proceso
de normalización en el Perú.
Existen:
-7 normas sobre especificaciones
-1 norma de muestreo
-5 normas sobre ediciones
-30 normas sobre métodos de ensayos

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 NORMALIZACION

Las normas para el cemento son:

ITINTEC 334.001: Definiciones y nomenclatura
ITINTEC 334.002: Método para determinar la finura
ITINTEC 334.004: Ensayo de autoclave para la estabilidad de volumen
ITINTEC 334.006: Método de determinación de la consistencia normal y fraguado
ITINTEC 334.007: Extracción de muestra
ITINTEC 334.008: Clasificación y nomenclatura
ITINTEC 334.016: Análisis químico, disposiciones generales
ITINTEC 334.017: Análisis químico, método usual para determinar el diosado de silicio, oxido
férrico oxido de calcio, aluminio y magnesio.
ITINTEC 334.018: Análisis químico, anhidrido carbónico

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NORMALIZACION

ITINTEC 334.020: Análisis químico, perdida por calcinación

ITINTEC 334.021: Análisis químico, residuo insoluble
ITINTEC 334.041: Análisis químico, método de determinación de óxidos de sodio y
potasio
ITINTEC 334.042: Método para ensayos de resistencia a flexión y compresión del
mortero plástico
ITINTEC 334.046: Método de ensayo para determinar la finura por tamizado
húmedo con tamiz Nº 325
ITINTEC 334.047: Método de determinación del calor de hidratación
ITINTEC 334.048: Métodos de determinación del contenido de aire del mortero
plástico

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 COMERCIALIZACION
La mayor parte del cemento se comercializa en bolsas de 42.5 K. y el resto a granel, de acuerdo a los requerimientos
del usuario.
Las bolsas por lo general, son fabricadas en papel krap extensible tipo Klupac con variable contenido de hojas, que
usualmente están entre dos y cuatro, de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo. En algunos casos cuando las
condiciones del entorno lo aconseja, van provistas de un refuerzo interior de polipropileno. También la comercialización del
cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas. Dichos bolsones se conocen como big bag.

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En otros lugares: bolsas de 50 Kg
MORTEROS
DEFINICIÓN

• El Mortero es una mezcla de cal o cemento con arena y agua que

se utiliza para unir ladrillos o piedras y para enlucir paredes. Los
morteros de cal están compuestos de arena, agua y cal apagada
(Ca(OH)2), sustancia sólida de color blanco que se obtiene de la
reacción de la cal con agua.

06/04/2019 TECNOLOGIA DE MATERIALES-UCV 61

MORTEROS
DEFINICIÓN

• Es el adhesivo empleado para pegar unidades de albañilería. El mortero esta compuesto

por una mezcla de aglomerantes (Cemento, Yeso y Cal), agregados a los cuales se añade
una cantidad relativa de agua para obtener una mezcla trabajable, adhesiva y sin
segregación de los constituyentes.

• Los morteros se denominan según el conglomerante utilizado: mortero de cal, o de yeso.

Aquellos en los que intervienen dos conglomerantes reciben el nombre de morteros
bastardos.

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AGUA
 Si el agua es potable y además clara, y no tiene sabor dulce, ácida ni salina puede
usarse como agua de mezclado o de curado sin mayores pruebas.

• Comprende entre 10% y 25% del volumen del concreto recién mezclado.
• Debe estar libre de grasas, aceites, azúcares y ácidos.
• Que no contenga cantidades excesivas de sulfatos, álcalis, cloruros y dióxido de
carbono disuelto.
• Agua de mar sólo para concreto no reforzado (sin acero).
 Agregados

Aditivos

Ver: “Informe especial”

https://www.youtube.com/watch?v=vCa_lj1TSAE
https://www.youtube.com/watch?v=JE9mxBCaSsY
https://www.youtube.com/watch?v=I4T5uc2Cfao
https://www.youtube.com/watch?v=fKfXZVAlK0g
 Dinámica de grupo
• Haga uso de su computador/telef. Celular para indagar sobre los
principales productores nacionales de cemento, y los tipos de
cemento que producen.
• Indagar lo mismo sobre Cemento importado. Empresa o marca? Tipo
de cemento?