1.- DEFINICIÓN:

El cemento es un producto artificial, que se obtiene de la transformación de una materia prima, que puede estar compuesta de una mezcla de calizas, arcillas y otros minerales, o simplemente de calizas. Esta materia prima finamente molida y homogenizada, es llevada a altas temperaturas, a través de un horno ( rotativo o vertical), de donde se obtiene un producto intermedio denominado clinker, del cual, al molerse finamente con alrededor de 5 % en peso de yeso dihidrato, se obtiene el cemento.El clinker de cemento puede definirse como el producto granulado obtenido por tratamiento térmico hasta reblandecimiento fusión parcial y sinterización de mezclas adecuadas de calizas y arcillas y, eventualmente, de arenas y minerales de hierro. El clinker es la conversión a elevadas temperaturas de mezclas de minerales naturales en una nueva escala de minerales con propiedades hidráulicas obtenidas generalmente entre 1250 y 1450° C de temperatura .El vocablo “cemento”, proviene del termino“Opus Caementitium” que utilizaron los romanos para identificar una mezcla, denominada “Concreto Romano”, que obtenían usando agregados gruesos, cal, polvo de arcilla y pusolana, la cual endurecía aun bajo el agua. Hoy, después de 2000 años de se comprueba que ya en tan remotas épocas, los romanos eran dueños de un aglomerante hidráulico de excelente calidad, que nos ha dejado como muestra los fabulosos monumentos arquitectónicos a un existentes.

2.CARACTERÍSTICAS GENERALES:El cemento, a diferencia de otros aglomerantes, es unaglomerante hidráulico porque posee la propiedad de endurecer en el aire y bajo el agua, debido a las reacciones químicas que se producen entre el agua y los silicatos y aluminatos de calcio, presentes en el cemento.Los elementos minerales principales que debe contener la materia prima son: El oxido de Calcio ( CaO ), el Bióxido de Silicio( SiO )El Oxido de Aluminio ( Al203 ), y el Oxido de Fiero ( Fe2003 ), los cuales tienen que estar relacionados entre si en proporciones pre – establecidas, con el objeto de dar determinadas características al clinker que de ellos se obtiene .Estos elementos pueden provenir de diferentes minerales, como por ejemplo: la Caliza aporta el CaO, la Arcilla aporta SiO Y el Al203, la pirita o hematita aporta el Fe203, etc; teniendo que proceder a mezclarlos previamente, o de una caliza que contenga todos los elementos en las debidas proporciones, como es el caso muy especial de la materia prima de la fabrica de Cementos Lima S.A. Ubicada en Atocongo. Como se ha indicado anteriormente, la materia prima pasa por el horno en donde, al elevarse su temperatura a 1450 ° C, se recombinan los cuatros elementos antes indicados: Oxido de Calcio, Bióxido de Silicio, Oxido de Aluminio y Oxido de Fierro,produciéndose el Clinker.Si el clinker fuera molido finamente para ser utilizado como cemento, en el momento de su mezcla con el agua fraguaría caside inmediato, no permitiendo de ésta manera, tanto su manipuleo como su instalación, Por ésta razón, en el momento de la molienda del Clinker, se le adiciona a éste, yeso dihidrato, con el objeto de retardar el tiempo de fraguado.El cemento al mezclarlo con el agua presenta un tiempo de fraguado inicial y un tiempo de fraguado final, acompañado degeneración de calor, denominado “calor de hidratación” y un aumento de volumen.

El cemento se hidrata rápidamente cuando se encuentra en contacto con el medio ambiente, por lo que es preciso, tratar de protegerlo de la humedad o usarlo lo mas rápidamente posible .El cemento presenta un grado de finura tal, que mientras más fino sean sus granos, más rápidamente se obtienen elevadas resistencias mecánicas, pero existe el peligro permanente de producirse contracciones por secado.

3. FABRICACIÓN DEL CEMENTO PÓRTLANDLa fabricación de cemento Pórtland, comprende las siguientes etapas:

3.1.EXTRACCIÓN DE LA CALIZA EN LA CANTERA:3.1.1.Perforación y Voladura.La primera operación es la perforación de los taladros en los bancos de trabajo de hasta 15 metros de profundidad .Luego se cargan con explosivos, con el denominado Anfo, y se procede a la voladura secuencial para lograr una mayor eficiencia. En la cantera de Atocongo de Cementos Lima S. A. Se extraen diariamente 12 000 toneladas de roca, de las cuales 8000 son de caliza apta para el proceso y 4 000 de material estéril que cubre parte del yacimiento.3.1.2.CARGUÍO Y ACARREODespués de realizada la voladura, siguen las operaciones de carguío y acarreo utilizando cargadores frontales de 7,6 m y camiones de 50 toneladas. Tractores de oruga del TipoD10N complementan éstas labores.REDUCCIÓN DEL TAMAÑO DE LA CALIZA Y SUHOMOGENEIZACION:Para obtener el clinker, que es el material intermedio entre la caliza y el cemento, es preciso reducir el tamaño de la caliza, extraída de la cantera, hasta polvo fino denominado crudo uniformizar su calidad y pasarlo a través del horno .Para lograrlo esto, la caliza pasa sucesivamente por la chancadora Primaria, Chancadora Secundaria y zarandas, Pre -homogeneización, molidos de crudos y silo de homogeneización.3.2.1.CHANCADORA PRIMARIA:La caliza extraída de la cantera es llevada a la chancadora primaria, que es del tipo denominado “cono”, que la tritura por presión reduciendo su tamaño de 1.5 metros hasta un mínimo de 40 Cm, depositándola en una cancha de Almacenamiento que tiene capacidad de 200 000 toneladas. Su capacidad de producción es de 1 500 toneladas por hora.3.2.2.CHANCADORA SECUNDARIA Y ZARANDASDe la cancha de la chancadora primaria, la caliza se transporta a la chancadora secundaria, dosificada según ley,en donde se reduce su tamaño de 40 Cm. A un mínimo de 18mm. La capacidad de ésta unidad es de 600 toneladas por hora .Las zarandas que existen en éste circuito, se encargan deseparar la caliza menor de 18 mm. Para enviarla a la cancha de Pre - homogeneización y los tamaños más gruesos regresan a la chancadora para terminar su proceso.3.2.3.PREHOMOGENEIZACIONLa cancha de pre - homogeneización es del tipo “circular “de 108 m. De diámetro y tiene una capacidad de 110 00toneladas. Su funcionamiento es automático. La caliza se deposita en capas sucesivas horizontales por medio de una faja telescópica apiladora que recorre un ángulo prefijado .Una vez conseguida la altura necesaria de una ruma de se pasa a preparar otra. Mientras tanto la ruma anterior es recuperada en forma perpendicular a su apilamiento ,originándose un efecto de mezcla uniforme. De allí la caliza se traslada, mediante fajas, a los silos de alimentación del Molino de Crudo.

3.2.4.MOLIENDA Y HOMOGENEIZACIONEn el Molino de Crudo se realiza la última reducción de tamaño de la caliza, 18 mm. A un estado polvoriento. El Molino de Crudo es un tubo de 4.4m. de diámetro por 15.75m. de largo, gira a razón de 15 rpm. Y en su interior se encuentra300 toneladas de bolsas de acero de diferentes tamaños. La caliza se pulveriza por el impacto de estas bolas. La capacidad de producción de este molino es de 350 a 400 toneladas por hora. El polvo producido se denomina “crudo” y es conducido por medio de fajas transportadoras al silo de homogeneización, donde se afina su calidad con el objeto de que al alimentarse al horno sea lo mas uniforme posible.

3.3.OBTENCIÓN DEL CLINKER:3.3.1.PRE – CALENTADORConsta de cuatro etapas de ciclones que se encuentran ubicados uno encima del otro, en un edificio de 70 m de alto. El crudo homogeneizado se alimenta por el extremo superior de este pre – calentador, pasando a través de los ciclones en donde se calienta por acción delos gases generados en el quemador del horno.3.3.2.HORNOEl crudo se comienza a descarbonatar en el precalentador e ingresa al horno en donde por efecto del calor generado por acción del petróleo N° 6 o del carbón, en un quemador situado en el extremo de la salida, sufre transformaciones físicas yquímicas, llegando a “clinkerizarse” a temperaturas del ordende los 1 400 a 1 500 °C, obteniéndose el producto intermediodenominado 2clinker”.El material avanza por el interior del horno, que es un tubode 5.2m. de diámetro por 85 m. De largo y que gira hasta 3rpm.; tiene una capacidad de producción de 5 000 toneladas por día.3.3.3.ENFRIADOREl clinker descargado por el horno, pasa a la tercera parte del circuito de clinkerizacion, que es el enfriador. Este consta de varias superficies escalonadas compuestas por palcas fijasy móviles alternadas, con unos pequeños orificios por donde pasa el aire que es insuflado por la parte inferior, por la acción de 9 ventiladores con le objeto de enfriar el clinker hasta alrededor de los 100 °C. En la parte final de esta unidad se encuentra una trituradora de rodillos, accionada por motores hidráulicos.

3.4.MOLIENDA DEL CEMENTOEl clinker , se transporta a una Cancha de Almacenamiento en donde termina su proceso de enfriamiento para ser posteriormente alimentado a los molinos de Cemento, conjuntamente con el yeso dihidrato .En esta etapa se obtiene finalmente el Cemento, mediante 2molinos de bolas de 4,4 m., de diámetro por 14,4 m., de largo en cuyo interior, revestido de blindajes de acero, se encuentran 300toneladas de bolas de acero de diferentes tamaños. La capacidad de cada una de estas unidades es de alrededor de 120 toneladas por hora. Los molinos, para mejorar la uniformidad del cemento, trabajan en circuitos cerrados con barrido de aire y están provistos de dos separadores centrifugados cada uno, que permiten clasificar las partículas, que salen del molino en dos grupos: a .Las que por su menor

tamaño son arrastradas por la corriente de aire y que constituyen el producto final, yb .Las más gruesas que caen por gravedad y son regresadas al molino para terminar su proceso de molienda. Los separadores están provistos de un sistema de regulación que permite ajustar los parámetros que se deseen. De esta manera, se puede ofrecer un cemento con una calidad uniforme y controlada. Finalmente, el cemento es trasladado a los silos del envase, por medio de una faja transportadora y/o un sistema de bomba neumática.3.5.ENVASE Y DESPACHO DEL CEMENTOLas materias primas que se usan para la fabricación del clinker, aportan con 4 óxidos fundamentales: SiO2 , Al2 O3, Fe2O3 y CaO, mientras que el MgO, Na2O, y K 2O, pueden considerarse como accidentales debido a su pequeño porcentaje .Por consiguiente, la composición química del clinker se presenta por medio del sistema cuaternario:CaO – SiO2– Al2O3– Fe2O3 Estos óxidos vamos a describirlos brevemente de la siguiente manera:4.1.OXIDO DE CALCIO:Se ha descrito al estudiar la cal.4.2.BIÓXIDO DE SILICIO :Se encuentra en abundancia en la naturaleza, formando parte de los silicatos, en las variedades cristalizadas cuarzo ß, tridimita r, cristobalita ß y en forma vitrea en la silicie fundida.La sílice pura o cuarzo ß, establece a la temperatura ordinaria, se transforma a 573 °C en cuarzo α, cristalizando en prismas hexagonales ( densidad: 2,65 y dureza: 2,7 ); a 870 °C se obtiene la tridimita α, de las que existen la variedad α, β y r ( densidad: 2,28 ) ya 1 470 °C se forma la cristobalita α ( densidad: 2,33 ), se funde a 1710 °C ( densidad: 2,20 ) , ocupando este cuarzo vitreo un volumen mayor que el cuarzo β.Para que el cuarzo se transforme en tridimita y cristobalita hay que calentar muy despacio, pues ordinariamente a los 1 600 °C. Forma una masa vitrea pastosa que no cristaliza al enfriarse .Aunque la Sílice sea químicamente inerte a la temperatura ordinaria ,reacciona enérgicamente con las bases, a temperaturas elevadas, formando los silicatos .El bióxido de silicio, a pesar de no unirse directamente con el aguase le considera como anhídrido, formando gases del ácido silícico que, aunque no se hayan aislado, se les puede considerar como hidratos SiO2,H2O ó SiO3H2( ácido metasilícico ), y el SiO2, 2H2O óSiO4H4( ácido ortosilícico ), aun con mas moléculas de agua y bióxido de silicio se forman compuestos muy complejos.4.3.OXIDO E ALUMINIO:Llamado también alumina, se encuentra en la naturaleza en forma de corindon incoloro, se funde a 2 505 °C,cristalizando en numerosas formas por enfriamiento. Tiene una densidad de 4 y un a dureza de 9 en la escala de Mohs.La alumina se halla combinada en la arcilla ( 2SiO2Al2O3. 2H2O ) y la eliminación de la sílice da origen a la formación de dos óxidoshidratados, el diásporo ( Al2O3. H2O ), y la hidrargirita ó gibsita ( Al2O3.3H2O ), siendo la bauxita una mezcla de ambas en diferente proporción.La alumina obtenida por precipitación forma con el agua, un gelcristalizando con el tiempo en forma de hidrargirita.La alumina no se forma al fraguar el cemento Pórtland, pero sí en el del cemento Aluminoso.4.4.OXIDO FERRICO:Es muy abundante en la naturaleza,constituyendo el mineral de hierro llamado oligisto y hematites roja.En el cemento Pórtland se encuentra en dosis pequeñas, puesprovienen de las impurezas de las arcillas, pero en los cementosaluminosos alcanzan proporciones importantes procediendo de labauxita. Este oxido da el color al cemento. Se parece a la alumina,cambiándose principalmente con la cal. Existen dos óxidos férricoshidratados

amorfos, uno de color amarillo y el otro rojizo de formula:Fe(OH)3, H2O.Estos óxidos de calcio, silicio, aluminio y hierro se combinan,formando un compuesto de tres o más elementos; pero para facilitar su estudio se les considera formados por dos, y como casi todos se hallan combinados con el oxigeno, consideraremos a los compuestos mas complicados como formados por la agrupación de los óxidos,como se hace en mineralogía al estudiar los silicatos, y en otros casos, como sales del hipotético ácido silico o alumino silicico. Así, elortosilicato calcio se le puede considerar formado por la combinación de los dos óxidos: 2CaO, SiO2, o bien SiO4Ca2, como si fuera la salcalcica del ácido ortosilicico SiO4H, que representa bien sucomposición, pero no su estructura, pues se ha comprobado, alestudiar con rayos x, que la estructura de las moléculas de lossilicatos están formados por complejos de silicio-oxigeno, en los queel silicio forma cadenas con dos átomos de oxigeno. Por otro lado,las combinaciones del silicio-oxigeno solo existen en un estado sólidoy no dan iones libres, por lo que a los compuestos de los silicatos nose los puede considerar ionizados en el agua.

4.5. SILICATOS DE CALCIO:El oxido de calcio y el bióxido de silicioreaccionan a elevada temperatura, formando los siguientescompuestos:Silicato monocálcico: ( SiO2CaO ) o metasilicato, existen dosvariedades, la α y la β, que forman el mineral llamadoWollostonita, siendo estable hasta 1 150 °C, transformándose enla variedad α, que se funde a 1 512 °C. Cristaliza en el sistemamonoclínico, es inerte hidráulicamente, el agua no le ataca masque al cabo de varios años. No se halla en el clinker del cementoPórtland.• Silicato sesquicálcico: ( SiO23CaO ) Se disocia a 1 745 °C ensilicato bicálcico y liquido, no encontrándose en el clinker decemento Pórtland, pulverizándose en parte cuando se enfríalentamente.• Silicato Bicálcico: ( SiO22CaO ) u ortosilicato, hay tres formas alotropicas: la α, estable por encima de 1 410 °C, se funde a 2130 °C y por enfriamiento se transforma en la forma β, a 1 420°C; y la forma r va acompañada de un aumento de volumen del 10%, reduciéndose a polvo espontáneamente al enfriarse a la temperatura ordinaria, apreciándose en las escorias de altos hornos y en los cementos de Pórtland ricos en este compuesto.• Silicato Tricálcico: ( SiO23CaO ) Es el principal constituyente del cemento Pórtland. Se obtiene por sinterización calentado una mezcla de carbonato cálcico y sílice a 1 400 °C. Tiene un peso especifico de 3,15, atribuyéndole las resistencias iniciales del cemento Pórtland.•Silicato Pentacálcico: ( SiO25CaO ) Se pulveriza espontáneamente por enfriamiento lento como el silicato bicálcico y las escorias. Si se enfría bruscamente y se mule es hidráulico, formándose hidrato de calcio y una masa gelatinosa o coloidal que da origen a los esferalitos, que se aprecian claramente con el microscopio electrónico.

4.6.ALUMINATOS DE CALCIO:Se forman cuatro compuestos biendefinido, los cuales son los siguientes:Aluminato mono cálcico ( Al23CaO ) Se obtiene calentado alumina y carbonato cálcico por encima de 950 °C, sefunde a 1 600 °C y se cristaliza en el sistema monoclínico. Tiene una densidad de 2,98, tiene propiedades hidráulicas,siendo el principal constituyéndose de los

cementos aluminosos.Aluminato tricálcico: ( Al2O33CaO ) Se funde a 1 535 °C,presentado propiedades hidráulicas menores que elanterior, hallándose en el cemento Pórtland; se cristalizaen el sistema cubico. En estado puro se hidrata y fraguarápidamente y contribuye al falso fraguado de los cementos.Trialuminato Pentacálcico: ( 3Al2O35CaO ) Existen en dos formas alotropicas. Se funde a 1 455 °C, encontrándose aveces en los cementos Pórtland y aluminosos; presenta fraguado rápido y menores resistencias que el aluminatomonocálcico.Pentaluminato Tricálcico: ( 5Al2O33CaO ) Se funde a 1720 °C, hallándose a veces en el cemento aluminosos.4.7. FERRITOS CALCICOS:El oxido de calcio y el oxido de hierrore accionana a gran temperatura para dar el ferrito monocálcico:Fe2O3CaO y el ferrito bicálcico: Fe2O32CaO. Se funde a 1 216 °C,no teniendo propiedades hidráulicas, hallándose en los cementosaluminosos y metalúrgicos.4.8.DISEÑO DE MEZCLA CRUDA PARA LA FABRICACIÓN DELCEMENTO:Definición de criterios para los cálculos de mezcla:Cualquier tipo de cemento tiene que estar en conformidad con las normas de calidad individuales de cada cemento de un país determinado. Las normas ( especificaciones estándar ), incluyen normalmente la especificaciones químicas para el cemento. Conjuntamente con los requerimientos físicos y los requerimientos en cuanto a resistencias garantizan su potencial de calidad conveniente para el tipo correspondiente de cemento. En cuanto a las materias primas, solo son importantes los requerimientos químicos:Especificaciones químicas del producto.Calidad del clinker y cemento.Composición de la mezcla cruda.Componentes de la materia prima.Es decir, las especificaciones del producto determinan la calidad del clinker y del cemento, la misma, que a su vez determinan la composición química del crudo y, finalmente la selección de los componentes de la materia prima. La secuencia puede ser invertida. Una configuración de materia prima, con escasa libertad en cuanto a la dosificación de la mezcla cruda,puede darle al producto la posibilidad de producir solamente un único tipo de clinker. La dosificación de las mezclas crudas para la fabricación para la fabricación de un cemento ordinario se basa en la mayoría de los casos ,en los siguientes criterios específicos:4.8.1.El contenido de MgO: 5% (máximo).4.8.2.Estándar de cal o factores de saturación de cal: SC El valor limite aproximado es:100 CaOSC = ---------------------------------------------------- = 88 - 972.8 SiO2+ 1.18 Al2O3+ 0.65 Fe2O3El estándar de cal mide el grado de formación de los compuestos cálcicos. Su variación normal, oscila entre 88 – 97, siendo el limite superior el valor que da lugar a una mayor cantidad de silicatotricálcico ( C3S ), en comparación con análogos contenidos en Al2O3y Fe2O3y es, por tanto el mas favorable para las resistencias.4.8.3.Modulo Hidráulico. MHEl valor limite aproximado es:% CaOMH = ----------------------------------------------- = 1.8 – 2.2% SiO2+ % Fe2O3+ % Al2O3El valor óptimo del modulo Hidráulico, para obtener altas resistencias, es el comprendido entre 1.8 y 2.2.Cuando este valor es inferior a 1.8, el aglomerante tiene resistencias muy

bajas y cuando el valor es superior a 2.2, el aglomerante, una vez puesto en obra, sufre al cabo de pocos días semanas un fenómeno de agrietamiento por expansión, formando grietas centrífugas.4.8.4.Modulo de Silicatos: MSEl valor limite aproximado es: % SiO2MH = ------------------------------------------= 1.8 – 3.5% Al2O3+ % Fe2O3Cuanto mas elevado sea el modulo de silicatos, dentro de su variación normal de 1.8 a 3.5, mayor contenido total de silicatos tricálcico( C3S ) y silicato bicálcico C2S ) se tendrá en el clinker o cemento, así como un mayor potencial de resistencia a cualquier plazo.4.8.5.Modulo de Fundentes: MFEl valor limite aproximado es:% Al2O2 MH = ------------------------------ = 1.5 – 2.5% Fe2O3El modulo de fundentes, es un valor que no afecta a las resistencias a largo plazo, sino tan solo a las resistencias iniciales cuando es elevado. Influye sobre la mayor o menor facilidad de clinkerizacion por suacción sobre la viscosidad de la fase liquida a lata temperatura. Al disminuir suvalor, como se consigue normalmente por una adición al crudo de 1% a 2% de Fe2O3, disminuye la temperatura de combinabilidad del clinker; en igualdad de composición deja más CaO disponible aumentando el contenido de silicatos y disminuyendo el contenido de aluminato tricálcico ( C3 A ). Este es la base para la elaboración de cementos especiales resistentes a la acción agresiva de los sulfatos, limitando el contenido de C3A, entre 3% y 5%.Cuando el M.F., es iguala 0.64, todo el oxido de aluminio forma el ferro aluminato tetracálcico ( C4AF ), en cuyo caso no cristaliza prácticamente elC3

A. Este tipo de clinker, constituye el fundamento de los cementos resistencia a los sulfatos.

4.9.SECUENCIA BASICA DE LAS REACCIONES El siguiente cuadro muestra la secuencia general de los eventos que ocurren dentro del horno de calentamiento y enfriamiento en la formación del clinker.La secuencia principal de los eventos ocurrentes y rango de temperatura en el cual tiene lugar, está representada con más detallen el siguiente cuadroque recomienda el examen petrográfico de los agregados de ambos tipos .El contenido en SO3: El contenido en anhídrido sulfúrico decide la calidad del cemento Pórtland por varios motivos :cuando su valor en porcentaje esta fuera de un estrecho margen ( entre 2 y 4 % ) afecta el tiempo de fraguado.Cuando es menor, el fraguado puede ser muy rápido, como consecuencia del escaso afecto retardador. Cuando su valor es de 6 a 10% inhibe el fraguado, no existiendo ni afecto expansivo se produce cuando el contenido en SO3excede del 4 al 4.5%, según la finura del cemento. El contenido de Cal Libre ( C. L. ): Debe ser inferior al 2%,dada la expansión de volumen que produce su hidrólisis,que provocaria un efecto destructivo. A partir de valores superiores al 2.5% pueden obtenerse ensayos en el autoclave con una expansión superior al 1%.El efecto insoluble ( R. I. )El residuo insoluble es la cantidad de material que no se disuelve en ácido clorhídrico ( HCl )al 10%. Incluso lo es el yeso, por lo que un cemento, sin adiciones de otros materiales distintos a la caliza, como son las rocas básicas, puzolanas, cuarzos, feldespatos, etc., da un valor de R. I. De alrededor de un 0.5%.Al aumentar el R. I. Disminuyen las resistencias, a no ser que esta disminución sea simultáneamente contrarrestada por la mejora de otras variables, por ejemplo ,aumentándola finura del cemento. Los tipos de cementos especiales como

puzolánicos o cenizas volantes, poseen elevados residuos insolubles.La pérdida al fuego ( P. F. ): Esta determinación analítica se verifica normalmente a la temperatura de 950 °C +/- 10°C y es a esta temperatura en la que se ha conseguido la des carbonatación del carbonato cálcico ( CO3Ca ), que eventualmente puede estar presente en el cemento y, por consiguiente, mide la cantidad de anhídrido carbónico( CO2) de los carbonatos presentes o la absorbida por meteorización, así como la cantidad de agua de hidratación incorporada al aglomerante por la misma causa. El valor de la pérdida al fuego nos da la idea del estado de meteorización de un cemento, el agua giroscópica presenten la atmósfera, adicionada al cemento puede llegar hidrolizar previamente los silicatos y por tanto, es tan necesario comprobar este valor en los cementos almacenados antes de su puesta en obra .El contenido de oxido de manganeso ( Mn3O3) y El oxido de titanio ( TiO2): El primero no tiene significación especial en las propiedades del cemento, salvo en su coloración, que tiende a ser marrón si se tienen contenidos mayores del 3%. Se ha observado que en casos donde los contenidos superan el 5% se obtiene disminución de resistencia a largo plazo .El oxido de titanio influye en la resistencia, reduciéndola para los contenidos superiores al 5%. Para contenidos menores no tiene mayor trascendencia .El contenido de P2O5: Influye como perturbador en la cristalización de las fases en cantidad que superan el 0.5%.4.10.2. COMPOSICIÓN MINEROLOGICA DEL CLINKERDEL CEMENTO PORTLAND:El análisis químico del cemento, en términos de porcentaje de óxidos, tiene poco significado en lo que respecta a las propiedades del mismo, ya que son los compuestos formados durante el proceso de fabricación por interacción de los cuatro óxidos fundamentales mencionados anteriormente, los cuales son los responsables del fraguado y resistencia del cemento hidratado. De los cuatro óxidos fundamentales: CaO, SiO2, Al2O3 y Fe2O , uno solo tiene carácter básico: el oxido de calcio( CaO ). Los otros tres se comportan como anhídridos, esdecir, con carácter ácido. Debido a ello, es fácil comprender que en el proceso de formación del clinker, las materias primas que contengan los cuatro óxidos fundamentales, formaran compuestos de cal, tales compuestos serán: silicato de calcio, aluminatos de Calcio y Ferro-Aluminatos de calcio .El oxido de calcio, por consiguiente, satura hasta un cierto limitelos componentes ácidos y para que dicha saturación tenga lugar ,las cantidades de los cuatro componentes principales han de cumplir una serie de reacciones denominadas módulos, que ya se estudio anteriormente .Es decir, la mezcla de caliza, arcilla y otros componentes han de tener una proporción conveniente de estos. Durante el proceso de cocción y a distintas temperaturas se forman unos determinados compuestos mineralógicos, unos primeros, otros después, dentro de un amplio rango de temperaturas: entre 1000 y 1450 °C, aproximadamente. Se puede considerar que el cemento se encuentra en un EQUILIBRIO CONGELADO, asumiendo que los producto senfriados producen el equilibrio existente a la temperatura de clinkerizacion.

Las mezclas de C3S y agua son menos plásticas que las del cemento Pórtland, sin embargo, la trabajabilidad se puede mejorar con adición de yeso. Silicato de Bicálcico ( C2S): Es el segundo mineral siliceo por su importancia y contenido ( 10 a 30% )que esta constituido el clinker, y que determina las características del comportamiento delas resistencias a la compresión. Presenta un tiempo de fraguado incierto, pues, el amasado fragua lentamente en un periodo de algunos días. A diferencia del silicato tricálcico, su desarrollo de

resistencias es lento en las edades iniciales, pero aumenta con el tiempo hasta una resistencia igual al del C3 S, y por lo tanto, es menor su calor de hidratación, que llega hasta 105J/gr. A los 28días. La adición de yeso no produce un cambio notable. En el intervalo entre la temperatura normal y 1500 °C existen cinco formas cristalinas del C2S. Comercialmente se le denomina belitay en el clinker representa una solución sólida del silicato bibalticoβ ( C2S – β ) y de una cantidad pequeña ( 1 a 3% ) de Al2O3,Fe2O3. MgO, Cr 2O3 y otros. Cuando el clinker caliente que salió del horno se enfría paulatinamente, a una temperatura por debajo de525 °C, el C2S – β puede transformarse en C2S – r, con la particularidad de que esta transición va acompañada del aumento de la distancia de base, es decir la estructura molecular de labelita se vuelve mas mullida. En efecto, la densidad del CS – βes igual a 3.28 grs/cm , mientras que la el C2S – r es de 2.97grs/cm3, por eso, la transición poliforme provoca un incremento del volumen absoluto de la belita aproximadamente en el 10%;como resultado, los granos del clinker se desmoronan en polvo. Podía parecer que la dispersión espontánea facilitaría la trituración del clinker, pero, por desgracia, el polvo del C2S – ratemperaturas de hasta 100 °C prácticamente no reacciona con el agua, es decir, no posee propiedades aglomerantes. Por consiguiente, es necesario impedir que la belita pase a forma r. Ala estabilización de la fase el C2S – β favorecen algunas impurezas: Al2O3, Fe2O3, MgO, Cr 2O3 y otras , que se introducen en la red cristalina en una cantidad de 1 a 3%. En calidad de un“temple” originadle la belita sirve un enfriamiento bastante rápido del clinker en dispositivos de refrigeración que se sitúan a la salida del clinker del horno. Regulando la velocidad de enfriamiento del clinker, se obtiene belita en forma de unos cristales compactos redondos con un tamaño de 0.02 a 0.05 mm.La suma entre el silicato tricálcico y el bicálcico es de alrededor de70 a 75% del total de la composición del clinker, por eso lahidratación de la alita y belita, por lo común, define laspropiedades técnicas del cemento Pórtland. El 25% restante vieneconstituido por la sustancia intermedia que llena el espacio entre los cristales de alita y belita. La sustancia intermedia esta constituida por cristales de aluminato tricálcico (C3A ), ferro-aluminato tetracálcico ( C4AF), vidrio y minerales secundarios( 12CaO.7Al2O3 y otros ).Su contenido puede variar entre 4 y 12% y en condiciones favorables de cocción se obtiene en forma de cristales cúbicos con dimensiones de hasta 0.01 a 0.015 mm, forma soluciones sólidas de composición compleja. La densidad del C3A es igual a3.04 gr/cm3; se hidrata y fragua con gran rapidez, casi instantáneo en el amasado con agua acompañado de desarrollo de calor dehidratación muy elevado, llegando hasta 1380J/gr. A los 28 días.Presenta buena plasticicidad y trabajabilidad con un amasado continuo; bajo el agua se desintegra y demorona. Se obtiene untiempo de fraguado normal al añadir yeso y puede dar lugar a la formación de un compuesto expansivo denominado Etringita,dañino para el concreto ( corrosión sulfoaluminatica ). En ausencia de yeso, la reacción del C3A con el agua es muy violenta y conduce al endurecimiento inmediato de las pastas. Su efecto en relaciona las resistencias a comprensión es a aumentarla a la edad inicial de 24 horas ( pequeña resistencia mecánica ), sin desarrollar más resistencia posteriormente.Ferro Aluminato tetracálcico ( C4Al ): Su presencia es de menor importancia en comparación a la de los anteriores compuestos mencionados, constituye en el clinker una cantidad de 4 a 15%. ElC4 AF en la sustancia intermedia del clinker representa una solución sólida de ferro – aluminatos cálcicos de diferentes composición. Sus densidades de 3.77 gr/cm3. Presenta incierta contribución a las resistencias mecánicas; se hidrata rápidamente ,por lo que presenta un fraguado en pocos minutos, no tanto como el C3A; el fraguado es acompañado de desarrollo de calor dehidratación, llegando a 495J/gr a los 28

días.Vidrio de Clinker: El vidrio del clinker esta presente en la sustancia intermedia en una cantidad de 5 a 15% y viene constituido, en fundamentalmente por CaO, Al2O3, Fe2O3,MgO ,K2O, Na2O, etc

4.10.3.CALCULO PONTENCIAL DE BOGUE SUSIGNIFICADOEl análisis químico no tiene mucho significado en la calidad del cemento. Sin embargo a partir de los análisis químicos se puede efectuar el calculo de la “Composición Potencial”del clinker, así como el índice de saturación de cal, el modulo de fundentes, el modulo hidráulico y el modulo desilicatos.Se denomina “ Calculo potencial” a las expresiones y formulas que permiten calcular la composición mineralógica a partir del análisis químico o composición centesimal delcemento. El fundamento reside en supuestos estados de equilibrio y por consiguiente, solo son aproximados .El calculo potencial mas empleado es el “calculo potencia de Bogue” con las correspondientes de Lea y Parque .Otras expresiones de Calculo Potencial es debido a Newkirk que introduce en las formulas los componentes minoritarios del cemento.

DERIVACIÓN DEL CALCULO POTENCIAL DE BOGUEEn la derivación de las ecuaciones se asume lo siguiente:No hay vidrios presentes ( material no cristalino ).Todo el SO3se combina como SO4Ca.Todo el Fe2O3 y Al2O3 se combina como C4 AF y C3A.Todo el CaO ( Excepto la cal libre y el que se combino como SO4Ca, y C3A ), se combina con el SiO2 para formar una mezcla de C2S y C3S. Para efectuar pasa a paso los cálculos se necesita también de las fórmulas de los compuestos, sus pesos moleculares y las proporciones de combinación de óxidos.

5.CLASIFICACION DE LOS CEMENTOSDe acuerdo a las normas nacionales ITINTEC y a las internacionales A.S. T. M., los cementos están clasificados en dos grandes grupos:5.1.Cementos Pórtland Comunes:La norma C – 150 de la A. S. T.M., clasifica al cemento Pórtland común en cinco tipos diferentes, de acuerdo a las proporciones relativas de los cuatro componentes mineralógicos principales y a las condiciones de uso, los cuales son:CEMENTO TIPO I O NORMAL:Este tipo para uso general. Se recomienda para construcciones normales en que no se requieren las propiedades especiales de los otros tipos. Se usa donde el concreto no va a estar expuesto al ataque de factores específicos, como a los sulfatos del suelo o del agua,o a aleaciones perjudiciales de temperatura, debido al calor generado en la hidratación. En el Perú, se fabrican los siguientes cementos tipo I: Pacasmayo, Sol, Andino, Yura yRumi,• CEMENTO TIPO II O MODERADO:Este tipo de cemento se fabrica para ser empleado en construcciones de concreto, las cuales han de estar expuestas al ataque moderado por los sulfatos ( sulfato soluble en el suelo como SO4 = 0.1 – 0.2% osulfatos en agua: 150 – 1,500 p.p.m. ) o en aquellos casos en que se requiere moderado calor de hidratación. Se caracteriza por su contenido de C3A menor del 8%. La suma de C3 S y C2S asegura una adecuada resistencia, tanto en el periodo

inicial de fraguado como en edades posteriores .Además, de las propiedades que caracteriza al cemento tipo I,estos cementos presentan menores cambios de volumen, menor tendencia a la exudación, moderada resistencia al ataque de sulfatos y menor generación de calor de hidratación. En el Perú, se fabrica únicamente el cemento Andino Tipo II.Cemento Tipo III o de rápido Endurecimiento:Este tipo del cemento permite obtener con rapidez elevadas resistencias, usualmente en una semana o menos. A los 28 días, la diferencia de resistencia con el cemento Tipo I, tiende a desaparecer. La alta resistencia inicial puede lograrse por modificaciones en la dosificación de crudos de la composición química, a fin de obtener un porcentaje mas alto de C3O; o por un incremento en la finura del cemento, dado que se obtiene una mayor área superficial, la cual expuesta a la acción del agua dará lugar a una hidratación y endurecimiento mas rápidos. Si bien, con inicial mas alta, esta principalmente expuesto a procesos de agrietamiento por contracción por secado. Igualmente, debido a los altos porcentajes de C3S yC3A, o al mayor grado de finura, la generación de calor es mas alta que en los cementos Tipo I. Este tipo de retirar los moldeso encofrandoslo mas pronto que sea posible, o cuando la estructura se debe poner en servicio rápidamente. También se puede usar en climas fríos, pues, su uso, permite reducir el periodo de curado controlado. En el Perú, no se fabrica este tipo de cemento.Cemento Tipo IV o De Bajo Calor de Hidratación:Este tipo de cemento se fabrica para ser empleado donde el grado y la cantidad de calor generado se debe reducirla mínimo, es decir,en aquellos casos en que se requiere un bajo calor de hidratación. Sus características principales son: altos porcentajes de C2S y C4 AF; lenta generación de calor; buena resistencia a la accion de los sulfatos; lento desarrollo de resistencia a la comprensión aunque a edades avanzadas alcanza los mismos valores de los otros tipos de cemento;buena resistencia al agrietamiento. Este cemento, es especialmente recomendado para ser usado en circunstancias que requieren grandes masas de concreto, como las grandes presas de gravedad, donde la elevación producida en la temperatura por el

calor generado durante el endurecimiento es un factor critico. Dada su lenta velocidad de hidratación, en general, es inadecuado para la construcción de estructuras normales, dado que requiere un curado de por lo menos 21días para obtener un adecuado desarrollo de resistencia a la compresión y al interperismo. No existe en el mercado nacional.Cemento Tipo V o Resistente a los Sulfatos:Este tipo de cemento se fabrica para ser empleado en aquellos casos en que se requiera alta resistencia a la acción de los sulfatos( sulfatos soluble en agua presnete en el suelo como: SO4=0.2 – 2% o sulfato en agua: 1,500 – 10,000 p.p.m. ), la cual se obtiene por un alto contenido de C3 A ( menor del 5% ). El contenido de silicatos cálcicos hace que este tipo de cemento tenga alta resistencia a compresión, aunque su desarrollo de resistencia aumenta más lentamente que en el cemento Tipo I.El calor generado durante la hidratación no difiere fundamentalmente del de los cementos tipo IV. Por sus características es el cemento que mas se aproxima al cemento ideal. En el Perú, existe el cemento Pacasmayo y el Cemento Andino, correspondiente a este tipo. ideal. En el Perú, existe el cemento Pacasmayo y el Cemento Andino, correspondiente a esteque a su vez se tritura hasta lograr un polvo fino. Para el calentamiento se suele emplear un horno rotatorio de más de 150 m de largo y más de 3,2 m de diámetro. Estos hornos están

ligeramente inclinados, y las materias primas se introducen por su parte superior ,ya sea en forma de polvo seco de roca o como pasta húmeda hechade roca triturada y agua. A medida que desciende a través del horno,se va secando y calentando con una llama situada al fondo del mismo.Según se acerca a la llama se separa el dióxido de carbono y la mezcla se funde a temperaturas entre 1.540 y 1.600 ºC. El material tarda unas seis horas en pasar de un extremo a otro del horno.Después de salir del horno, el clínker se enfría con rapidez y se tritura,transportándose a una empaquetadora o a silos o depósitos de almacenamiento. El material obtenido tiene una textura tan fina que el90% o más de sus partículas podría atravesar un tamiz o colador con6.200 agujeros por centímetro cuadrado.En los hornos modernos se pueden obtener de 27 a 30 kg de cemento por cada 45 kg de materia prima. La diferencia se debe sobre todo a la pérdida de agua y dióxido de carbono. Por lo general, en los hornos se quema carbón en polvo, consumiéndose unos 450 kg de carbón por cada 900 g de cemento fabricado. También se utilizan gases y otros combustibles derivados del petróleo .Para comprobar la calidad del cemento se llevan a cabo numerosas pruebas. Un método común consiste en tomar una muestra de argamasa de tres partes de arena y una de cemento y medir su resistencia a la tracción después de una semana sumergida en agua.

3.- CEMENTOS ESPECIALESMediante la variación del porcentaje de sus componentes habituales ola adición de otros nuevos, el cemento Pórtland puede adquirir diversas características de acuerdo a cada uso, como el endurecimiento rápido y resistencia a los álcalis. Los cementos de fraguado rápido, a veces llamados cementos de dureza extrarrápida ,se consiguen aumentando la proporción de silicato tricálcico omediante una trituración fina de modo que el 99,5% logre pasar unfiltro de 16.370 aberturas por centímetro cuadrado. Algunos de estos cementos se endurecen en un día como los cementos ordinarios lo hacen en un mes. Sin embargo, durante la hidratación producen mucho calor y por ello no son apropiados para grandes estructuras en las que esa cantidad de calor puede provocar la formación de grietas .En los grandes vertidos se suelen emplear cementos especiales de poco calor de fraguado, que por lo general contienen mayor cantidad de silicato dicálcico. En obras de hormigón expuestas a agentes alcalinos (que atacan al hormigón fabricado con cemento Pórtlandcomún) se suelen utilizar cementos resistentes con bajo contenido en aluminio. En estructuras construidas bajo el agua del mar se emplean normalmente cementos con un contenido de hasta un 5% de óxido dehierro, y cuando se precisa resistencia a la acción de aguas ricas en sulfatos se utilizan cementos con una composición de hasta un 40%de óxido de aluminio.

PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales: extracción y molienda de la materia prima, homogeneización de la materia prima, producción del clínker y molienda de cemento. La materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y dependiendo de la dureza y ubicación del material, el sistema de explotación y equipos utilizados varía. Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos de crudo. La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y

de allí hasta los hornos en donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500° centígrados. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas. El clínker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente

4. CONCLUSIÓN

Se evidencia que la alternativa de reaprovechamiento de esos desechos es más ventajosa pues permite la fabricación de un producto de elevada importancia social como es el caso del cemento, sin causar impactos al medio ambiente, introduciendo inclusive una reducción de las emisiones atmosféricas y economía en la reducción de recursos naturales no renovables. Es la alternativa que presenta menor impacto al medio ambiente y que mejor se encuadra en las propuestas de desarrollo sustentables ,tónica de la temática ambiental de los años 90. Utilización de catalizador de craqueo catalítico en la fabricación de cemento.www.escolar.com/article-php-sid=73.html.