Cemento PortlandElcemento Portlandes
unconglomeranteocementohidrulico que cuando se mezcla conridos,
agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad
de conformar una masa ptrea resistente y duradera
denominadahormign. Es el ms usual en laconstrucciny es utilizado
como aglomerante para la preparacin del hormign
(llamadoconcretoenHispanoamrica). Como cemento hidrulico tiene la
propiedad defraguary endurecer en presencia de agua, al reaccionar
qumicamente con ella para formar un material de buenas propiedades
aglutinantes.Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor
Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las
rocas que se encuentran en laisla de Prtland, en el condado
deDorset. A diferencia de lo que muchos creen, su origen no est
relacionado conPortland,Oregn,EE. UU..ndice[ocultar] 1Fabricacin
del cemento Portland 1.1Reacciones de formacin del clnker
1.2Reacciones de hidratacin 1.3Funcin del yeso 1.4Mdulos 1.5El
proceso explicado grficamente 2Cementos Portland especiales 3Tipos
de cementos Portland 4Etapas de la fabricacin del cemento
5Cualidades del cemento 6Referencias 7Bibliografa 8Enlaces
externosFabricacin del cemento Portland[editar]La fabricacin del
cemento Portland se da en tres fases: preparacin de la mezcla de
las materias primas produccin delclinker preparacin delcemento.Las
materias primas para la produccin del portland son minerales que
contienen: xido de calcio(44%), xido de silicio(14,5%), xido de
aluminio(3,5%), xidos de hierro(3%) xido de manganeso(1,6%).La
extraccin de estos minerales se hace en canteras, que
preferiblemente deben estar prximas a la fbrica. Con frecuencia los
minerales ya tienen la composicin deseada; sin embargo en algunos
casos es necesario agregararcilla, o biencarbonato de calcio, o
bien minerales de hierro,bauxita, u otros minerales residuales de
fundiciones.
Esquema de unhorno.La mezcla es calentada en unhornoespecial,
con forma de un gran cilindro (llamadokiln) dispuesto casi
horizontalmente, con ligera inclinacin, que rota lentamente. La
temperatura aumenta a lo largo del cilindro hasta llegar a unos
1400C, que hace que los minerales se combinen pero sin que se
fundan o vitrifiquen.En la zona de menor temperatura, elcarbonato
de calcio(calcreo ocaliza) se disocia enxido de calcioydixido de
carbono(CO2). En la zona de alta temperatura el xido de calcio
reacciona con los silicatos y formasilicatos de calcio(Ca2Si y
Ca3Si). Se forma tambin una pequea cantidad de aluminato triclcico
(Ca3Al) y ferroaluminato tetraclcico (Ca4AlFe). El material
resultante es denominadoclnker. Elclnkerpuede ser conservado
durante aos antes de proceder a la produccin delcemento, con la
condicin de que no entre en contacto con elagua.1La energa
necesaria para producir elclnkeres de unos 1700juliosporgramo, pero
a causa de las prdidas de calor el valor es considerablemente ms
elevado. Esto comporta una gran demanda de energa para la produccin
del cemento y, por tanto, la liberacin de gran cantidad dedixido de
carbonoen la atmsfera, un gas deefecto invernadero.Para mejorar las
caractersticas del producto final al clnker se agrega
aproximadamente el 2% deyeso(aljez) y la mezcla es molida
finamente. El polvo obtenido es el cemento preparado para su uso.El
cemento obtenido tiene una composicin del tipo: 64%xido de calcio
21%xido de silicio 5,5%xido de aluminio 4,5%xidos de hierro
2,4%xido de magnesio 1,6%sulfatos 1% otros materiales, entre los
cuales principalmenteagua.Cuando el cemento Portland se mezcla con
agua se obtiene un producto de caractersticas plsticas con
propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece
progresivamente durante un perodo de varias semanas hasta adquirir
suresistencia caracterstica. El endurecimiento inicial es producido
por la reaccin delagua,yesoy aluminato triclcico, formando una
estructura cristalina de calcio-aluminio-hidrato, estringita y
monosulfato.El sucesivo endurecimiento y el desarrollo de fuerzas
internas de tensin derivan de la reaccin ms lenta del agua con
elsilicato triclcicoformando una estructura amorfa llamada
calcio-silicato-hidrato. En ambos casos, las estructuras que se
forman envuelven y fijan los granos de los materiales presentes en
la mezcla. Una ltima reaccin produce el gel deslice(SiO2). Las tres
reacciones generan calor.Con el agregado de materiales particulares
al cemento (carbonato de calcio (calcreo)) ocal) se obtiene
elcemento plstico, que fragua ms rpidamente y es ms fcilmente
trabajable. Este material es usado en particular para el
revestimiento externo de edificios.La calidad del cemento Portland
deber estar de acuerdo con la normaASTMC 150.En el 2004, los
principales productores mundiales de cemento de Portland
fueronLafargeenFrancia,HolcimenSuizayCemexenMxico. Algunos
productores de cemento fueron multados por
comportamientomonopolstico.Reacciones de formacin del
clnker[editar]Las reacciones de la formacin del clnker, por fases
de temperatura, son:de 1000 a 1100C3 CaO + Al2O3 3 CaOAl2O32 CaO +
SiO2 2 CaOSiO2CaO + Fe2O3 CaOFe2O3de 1100 a 1200CCaOFe2O3+ 3
CaOAl2O3 4 CaOAl2O3Fe2O3de 1250 a 1480C2 CaOSiO2+ CaO 3 CaOSiO2La
composicin final ser: 51% CaOSiO2 26% CaOSiO 11% CaOAl2O3 12%
CaOAl2O3Fe2O3Reacciones de hidratacin[editar]Las reacciones de
hidratacin, que forman elproceso de fraguadoson:6 CaOSiO2+ (x+3)
H2O 3 CaO2SiO2xH2O + 3 Ca(OH)24 CaOSiO2+ (x+1) H2O 3 CaO2SiO2xH2O +
Ca(OH)26 CaOAl2O3+ (x+8) H2O 4 CaOAl2O3xH2O + 2 CaOAl2O38H2O3
CaOAl2O3+ 12 H2O + Ca(OH)2 4 CaOAl2O313H2O4 CaOAl2O3Fe2O3+ 7 H2O 3
CaOAl2O36H2O + CaOFe2O3H2OEstas reacciones son todasexotrmicas. La
msexotrmicaes la hidratacin de CaOAl2O3, seguida de la de CaOSiO2,
y luego CaOAl2O3Fe2O3y finalmente CaOSiO2.Funcin del
yeso[editar]Elyeso, oaljez, se agrega generalmente al clnker para
regular el fraguado. Su presencia hace que el fraguado se concluya
aproximadamente en 45 minutos. El yeso reacciona con el aluminato
triclcico para formar una sal expansiva llamada 'estringita'.3
CaOAl2O3+ 3 CaSO42H2O + 26 H2O
3CaOAl2O33CaSO432H2OMdulos[editar]Los mdulos son valores
caractersticos de cada cemento o cal, que permiten conocer en qu
relacin se encuentran, porcentualmente, los diversos componentes en
el producto final. Para el cemento Portland se tiene:Mdulo
hidrulico
Mdulo de silicatos
Mdulo silcico
Mdulo de almina
El proceso explicado grficamente[editar]Cementos Portland
especiales[editar]Loscementos Portland especialesson los que se
obtienen de la mismo modo que el cemento Portland normal, pero
tienen caractersticas diferentes a causa de variaciones en el
porcentaje de los componentes que lo conforman.Tipos de cementos
Portland[editar] TIPO I:cemento de uso general, no se requiere de
propiedades y caractersticas especiales TIPO II: Resistente ataque
moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberas de drenaje
(muros de contencin, pilas, presas) TIPO III: Altas resistencias a
edades tempranas, a 3 y 7 das TIPO IV: Muy bajo calor de hidratacin
(Presas) TIPO V: Muy resistente accin de los sulfatos (Plataforma
marina)Etapas de la fabricacin del cemento[editar] Explotacin de
materias primas: consiste en la extraccin de las piedras calizas y
las arcillas de los depsitos o canteras, las cuales dependiendo de
sus condiciones fsicas se hacen con los diferentes sistemas de
explotacin; luego el material se transporta a la fbrica. Preparacin
y clasificacin de las materias primas: una vez extrados los
materiales, en la fbrica se reduce el tamao de la caliza siguiendo
ciertas especificaciones dada para la fabricacin. Su tamao se
reduce con la trituracin hasta que su tamao oscile entre 5 y 10mm.
Homogeneizacin: consiste en mezclar las arcillas y calizas, que ya
han sido trituradas. Se lleva a cabo por medio de bandas
transportadoras o molinos, con el objetivo de reducir su tamao
hasta el orden de dimetro de medio milmetro. En esta etapa se
establece la primera gran diferencia de los sistemas de produccin
del cemento, (procesos hmedos y procesos secos). Clinkerizacin:
consiste en llevar la mezcla homogeneizada a hornos rotatorios a
grandes temperaturas, aproximadamente a 1450C. En la parte final
del horno se produce la fusin de varios de los componentes y se
forman grnulos de 1 a 3 cm de dimetro, conocidos con el nombre de
clnker. Enfriamiento: despus que ocurre el proceso de clinkerizacin
a altas temperaturas, viene el proceso de enfriamiento que consiste
en una disminucin de la temperatura para poder trabajar con el
material. Este enfriamiento se acelera con equipos especializados.
Adiciones finales y molienda: una vez que el clnker se ha enfriado,
se prosigue a obtener la finura del cemento, que consiste en moler
el clnker. Despus se le adiciona yeso con el fin de retardar el
tiempo de fraguado. Empaque y distribucin: esta ltima etapa
consiste en empacar el cemento fabricado en sacos de 50 kilogramos,
(en Uruguay, desde abril del 2008 las bolsas que contienen
cualquier materia prima, sea portland, harina , etc. no puede
superar los 25kg) teniendo mucho cuidado con diversos factores que
puedan afectar la calidad del cemento. Luego se transporta y se
distribuye con cuidados especiales.Cualidades del cemento[editar]
Resistencia la resistencia a la compresin es afectada fuertemente
por la relacin agua/cemento y la edad o la magnitud de la
hidratacin. Durabilidad y flexibilidad: ya que es un material que
no sufre deformacin alguna. El cemento es hidrulico porque al
mezclarse con agua, reacciona qumicamente hasta endurecer. El
cemento es capaz de endurecer en condiciones secas y hmedas e
incluso, bajo el agua. El cemento es notablemente moldeable: al
entrar en contacto con el agua y los agregados, como la arena y la
grava, el cemento es capaz de asumir cualquier forma
tridimensional. El cemento (y el hormign o concreto hecho con l) es
tan durable como la piedra. A pesar de las condiciones climticas,
el cemento conserva la forma y el volumen, y su durabilidad se
incrementa con el paso del tiempo. El cemento es un adhesivo tan
efectivo que una vez que fragua, es casi imposible romper su enlace
con los materiales tales como el ladrillo, el acero, la grava y la
roca. Los edificios hechos con productos de cemento son ms
impermeables cuando la proporcin de cemento es mayor a la de los
materiales agregados. El cemento ofrece un excelente aislante
contra los ruidos cuando se calculan correctamente los espesores de
pisos, paredes y techos de concreto.Referencias[editar]1. Volver
arribaAntecedentes Tcnicos, Asociacin de Fabricantes de Cemento
Portland, ArgentinaBibliografa[editar]Gom, Fernando (1979).Cemento
portland y otros aglomerantes, El. Barcelona: Tcnicos Asociados,
S.A. /ISBN 84-7146-192-7.Enlaces externos[editar]Investigacin y
publicaciones del Dr Ferran Goma sobre Qumica del cemento Prtland y
otros aglomerantes.Categora: CementoMen de navegacin Crear una
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