Fortaleza. Desempeño. Pasión.
Tipos de Cementos y Normativa Curso de Cementos
Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Agenda 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Proceso general de fabricación de cemento Normas de Cemento: Criterios en la Historia Portafolio de Cementos Holcim Sostenibilidad Holcim Fuerte – Tipo GU Holcim Premium – Tipo HE Holcim Ultra Durable – Tipo GU/HS Holcim Base Vial – Tipo LH
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Proceso general de fabricación de cemento
Extracción de materias primas
Preparación de crudo
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Producción clinker
Preparación cemento
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Normas de Cementos: Criterios en la Historia • 1ra. Generación
Clasificación según composición química del producto final.
• 2da. Generación
Definición de los componentes adicionales “no tradicionales” en el producto final: cantidad y calidad.
• 3ra. Generación
Clasificación según el desempeño que el cliente requiere del producto final.
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Normas de Cementos: Criterios en la Historia
Título norma
Norma Nacional
Norma Internacional
1ra Publicación
Edad
Cementos Portland. Requisitos
NTE INEN 152
ASTM C150
1940
74 años
Cementos Hidráulicos Compuestos. Requisitos
NTE INEN 490
ASTM C595
1967
47 años
Cementos Hidráulicos. Requisitos de Desempeño
NTE INEN 2380
ASTM C1157
1992
21 años
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Cementos Portland • Primera normativa establecida • Nomenclatura
I – Uso general II – Calor de hidratación moderado y resistencia moderada a los sulfatos. III – Alta resistencia inicial IV – Bajo calor de hidratación V – Alta resistencia a los sulfatos
• Producir estos cementos genera grandes cantidades de CO2 debido a los procesos físico-químicos en su fabricación. • Cemento en desuso
Fuente: PCA Portland Cement Association Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Cementos Hidráulicos Compuesto • Parte del Clinker se sustituye por componentes minerales logrando cementos con desempeños equivalentes a los cementos puros. • Nomenclatura:
IP – Cemento portland puzolánico IS – Cemento portland de escoria de altos hornos IT – Cemento compuesto ternario
• Generan menor cantidad de CO2 en su proceso de fabricación. • Se introducen conceptos de durabilidad en los cementos y hormigones comunes.
Fuente: PCA Portland Cement Association Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Cementos Hidráulicos por Desempeño • Normativa vigente • Nomenclatura:
GU – Uso general HE – Alta resistencia inicial HS – Alta resistencia a los sulfatos MS – Moderada resistencia a los sulfatos MH – Moderado calor de hidratación LH – Bajo calor de hidratación
• Elimina restricciones en la composición química del cemento. • Requisito prioritario es cumplir con ciertos niveles de desempeño independientemente de como se logren los mismos. Fuente: PCA Portland Cement Association Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Equivalencias Cementos Hidráulicos por Desempeño
Cementos Hidráulicos Compuestos
Cementos Portland
GU
IP
Tipo I
HE
Tipo III
HS
Tipo V
MS
IP (MS)
Tipo II
MH
IP (MH)
Tipo IV
LH
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Cementos Portland vs. Cementos Compuestos
Cementos Portland • Clinker • Yeso
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Cementos Compuestos • Clinker • Yeso • MIC
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Adiciones minerales (MIC) • MIC son componentes del cemento que no provienen de la producción del Clinker. • MIC pueden ser usados:
Como materiales alternativos para incrementar el desempeño del cemento. Para la manufactura del hormigón Cuando se adiciona al Cemento Portland, su resultado es un Cemento Compuesto.
Fuente: PCA Portland Cement Association Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Adiciones minerales (MIC) en concreto Mejora las propiedades del concreto fresco Color más claro
Contenido efectivo menor de álcalis
Alta resistencia química: ataque a sulfato y difusión de cloro
Menor calor de hidratación
Mayor resistencia tardía
Desempeño de los cementos compuestos
Estructura densa y baja permeabilidad
Fuente: PCA Portland Cement Association Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Requisitos de desempeño acorde norma INEN 2380 Norma de ensayo GU HE MS HS MH LH aplicable Finura INEN 196 A A A A A A Cambio de longitud por autoclave, % máximo INEN 200 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 Tiempo de fraguado, método de Vicat INEN 158 Inicial, no menos de, minutos 45 45 45 45 45 45 Inicial, no menos de, minutos 420 420 420 420 420 420 Contenido de aire del mortero, en volumen, % INEN 195 C C C C C C Resistencia a la compresión, MPA, mínimo INEN 488 1 día -‐-‐ 12 -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 3 días 13 24 11 11 5 -‐-‐ 7 días 10 -‐-‐ 18 18 11 11 28 días 28 -‐-‐ -‐-‐ 25 -‐-‐ 21 Calor de hidratación INEN 199 7 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 250 (70) (60) 28 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 (70) Expansión en barra de mortero INEN 2 529 14 días, % máximo 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 Expasión por s ulfatos (resistencia a s ulfatos) INEN 2 503 6 meses, % máximo -‐-‐ -‐-‐ 0,10 0,05 -‐-‐ -‐-‐ 1 año, % máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 0,10 -‐-‐ -‐-‐
Requisistos opcionales
Requisistos físicos normalizados
Tipo de cemento
Norma de ensayo aplicable Opción R. Baja reactividad con áridos reactivos INEN 867 álcali -‐ s ílice. Expansión a: 14 días, % máximo 56 días, % máximo Falso fraguado, penetración final, % mínimo INEN 875 Resistencia a la compresión INEN 488 28 días, MPa, mínimo Tipo de cemento
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GU
HE
MS
HS
MH
LH
0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 50 50 50 50 50 50 -‐-‐
-‐-‐
28,0
-‐-‐
22,0
-‐-‐
Fuente: NTE INEN 2380 © 2012 Holcim Ecuador
Portafolio de cementos por desempeño Holcim
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Sostenibilidad • En la fabricación de cemento, la fuente principal de emisiones de CO2 ocurre durante la producción de Clinker. • 1 tonelada de Clinker producido puede llegar a emitir al medio ambiente 1 tonelada de CO2. • Los cementos compuestos pueden llegar a reducir hasta un 20% las emisiones de este gas a la atmósfera.
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Durabilidad • Resistencia al intemperismo, ataques químicos, la abrasión, etc. • El uso cada vez más difundido del hormigón en países de clima cálido ha puesto en evidencia que las temperaturas elevadas, agravan los procesos químicos, tales como la corrosión y las reacciones álcali-agregado.
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PONER FOTO
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Holcim Fuerte – Tipo GU (1/6) • Construcción de viviendas • Obras en donde no se requiere características especiales para el cemento • Ideal para:
Cimentaciones Columnas Vigas Pilares Losas Morteros Albañilería en general Vías y pavimentos Pisos industriales Tanques y canales de agua no residual. Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Holcim Fuerte – Tipo GU: desempeño acorde norma INEN 2380 (2/6) Norma de ensayo GU HE MS HS MH LH aplicable Finura INEN 196 A A A A A A Cambio de longitud por autoclave, % máximo INEN 200 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 Tiempo de fraguado, método de Vicat INEN 158 Inicial, no menos de, minutos 45 45 45 45 45 45 Inicial, no menos de, minutos 420 420 420 420 420 420 Contenido de aire del mortero, en volumen, % INEN 195 C C C C C C Resistencia a la compresión, MPA, mínimo INEN 488 1 día -‐-‐ 12 -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 3 días 13 24 11 11 5 -‐-‐ 7 días 10 -‐-‐ 18 18 11 11 28 días 28 -‐-‐ -‐-‐ 25 -‐-‐ 21 Calor de hidratación INEN 199 7 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 250 (70) (60) 28 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 (70) Expansión en barra de mortero INEN 2 529 14 días, % máximo 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 Expasión por s ulfatos (resistencia a s ulfatos) INEN 2 503 6 meses, % máximo -‐-‐ -‐-‐ 0,10 0,05 -‐-‐ -‐-‐ 1 año, % máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 0,10 -‐-‐ -‐-‐
Requisistos opcionales
Requisistos físicos normalizados
Tipo de cemento
Norma de ensayo aplicable Opción R. Baja reactividad con áridos reactivos INEN 867 álcali -‐ s ílice. Expansión a: 14 días, % máximo 56 días, % máximo Falso fraguado, penetración final, % mínimo INEN 875 Resistencia a la compresión INEN 488 28 días, MPa, mínimo Tipo de cemento
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GU
HE
MS
HS
MH
LH
0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 50 50 50 50 50 50 -‐-‐
-‐-‐
28,0
-‐-‐
22,0
-‐-‐
Fuente: NTE INEN 2380 © 2012 Holcim Ecuador
Holcim Fuerte – Tipo GU: resistencia a la compresión (3/6) • Cemento Holcim Fuerte Tipo GU produce resistencias a la compresión, superiores a las especificadas en las normas:
NTE INEN 490 NTE INEN 2380 35 30 28
30
25 *Los valores tomados para la medición de las resistencias de Holcim Fuerte Tipo GU obedecen a valores promedios de producción continua.
Resistencias MPa
25
22 20
20
20
17 13
15
13
9
10 5 0 1 día
NTE INEN 2380 (Tipo GU)
Cemento Holcim Rocafuerte, Comercial, 2013-04-23
3 días
7 días
NTE INEN 490 (Tipo IP)
28 días Holcim Fuerte Tipo GU
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Holcim Fuerte – Tipo GU: resistencia a la compresión (4/6) • Para medir la resistencia a la compresión se elaboran cubos de mortero de 50 mm de arista. • La norma solicita tres edades de evaluación 3, 7, 28 • Por control se puede evaluar a un día
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Holcim Fuerte – Tipo GU: ventajas (5/6) • • • • •
Mejora la trabajabilidad de las mezclas Reduce la segregación y exudación Reduce el calor de hidratación y tendencia a la fisuración Buen desempeño de fraguado Resistencia, adecuada para la construcción de edificaciones
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Holcim Fuerte – Tipo GU: durabilidad (6/6) • El hormigón se comporta satisfactoriamente bajo diferentes condiciones atmosféricas. • Existen ambientes en los cuales la vida útil del hormigón será muy breve si no se toman medidas específicas.
La exposición a los sulfatos, agua de mar Ácidos Carbonatación
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Holcim Premium – Tipo HE (1/4) • Cemento hidráulico de alta resistencia inicial con adición de puzolana. • Ideal para edificar estructuras con mayores resistencias mecánicas. • Facilita procesos de desencofrado y apertura al público de elementos de hormigón en menor tiempo.
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Holcim Premium – Tipo HE (2/4) Norma de ensayo GU HE MS HS MH LH aplicable Finura INEN 196 A A A A A A Cambio de longitud por autoclave, % máximo INEN 200 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 Tiempo de fraguado, método de Vicat INEN 158 Inicial, no menos de, minutos 45 45 45 45 45 45 Inicial, no menos de, minutos 420 420 420 420 420 420 Contenido de aire del mortero, en volumen, % INEN 195 C C C C C C Resistencia a la compresión, MPA, mínimo INEN 488 1 día -‐-‐ 12 -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 3 días 13 24 11 11 5 -‐-‐ 7 días 10 -‐-‐ 18 18 11 11 28 días 28 -‐-‐ -‐-‐ 25 -‐-‐ 21 Calor de hidratación INEN 199 7 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 250 (70) (60) 28 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 (70) Expansión en barra de mortero INEN 2 529 14 días, % máximo 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 Expasión por s ulfatos (resistencia a s ulfatos) INEN 2 503 6 meses, % máximo -‐-‐ -‐-‐ 0,10 0,05 -‐-‐ -‐-‐ 1 año, % máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 0,10 -‐-‐ -‐-‐
Requisistos opcionales
Requisistos físicos normalizados
Tipo de cemento
Norma de ensayo aplicable Opción R. Baja reactividad con áridos reactivos INEN 867 álcali -‐ s ílice. Expansión a: 14 días, % máximo 56 días, % máximo Falso fraguado, penetración final, % mínimo INEN 875 Resistencia a la compresión INEN 488 28 días, MPa, mínimo Tipo de cemento
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GU
HE
MS
HS
MH
LH
0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 50 50 50 50 50 50 -‐-‐
-‐-‐
28,0
-‐-‐
22,0
-‐-‐
Fuente: NTE INEN 2380 © 2012 Holcim Ecuador
Holcim Premium – Tipo HE (3/4)
45
42,3
40
*Los valores tomados para la medición de las resistencias de Holcim Premium Tipo HE obedecen a valores promedios de producción continua.
Resistencias MPa
35
32,1
30 24
25
25,9
20 15
14,5 12
10 5 0 1 día
3 días NTE INEN 2380
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7 días
28 días
Holcim Premium HE
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Holcim Premium – Tipo HE: aplicación (4/4) • Concreto proyectado (shotcrete) en Túnel San Eduardo:
Diseño: 25 Mpa a los 28 días. Resistencia a las 24 horas no inferior a 12 Mpa. Avance continuo de obra, voladuras.
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Holcim Ultra Durable – Tipo GU/HS (1/3) • Cemento utilizado en la fabricación de hormigón expuesto a la acción severa de los sulfatos. • Proporciona resistencia al ataque de iones cloruro minimizando el riesgo de corrosión. • Ambientes agresivos Pilotes Zapatas Estructuras para ambientes marinos Plantas de tratamiento y de procesamiento de alimentos
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Holcim Ultra Durable – Tipo GU/HS: (2/3) Norma de ensayo GU HE MS HS MH LH aplicable Finura INEN 196 A A A A A A Cambio de longitud por autoclave, % máximo INEN 200 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 Tiempo de fraguado, método de Vicat INEN 158 Inicial, no menos de, minutos 45 45 45 45 45 45 Inicial, no menos de, minutos 420 420 420 420 420 420 Contenido de aire del mortero, en volumen, % INEN 195 C C C C C C Resistencia a la compresión, MPA, mínimo INEN 488 1 día -‐-‐ 12 -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 3 días 13 24 11 11 5 -‐-‐ 7 días 10 -‐-‐ 18 18 11 11 28 días 28 -‐-‐ -‐-‐ 25 -‐-‐ 21 Calor de hidratación INEN 199 7 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 250 (70) (60) 28 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 (70) Expansión en barra de mortero INEN 2 529 14 días, % máximo 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 Expasión por s ulfatos (resistencia a s ulfatos) INEN 2 503 6 meses, % máximo -‐-‐ -‐-‐ 0,10 0,05 -‐-‐ -‐-‐ 1 año, % máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 0,10 -‐-‐ -‐-‐
Requisistos opcionales
Requisistos físicos normalizados
Tipo de cemento
Norma de ensayo aplicable Opción R. Baja reactividad con áridos reactivos INEN 867 álcali -‐ s ílice. Expansión a: 14 días, % máximo 56 días, % máximo Falso fraguado, penetración final, % mínimo INEN 875 Resistencia a la compresión INEN 488 28 días, MPa, mínimo Tipo de cemento
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GU
HE
MS
HS
MH
LH
0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 50 50 50 50 50 50 -‐-‐
-‐-‐
28,0
-‐-‐
22,0
-‐-‐
Fuente: NTE INEN 2380 © 2012 Holcim Ecuador
Holcim Ultra Durable – Tipo GU/HS (3/3)
Requisitos para concreto expuestos a soluciones que con1enen sulfatos Sulfatos acousolubles Sulfatos (SO4) disueltos Relación agua/cemento Grados de exposición (SO4) en el suelo Tipos de cemento en el agua (ppm) máxima (porcentaje en peso) Despreciable Moderada Severa Muy severa
0,00 a 0,10 0,10 a 0,20 0,20 a 2,00 más de 2,00
0 a 150 150 a 1.500 1.500 a 10.000 más de 10.000
-‐-‐ 0,5 0,45 0,45
Tipo I -‐ Tipo GU Tipo II -‐ Tipo MS Tipo V -‐ Tipo HS
-‐-‐ Fuente: ACI 201.2R
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Holcim Base Vial – Tipo LH (1/7) • Cemento empleado donde la tasa de calor generado por la hidratación debe ser minimizada. • Se utiliza en la construcción de obras de hormigón masivos y estabilización de suelos y bases por su adecuado desarrollo de resistencia.
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Holcim Base Vial – Tipo LH (2/7) Norma de ensayo GU HE MS HS MH LH aplicable Finura INEN 196 A A A A A A Cambio de longitud por autoclave, % máximo INEN 200 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 Tiempo de fraguado, método de Vicat INEN 158 Inicial, no menos de, minutos 45 45 45 45 45 45 Inicial, no menos de, minutos 420 420 420 420 420 420 Contenido de aire del mortero, en volumen, % INEN 195 C C C C C C Resistencia a la compresión, MPA, mínimo INEN 488 1 día -‐-‐ 12 -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 3 días 13 24 11 11 5 -‐-‐ 7 días 10 -‐-‐ 18 18 11 11 28 días 28 -‐-‐ -‐-‐ 25 -‐-‐ 21 Calor de hidratación INEN 199 7 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 250 (70) (60) 28 días, (kJ/kg), máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 290 (70) Expansión en barra de mortero INEN 2 529 14 días, % máximo 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 Expasión por s ulfatos (resistencia a s ulfatos) INEN 2 503 6 meses, % máximo -‐-‐ -‐-‐ 0,10 0,05 -‐-‐ -‐-‐ 1 año, % máximo -‐-‐ -‐-‐ -‐-‐ 0,10 -‐-‐ -‐-‐
Requisistos opcionales
Requisistos físicos normalizados
Tipo de cemento
Norma de ensayo aplicable Opción R. Baja reactividad con áridos reactivos INEN 867 álcali -‐ s ílice. Expansión a: 14 días, % máximo 56 días, % máximo Falso fraguado, penetración final, % mínimo INEN 875 Resistencia a la compresión INEN 488 28 días, MPa, mínimo Tipo de cemento
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GU
HE
MS
HS
MH
LH
0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 50 50 50 50 50 50 -‐-‐
-‐-‐
28,0
-‐-‐
22,0
-‐-‐
Fuente: NTE INEN 2380 © 2012 Holcim Ecuador
Holcim Base Vial – Tipo LH (3/7) Resistencias mínimas a compresión simple remendadas para suelos estabilizados con base vial por 1po de estructura Capa de suelo estabilizada Base Sub base
f´c mínima a 7 días en Mpa Pavimento Rígido Pavimento Flexible 3,5 5,2 1,4 1,9
Resistencias mínimas por 1po de suelo estabilizado con base vial Descripción Clasificación SUCS genérica del suelo
F´c mínima a F´c mínima a Rango \pico de 7 días 28 días uso de Base Vial (Mpa) (Mpa) (% en peso)
GW,GC, GP, GM, Suelos arenosos SW, SC, SP, SM y gravas
2,1
2,7
4 a 11
CL, ML
Suelos limosos
1,8
2,1
7 a 12
MH, CH
Suelos arcillosos
1,4
1,7
10 a 16
Fuente: ACI 230.1R-08 Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Holcim Base Vial – Tipo LH (4/7)
Requerimientos de cemento para varios 1pos de suelo Contenido de cemento Contenido de cemento Clasificación Clasificación Contenido de para prueba de húmedad para p ruebas de de suelos de suelos cemento*, -‐ Peso volumétrico durabilidad (ASTMD 559 AASHTO ASTM % en peso (ASTMD 558), % en peso y D 506), % en peso A -‐ 1 -‐ a
GW, GP, GM, SW, SP, SM
3 -‐ 5
5
3 -‐ 5 -‐ 7
A -‐ 1 -‐ b
GM, GP, SM, SP
5 -‐ 8
6
4 -‐ 6 -‐ 8
A -‐ 2
GM, GC, SM, SC
5 -‐ 9
7
5 -‐ 7 -‐ 9
A -‐ 3 A -‐ 4 A -‐ 5 A -‐ 6 A -‐ 7
SP CL, ML ML, MH, CH CL, CH MH, CH
7 -‐ 11 7 -‐ 12 8 -‐ 13 9 -‐ 15 10 -‐ 16
9 10 10 12 13
7 -‐ 9 -‐ 11 8 -‐10 -‐ 12 8 -‐10 -‐ 12 10 -‐ 12 -‐ 14 11 -‐ 13 -‐ 15
Fuente: ACI 230 Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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Holcim Base Vial – Tipo LH (5/7) • Bases estabilizadas con cemento: tramo de prueba Picoaza.
Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
Base granular tipo 1A Proctor 2000 kg/m3 Índice plástico: 13%
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Holcim Base Vial – Tipo LH (6/7) • Bases estabilizadas con cemento: tramo de prueba Picoaza.
Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
Dosis de Cemento 7% CBR obtenido > 100% Índice plástico final < 6%
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Holcim Base Vial – Tipo LH (7/7) • Hormigón compactado con Rodillo para Presas (HCR)
Cementos Holcim por desempeño, Centro Técnico del Hormigón, 2012-08-01
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