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CEMENTOS DEFINICIONES: Cemento Pórtland: conglomerante hidráulico que amasado con agua es capaz de fraguar y endurecer tanto en presencia de aire como en contacto con el agua adquiriendo consistencia pétrea. O producto artificial obtenido por molienda conjunta de clinker y la cantidad adecuada de regulador de fraguado. Clinker: producto que se obtiene por cocción (hasta sinterización) de una mezcla suficientemente fina y homogénea de calizas y arcillas o de materias afines de composición idónea correctamente dosificadas. Sinterización: proceso al que sometemos a los compuestos químicos que determinan el cemento Pórtland a 1400/1450ºC. Regulador de fraguado: materiales naturales o artificiales que añadidos al clinker y molidos conjuntamente con él proporciona en los cementos un fraguado que cumple con lo indicado en la regla UNE correspondiente. Utilizamos como reguladores el algéz, semihidrato, anhidrita o una mezcla de ellos. FABRICACIÓN DEL CEMENTO DE BASE PORTLAND: Materias primas: la materia prima es la mezcla de rocas calizas y arcillas. CaCO +900ºC------ CO2+CaO SiO .Al O .H2O+1000ºC-------- SiO +Al O +FeO Esquema general de la fabricación de los cementos de base Pórtland. 1.Trituración y molienda: para que se produzca una cocción del crudo de forma adecuada es necesario que el tamaño de las partículas sea inferior a 0,2mm. Este tamaño se consigue en dos fases: 1ª fase-tamaño entre 80 y 20mm. 2ª fase-tamaño inferior a 0,2mm. 2. Dosificación de materias primas: en la práctica, la composición del crudo se designa y caracteriza mediante relaciones denominadas "índices" si es la relación de componentes ácidos con relación a los básicos o "módulos" si es al revés. Para el cálculo de contenido óptimo de cal del crudo se usaba el modulo hidráulico. En la actualidad se utiliza más el Standard de cal: Con esta formula no queda cal libre. La relación entre sílice y alúmina más ferritos se mide con el módulo silíceo: La relación entre la alúmina y el óxido férrico se mide en el modulo de fundentes: 3.mezcla y homogenización: antes de proceder a la molienda última del crudo se procede a realizar la mezcla de calizas, arcillas y otros correctores, se disponen unos silos donde se insufla aire a baja presión por la parte inferior para conseguir dicha homogeneización. Ya esta el crudo, que es la mezcla suficientemente fina y homogénea de materias primas calizas y arcillas. 4. clinkerización: El horno rotatorio permite la utilización de cualquier tipo de combustible y su utilización tanto para vía seca como para vía húmeda. La capacidad de producción de estos hornos está del orden de 5.000 T/día. . SECADO DEL CRUDO (hasta los 350º): se elimina el agua libre. . CALENTAMIENTO (550-900º) Se elimina el agua químicamente combinada de las arcillas y se descompone el MgCO (impureza de la caliza) . CALCINACION (900-1200º) Se descompone la caliza en dióxido de carbono y en óxido cálcico y comienza a reaccionar con los distintos óxidos de la arcilla formándose primero los compuestos de menor contenido en cal: SILICATO BICÁLCICO(C S) Y FERRITO ALUMINATO TETRACÁLCICO(C FA) . REACCIONES EXOTÉRMICAS(1200-1300º) aumento de la temperatura. Se produce una fase sólida con la formación de SILICATO TRICÁLCICO Y ALUMINATO TRICÁLCICO. . SINTERIZACIÓN O CLINKERIZACIÓN(1300-1450º) se produce la fase líquida. En esta fase continúa formándose el SILICATO TRICÁLCICO. . ENFRIAMIENTO(1450-100º) Según se va enfriando el material aparecen unos nódulos esféricos de clinker, el enfriamiento debe ser lo mas rápidamente posible dado que de otra forma el silicato tricálcico se puede descomponer en silicato bicálcico y cal libre, este último no es deseable por su nocividad. Un enfriamiento brusco facilita la molienda del clinker y da mayor estabilidad de volumen al cemento. La atmósfera del horno debe ser oxidante. Aparte de las ya citadas también se producirán las siguientes reacciones: La alúmina se combina con el ferrito y la cal formando el Ferrito Aluminato Tetracálcico, facilita la sinterización ya que actúa como un verdadero fundente. En caso de agotarse el ferrito se formara aluminato tricálcico, indeseable en el cemento. En el caso de agotarse la alúmina y existir ferritos se formará el ferrito bicálcico. La existencia de cal libre es perjudicial en el cemento al igual que la magnesia. 5. molienda de clínker y adiciones: para reducir los nódulos de clínker a estado pulverulento se utilizan molinos tubulares. Se añade como regulador de fraguado el aljez o piedra e yeso en una proporción del 3 al 5% pudiendo usar también hemihidrato, anhidrita o mezcla de los tres. También se añade en algunos tipos de cementos las escorias de horno alto, humo de sílice, puzolanas naturales, cenizas volantes silíceas o cálcicas, esquistos calcinados o piedra caliza. COMPOSICIÓN POTENCIAL DEL CLINKER DE CEMENTO PORTLAND. FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DEL CEMENTO PORTLAND. Para analizar la hidratación del cemento con facilidad se divide convencionalmente en dos fases a las que se conoce como Fraguado y Endurecimiento. El fraguado se caracteriza por el paso de la pasta del estado fluido al estado sólido. El endurecimiento se caracteriza como un progresivo desarrollo de resistencias mecánicas, comienza cuando acaba el Fraguado y su duración es de varios años. Teoría actual sobre el fraguado y el endurecimiento. La pasta de cemento recién amasada, está constituida por la mezcla íntima de granos de cemento anhidro, agua y generalmente aire ocluido. En el grano de cemento anhidro penetra lentamente el agua. Disolviendo e hidratando los aluminatos, silicatos y ferritos. Estas partículas de cemento hidratado rodeadas de agua fuertemente unidas entre ellas por adsorción forman el GEL. HERMANS, definió los geles como los cuerpos que satisfacen las siguientes condiciones: -son sistemas dispersos coherentes, de naturaleza coloidal de al menos dos componentes. -presenta las características mecánicas propias de los estados sólidos. -la fase dispersante y la dispersa se distribuyen uniformemente a través de todo el sistema. Las partículas de la fase dispersa pueden ser cristalinas o amorfas pero deben ser capaces de adherirse para formar un armazón abierto e irregular en el que se embeban las moléculas de la fase dispersante. El GEL del cemento hidratado en su fase líquida presenta TIXOTROPÍA, esto quiere decir que su estructura se puede destruir mecánicamente pero se vuelve a formar con el reposo, y es debido a que las fuerzas de cohesión son débiles pero existen un gran número de puntos de unión. En el cemento Pórtland el gel formado es esencialmente de TOBERMORITA, que es el gel formado por silicatos cálcicos hidratados complejos, en el caso del cemento Pórtland en un 75%. HIDRATACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL CEMENTO PORTLAND: En la hidratación tienen lugar procesos como: -reacciones químicas de hidratación y de hidrólisis. -procesos de disolución y cristalización. -procesos de ligazón debidos a las fuerzas de adherencia entre partículas. En el fraguado y endurecimiento influyen en la hidratación las siguientes variables: -temperatura del agua de amasado. -temperatura ambiente. -superficie específica del cemento, etc. SILICATO TRICÁLCICO: es el componente que aporta las resistencias iniciales importantes y continuadas por bastante tiempo. A los 28 días se ha hidratado un 60%. En la hidratación de este componente se forman silicatos cálcicos hidratados complejos, denominado TOBERMORITA e hidróxido de calcio, llamado PORTLANDITA. SILICATO BICÁLCICO: Aporta poca resistencia inicialmente pero notables a partir de 28 días. A los 28 días se ha hidratado un 20%. En la hidratación de este componente se forman silicatos cálcicos hidratados complejos(TOBERMORITA) e hidróxido cálcico, desprendiendo menos portlandita que el silicato tricálcico. ALUMINATO TRICÁLCICO: debido a su rápida hidratación se añade al clínker regulador de fraguado en forma de aljez, hemihidrato, anhidrita o mezcla de los tres. Formando al hidratarse trisulfuroaluminato tricálcico, producto denominado ETTRINGITA. FERRITO ALUMINATO TETRACÁLCICO: tiene una acción débil y poco definida en el fraguado del cemento. CAL Y MAGNESIA LIBRE: La existencia de estos compuesto en proporciones superiores al 2% originan baja de resistencias por el aumento de volumen que producen al hidratarse. OXIDO DE SODIO Y OXIDO DE POTASIO: Son álcalis, su existencia en el cemento no es deseada ya que pueden reaccionar con los áridos de tipo ópalos, dacitas o dolomías originando compuestos fuertemente expansivos en el hormigón. TRIÓXIDO DE AZUFRE: No es deseado ya que en presencia de agua forma ácido sulfúrico que puede reaccionar con la portlandita formando sulfato cálcico y este, a su vez, reaccionar con el aluminato tricálcico originando ettringita, que es un compuesto expansivo que destruye el hormigón ya fraguado. PÉRDIDA POR CALCINACIÓN. Se designa así a aquellas sustancias que se eliminan al calcinar el cemento a una temperatura de 975º±25ºC hasta masa constante. Los únicos elementos que se podrán eliminar son: -el agua combinada del aljez. -el agua correspondiente a la humedad que pudiera haber absorbido el cemento. - el CO . -adulteración con materiales calizos. RESIDUO INSOLUBLE. Se trata de nombrar aquellos materiales no atacados por el ClH(ácido clorhídrico). Con este ensayo lo que se trata de determi

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