El cemento y sus derivados

1- obtención del cemento

https://youtu.be/JE9mxBCaSsY

El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse después de ponerse en contacto con el agua. El producto resultante de la molienda de estas rocas es llamada clinker y se convierte en cemento cuando se le agrega una pequeña cantidad de yeso para evitar la contracción de la mezcla al fraguar cuando se le añade agua y al endurecerse posteriormente. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón (en España, parte de Sudamérica y el Caribe hispano) o concreto (en México, Centroamérica y parte de Sudamérica). Su uso está muy generalizado en la construcción y la ingeniería civil.

1. Obtención y preparación de materias primas

Las canteras se explotan mediante voladuras controladas, en el caso de materiales duros como calizas y pizarras, mientras que en el caso de materiales blandos (arcillas y margas) se utilizan excavadoras para su extracción.

2. Trituración
Una vez extraído y clasificado el material, se procede a su trituración hasta obtener una granulometría adecuada para el producto de molienda y se traslada a la fábrica mediante cintas transportadoras o camiones para su almacenamiento en el parque de prehomogeneización.

3. Prehomogeneización
El material triturado se almacena en capas uniformes para ser posteriormente seleccionadas de forma controlada. La prehomogeneización permite preparar la dosificación adecuada de los distintos componentes reduciendo su variabilidad.

4. Molienda de crudo 
Estos materiales se muelen para reducir su tamaño y favorecer así su cocción en el horno.

5. Precalentador de ciclones 
La alimentación al horno se realiza a través del precalentador de ciclones, que calienta la materia prima para facilitar su cocción.

6. Fabricación del clínker: Horno 
A medida que la harina va avanzando en el interior del horno la temperatura va aumentando hasta alcanzar los 1.500ºC, produciéndose entonces las complejas reacciones químicas que dan lugar al clínker.
7. Fabricación del clínker: Enfriador 
A la salida del horno, el clínker se introduce en el enfriador, que inyecta aire frío del exterior para reducir su temperatura de los 1.400ºC a los 100ºC.

8. Molienda de clínker y fabricación de cemento 
El clínker se mezcla con yeso y adiciones dentro de un molino de cemento.

9. Almacenamiento del cemento 

El cemento se almacena en silos, separado según sus clases.

10. Envasado o expedición a granel 
El cemento se ensaca o se descarga en un camión cisterna para su transporte por carretera o ferrocarril.

2- derivados y propiedades

https://youtu.be/ewNg56iBm6M

Propiedades:

• Buena resistencia al ataque químico.
• Resistencia a temperaturas elevadas. Refractario.
• Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo.
• Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad.
• Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Propiedades físicas:

• Fraguado: Normal 2-3 horas. Similar al del cemento Portland.
• Endurecimiento: muy rápido. En 6-7 horas tiene el 80 % de la resistencia.
• Estabilidad de volumen: No expansivo.
• Calor de hidratación: muy exotérmico.Desprende rápidamente una gran cantidad de calor.
• Muy resistente a sulfatos y muy buena durabilidad y resistente a compuestos ácidos
• Buenas propiedades refractarias, aguanta 1500-1600 ºC manteniendo resistencias y propiedades físicas.
• Expuesto a condiciones de alta temperatura y alta humedad (Por ejemplo una zona costera) sufre una alteración en su composición química:

                  3CAH10=>C3AH6+2AH3+18H

Aplicaciones:

El cemento de aluminato de calcio resulta muy adecuado para:

Hormigón refractario.
Reparaciones rápidas de urgencia.
Basamentos y bancadas de carácter temporal.


Cuando su uso sea justificable, se puede utilizar en:

Obras y elementos prefabricados, de hormigón en masa o hormigón no estructural.
Determinados casos de cimentaciones de hormigón en masa.
Hormigón proyectado.


No resulta nada indicado para:

Hormigón armado estructural.
Hormigón en masa o armado de grandes volúmenes.(muy exotérmico)


Es prohibido para:

Hormigón pretensado en todos los casos.





El cemento Portland tipo I o cemento normal de uso común. Se usa en aquellas obras en las que no  se  desea una  protección especial, o  las condiciones de trabajo no involucran condiciones climáticas severas ni el contacto con sustancias perjudiciales como los sulfatos. En este tipo de cemento el silicato tricálcico (C3S) se encarga de generar una notable resistencia a edades cortas, como consecuencia, genera también la mayor cantidad de calor de hidratación. Por su parte el silicato dicálcico (C2S) se encarga de generar resistencia a edades tardías. 




El cemento tipo II se conoce como cemento Portland de moderado calor de hidratación y de moderada resistencia a los sulfatos, esto se explica por la disminución del silicato tricálcico y del  aluminato tricálcico  con  respecto al  cemento normal. El  cemento tipo  II  se  emplea en estructuras moderadamente masivas como grandes columnas o muros de concreto muy anchos, el objetivo es el de evitar que el concreto se agriete debido a los cambios térmicos que sufre durante la hidratación. También se aconseja usar este tipo de cemento en estructuras donde se requiere una protección moderada contra la acción de los sulfatos, como en cimentaciones y muros bajo tierra, donde las concentraciones de sulfatos no sean muy elevadas.




El cemento tipo III se conoce como de resistencia rápida, este tipo de cemento se usa cuando hay la necesidad de descimbrar rápido con el objeto de acelerar otros trabajos y poner en servicio la obra lo más pronto posible. La resistencia que desarrolla durante los primeros siete días es notable debido principalmente a la presencia de altos contenidos de silicato tricálcico y bajos  contenidos  del  silicato  dicálcico.  Además  de  la  composición  química,  los  cementos adquieren la propiedad de ganar resistencia rápidamente cuando la finura a la que se muele el clinker es mayor que la del cemento normal.




El  cemento  tipo  IV  o  de  bajo  calor  de  hidratación  desarrolla  su  resistencia  más lentamente que el cemento normal debido a los bajos contenidos de silicato tricálcico,por lo que el calor que desarrolla durante la etapa de fraguado es mucho menor que el del cemento normal. Se usa en la construcción de estructuras masivas como las presas de concreto, donde se requiere controlar el calor de hidratación con el objeto de evitar el agrietamiento.




El cemento tipo V o resistente a los sulfatos se emplea en todo tipo de construcciones que estarán expuestas al ataque severo de sulfatos en solución o que se construirán en ambientes industriales agresivos. Estos cementos se consideran resistentes a los sulfatos debido a su bajo contenido de aluminato tricálcico, se caracterizan por su ganancia moderada de resistencia a edades tempranas, pero al igual que el cemento de bajo calor desarrolla buena resistencia a edades tardías gracias a sus altos contenidos de silicato dicálcico.