El cemento

el

 historia del cemento 

El cemento es un material de construcción fundamental que se ha utilizado durante miles de años. Su historia se remonta a la antigüedad, con diferentes civilizaciones desarrollando sus propias versiones del material.

1940 Lanzamiento del proceso leopol (nódulo). aparece los silos de mezcla neumática para la materia cruda.

1960 Aparece el análisis químico rápido por fluorescencia de rayos-X. surgen los primeros precalentadores. 

1980 Aparecen los los separadores de alta eficiencia para  la molienda de cemento. desarrollo del proceso de precalcinación 

2000 control de emisiones en la combustión multietapa. aparición de la tecnología de molinos de cemento horizontales y de la primera prensa de rodillo para la premolineria del cemento utilización de controles automáticos para hornos de cemento.

2005 consolidación de uso de combustibles alternativos en la industria del cemento.

2010 introducción de la nanotecnología en la fabricación del cemento.


Cemento Portland

características : El cemento Portland es conocido por su capacidad de fraguado y endurecimiento bajo el agua, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones de construcción donde la resistencia y la durabilidad son críticas, como cimientos, columnas, muros, pavimentos, entre otros. 


 




 

El Clinker portland 

El clínker se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 y 1450 °C. El clínker es el producto del horno que se muele para fabricar el cemento Portland. El promedio del diámetro de las partículas (o granulometría) de un cemento típico es aproximadamente 15micrometros. Hay cuatro compuestos principales en el clínker que totalizan el 90 % o más del peso del cemento Portland.





 Cemento Portland 

proceso de fabricación 

etapa 1

quemado de una mezcla de carbonato de calcio (caliza) y uno o mas materiales que contengan silicio, aluminio y hierro (usualmente arcilla, esquistos, hemetita, arena y/u otros.

etapa 2

molienda  de este producto con aproximadamente del 2% al 5% de yeso para producir el cemento.

Cemento Portland componentes químicos 

El cemento Portland está compuesto por una variedad de compuestos químicos que determinan sus propiedades físicas y mecánicas. Los componentes químicos principales del cemento Portland incluyen:

Principales Componentes Químicos

  1. Óxido de Calcio (CaO):

    • También conocido como cal. Constituye aproximadamente el 60-67% del cemento Portland.
    • Es el principal responsable de la formación de los silicatos cálcicos, que proporcionan la mayor parte de la resistencia mecánica del cemento.

  2. Óxido de Silicio (SiO₂):

    • Representa alrededor del 17-25% del cemento.
    • Forma silicatos de calcio (alita y belita) que son esenciales para la resistencia y durabilidad del cemento.

  3. Óxido de Aluminio (Al₂O₃):

    • Constituye aproximadamente el 3-8% del cemento.
    • Forma aluminatos de calcio, que influyen en las propiedades de fraguado y endurecimiento del cemento.

  4. Óxido de Hierro (Fe₂O₃):

    • Representa alrededor del 0.5-6% del cemento.
    • Forma ferritos de calcio, que afectan las propiedades del cemento y su color.

  5. Óxido de Magnesio (MgO):

    • Constituye aproximadamente el 0.1-4% del cemento.
    • En pequeñas cantidades, contribuye a la formación de fases minerales del clinker. Sin embargo, en cantidades excesivas, puede causar expansión no deseada en el concreto.

  6. Óxido de Azufre (SO₃):

    • Representa alrededor del 1-3% del cemento.
    • Se añade en forma de yeso (CaSO₄·2H₂O) para controlar el tiempo de fraguado del cemento.

  7. Alcalis (Na₂O y K₂O):

    • Constituyen menos del 1% del cemento.
    • Pueden afectar las reacciones de expansión en el concreto si reaccionan con ciertos agregados.

Minerales Clave Formados en el Clinker

Los componentes químicos del cemento Portland se combinan en el horno de clinkerización para formar varios minerales clave que definen las propiedades del cemento:

  1. Alita (C₃S):

    • Silicato tricálcico (3CaO·SiO₂).
    • Proporciona alta resistencia inicial al cemento.

  2. Belita (C₂S):

    • Silicato dicálcico (2CaO·SiO₂).
    • Contribuye a la resistencia a largo plazo.

  3. Aluminato tricálcico (C₃A):

    • (3CaO·Al₂O₃).
    • Influye en el tiempo de fraguado y en la resistencia inicial.

  4. Ferritoaluminato tetracálcico (C₄AF):

    • (4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃).
    • Afecta el color del cemento y tiene un papel en las propiedades de fraguado y endurecimiento.

Aditivos y Componentes Menores

Además de estos componentes principales, el cemento Portland puede contener pequeñas cantidades de otros compuestos y aditivos para mejorar ciertas propiedades específicas, como la resistencia a los sulfatos, la reducción de la permeabilidad y la mejora de la trabajabilidad.






proceso de fabricación del Clinker

1. Extracción y Preparación de Materias Primas

  • Extracción: Las materias primas principales (piedra caliza y arcilla) se extraen de canteras.
  • Trituración y Molienda: Las materias primas se trituran y muelen finamente para formar la harina cruda.

2. Homogeneización

  • La harina cruda se almacena y mezcla en silos para asegurar una composición química uniforme.

3. Precalentamiento y Precalcinación

  • Precalentador de Ciclo: La harina cruda se precalienta mediante el intercambio de calor con los gases calientes del horno.
  • Precalcinador: En algunos sistemas, la descarbonatación inicial se realiza en el precalcinador.

4. Clinkerización en el Horno

  • Horno Rotatorio: La harina precalentada se introduce en un horno rotatorio a temperaturas de hasta 1450°C. Se producen reacciones químicas que transforman los materiales en clinker.

5. Enfriamiento del Clinker

  • Enfriador: El clinker caliente se enfría rápidamente para estabilizar su estructura mineralógica.

6. Almacenamiento y Transporte del Clinker

  • El clinker enfriado se almacena en silos y se transporta a las instalaciones de molienda de cemento.

7. Molienda del Clinker

  • Molienda Final: El clinker se muele finamente con yeso para producir el cemento Portland.






EL FRAGUADO
El fraguado es el proceso de endurecimiento y pérdida de plasticidad del hormigón (o mortero de cemento), producido por la desecación y recristalización de los hidróxidos metálicos procedentes de la reacción química del agua de amasado con los óxidos metálicos presentes en el clinker que compone el cemento. Este proceso se realiza en encofrado para su moldeado o adopción de forma











NORMATIVA PERUANA 
las técnicas peruanas de cales, cementos, señales de seguridad y otros resolución directoral N° 043-2016-inacal/dn lima, 29 de diciembre de 2016

Reglamento técnico sobre cemento hidráulico utilizado en edificaciones y construcciones de concreto en general exposición de motivos












TIPOS DE CEMENTO PORTLAND


  • Portland Tipo I: Uso general.
  • Portland Tipo II y Tipo II MH: Resistencia media al calor y sulfatos.
  • Portland Tipo III: Fraguado rápido para soportar altas cargas.
  • Portland Tipo IV: Para bajo calor de hidratación. 
  • Portland Tipo V: Con alta resistencia a los sulfatos.



 







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