Cal apagada + puzolana + agua
Cemento romano
Ceniza volcánica que a temperatura ordinaria y en
presencia de agua provocaba el fraguado de la cal apagada
Puzolana
Conglomerantes hidráulicos (naturaleza inorgánica y mineral)
finamente molidos, que convenientemente amasados con agua
forman pastas que fraguan y endurecen a causa de las reacciones
de hidratación de sus constituyentes, dando lugar a productos
resistentes y estables, al aire y/o bajo el agua.
Cementos artificiales
De la arcilla: Dióxido de sílice (SiO2) S Alúmina (Al2O3) A Óxido de hierro (Fe2O3) F De la caliza: Óxido de calcio (CaO) C Yeso (SH o bien DH) Adiciones: Subproductos y residuos sustitutivos de m. primas naturales. Por ejemplo: - Escoria de alto horno - Cenizas volantes - Humo de sílice, etc
Materias primas
El proceso tiene cuatro fases principales :
- Obtención y trituración de las materias primas.
- Homogeneización, molienda del “crudo”, y precalentamiento
- Formación de clínker en horno y enfriamiento posterior
- Molienda de clínker, mezcla de adiciones/aditivos y expedición
Fabricación de cementos artificiales
- Extracción (voladura, excavadora) y clasificación.
- Trituración hasta obtener granulometría deseada.
- Traslado y almacenamiento para homogeneización
Fabricación: Obtención y preparación de materias primas de cementos
- Almacenamiento por capas uniformes para selección
- Molturación en molinos para reducir tamaño y favorecer cocción
- Almacenamiento en silo del material crudo sin cocer (“harina”)
Fabricación. Homogeneización y molienda de crudo del cemento
Dispositivo para secado y
calentamiento hasta 1000ºC del crudo
Fabricación. Precalentador de
ciclones (vía seca)
- Tubo rotatorio donde se producen a 1500 ºC las reacciones químicas que dan lugar al clínker. - Llamas alimentadas con combustibles tradicionales o no.
Fabricación. Generación del clínker en horno
- Reducción de temperatura: de 1500 a sólo 100 ºC.
- Aire caliente recirculado hacia el horno
para gastar menos energía y no calentar
al enfriador - Salida del clínker
Fabricación: Enfriamiento de clínker
- Mezcla con yeso y adiciones en las proporciones adecuadas
dentro de un molino de cemento. - Las distintas calidades y tipos del cemento se obtienen con la
adición de materiales como escorias de alto horno, humo de
sílice, puzolanas naturales, cenizas volantes y caliza.
Fabricación. Adición de yeso y molienda de clínker
C3S Silicato tricálcico, o “ALITA” C2S Silicato bicálcico, o “BELITA” C3A Aluminato tricálcico o “CELITA” C4AF Ferritoaluminato tetracálcico o “FELITA” o “FERRITA”
(Bolas de Clinker) Fabricación de cemento común
Materia prima del cemento formada por un producto granulado
(Ø=5-25 mm) resultante de la calcinación conjunta de calizas –y/o
dolomía (~75%) y arcillas (~25%) a unas temperatura de ~1450ºC
El clínker
La caliza proporciona el constituyente…
básico (CaO 60-65%) (pH>7)
La arcilla proporciona los constituyentes
ácidos ( (pH<7) (SiO2, (15%-25%) y otros elementos secundarios (ej. Fundentes (Al2O3, 2-10% y Fe2O3 (1-5%) de impurezas.
- Silicato tricálcico (C3S = 3CaO·SiO2): ≈45-70
- Silicato bicálcico (C2S = 2CaO·SiO2): ≈10-35
- Aluminato tricálcico (C3A = 3CaO·Al2O3): ≈ 4 - 6
- Ferroaluminato tetracálcico (C4AF = 4.CaO.Al2O3.Fe2O3): ≈10-15
- Otros: Óxido de magnesio (M), óxido de calcio=cal libre(C) ≤2
Fases del clínker (I): Composición tipo (% peso):
Es el principal componente; aporta la resistencia inicial
– Calor de hidratación ch: Desprende120 cal/g a razón de 2 cal/g.h
• Silicato tricálcico (C3S = 3.CaO.SiO2)
– Aporta resistencia diferida, mayor estabilidad química y durabilidad
– Ch: Desprende 60 cal/g a razón de 1 cal/g.h
Silicato bicálcico (C2S = 2.CaO.SiO2)
- Fraguado rápido e inestable. Alta retracción
– . Responsable del fraguado muy rápido. Se regula dicho fraguado añadiendo yeso al clinker una vez obtenido.
– Ch: Desprende 207 cal/g a razón de 3 cal/g.h
Aluminato tricálcico (C3A = 3.CaO.Al2O3)
– Gris verdoso, fraguado lento. Aporta resistencia química
– Ch: Desprende100 cal/g a razón de 1 cal/g.h. Limitado en cem.blanco
Ferroaluminato tetracálcico (C4AF = 4.CaO.Al2O3.Fe2O3)
- Posible falso fraguado (sólo fragua yeso, no cemento): Solución:
Reamasar mezcla - Formación “temporal” de etringita primaria (sal de Ettringer)
CS’ (Sulfato cálcico) + C3A (Aluminato cálcico) = C3A . 3CS .·H31-32)
alrededor de silicatos del clínker
Efectos durante la hidratación
• Sulfato cálcico dihitratado (CS’H2=SO4Ca.2H2O) (3-5 % peso cemento),
también puede usarse SH, anhidrita II
• Función: Regular el fraguado evitando el fraguado instantáneo del C3A,
al retardar la hidratación de éste.
Yeso
Compuestos que se incorporan en la molienda para
reducir cantidad de clínker necesaria y/o para adaptar algunas
características físico-químicas al uso previsto del producto
conglomerado final.
Adiciones
Ayudan a dispersar el cemento
Como actúan las adiciciones fisicamente
