CEMENTO PORTANDFue inventado en 1824 en Inglaterra por el
constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en
aspecto con las rocas que se encuentran en laisla de Prtland, en el
condado deDorset. A diferencia de lo que muchos creen, su origen no
est relacionado conPortland,Oregn,EE. UU.Elcemento Portlandes
unconglomeranteocementohidrulico que cuando se mezcla conridos,
agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad
de conformar una masa ptrea resistente y duradera
denominadahormign. Es el ms usual en laconstrucciny es utilizado
como aglomerante para la preparacin del hormign
(llamadoconcretoenHispanoamrica). Como cemento hidrulico tiene la
propiedad defraguary endurecer en presencia de agua, al reaccionar
qumicamente con ella para formar un material de buenas propiedades
aglutinantes.FABRICACIONPREPARACIN DE LAS MATERIAS PRIMAS
La primera etapa en la fabricacin del cemento la constituye la
extraccin, de las canteras, de las materias primas y su mezclado
con agua para asegurar su mezcla ntima. Hay una diferencia en el
proceso segn se utilice piedra caliza o greda, lo cual puede
ocurrir, dependiendo de cual material est disponible o sea ms
barato. Ambas sustancias son qumicamente iguales (carbonatos de
calcio) pero sus propiedades fsicas difieren ligeramente. De ah que
tambin su procesamiento sea ligeramente diferente.
Cantera de Piedra CalizaEn el caso de la greda, se la transforma
en pequeas partculas en molinos especiales. Se la mezcla con agua y
arcilla, y el barro es filtrado para eliminar toda partcula gruesa,
que es retirada, molida en un molino de bolas y devuelta a la
corriente principal. La piedra caliza, una vez sacada de la
cantera, es molida finamente y mezclada con arcilla y agua, y el
barro resultante pasado por un molino de bolas que vuelve a
molerlo.Desde este momento el proceso es siempre el mismo, as se
haya empleado caliza o greda. El barro es llevado a grandes
depsitos donde se lo revuelve continuamente.
FORMACIN DEL CLINKER
El barro mencionado no es sino una simple mezcla hmeda de los
ingredientes bsicos. Ahora se lo transfiere a un largo horno
rotativo donde sufrir varios cambios qumicos y emerger como
clinker. En la primera etapa se produce el secado por evaporacin de
toda el agua. La mezcla sigue su avance a lo largo del horno (largo
tubo de acero de unos 130 m. de longitud) aumentando cada vez ms su
temperatura.Los cambios qumicos que tienen lugar son muy complejos
y no del todo comprendidos an. Parece probable que cuando la
arcilla, que es un silicato de aluminio, es calentada, primero se
deshidrata al tiempo que el carbonato de calcio del yeso o de la
caliza pierde bixido de carbono para dar cal viva, exactamente
igual a lo que ocurre en un horno de cal.A medida que estas
sustancias se aproximan al extremo del horno se ponen al rojo
blanco (su temperatura es de unos 2.500 G.) y entran en nuevas
combinaciones qumicas que dan por resultado el clinker, sustancia
vitrificada que contiene xidos de calcio, aluminio y silicio que se
unen en compuestos tales como el silicato triclcico (3CaO Si02) y
aluminato triclcico (3CaOAl2O3).
ClinkerEl horno rotativo posee una ligera pendiente para que los
materiales avancen fcilmente a lo largo de l. La altsima
temperatura del extremo se obtiene quemando algn combustible, que
en nuestro caso hemos supuesto sea carbn finamente pulverizado,
aunque puede utilizarse petrleo o gas natural. Un horno rotativo
produce algo as como 500 toneladas de clinker cada 24 horas y
consume unos 400 Kg. de carbn o su equivalente por cada tonelada de
cemento.
Antes de que abandone el horno el clinker incandescente es
enfriado, lo que puede hacerse mediante aire fro, mientras cadenas
de acero colgadas en su interior ayudan a extraer el calor. Al
igual que en todas las otras etapas, se hacen peridicamente ensayos
para, comprobar la calidad del producto final.DEL CLINKER AL
CEMENTO
A continuacin el clinker es almacenado hasta que se lo necesite
para molerlo. Antes y durante la molienda se agrega una determinada
cantidad de yeso (sulfato de calcio), el cual sirve para ajustar la
velocidad de fraguado del cemento despus que se le agrega agua.En
los molinos las piedras de clinker son finamente pulverizadas.
Luego el polvo es llevado mediante bombas neumticas a grandes
silos, listo para ser retirado. Para su uso suele embolsrselo, en
bolsas de papel o de arpillera, de 50 Kg. de capacidad.
COMPOSICIONEl clinker posee un aspecto de polvo color gris
verdoso cuyo peso especfico oscila entre 3,05 y 3,15. Al ser
amasado con agua se solidifica. Se dice entonces que el cemento
fragua. El fraguado dura alrededor de una hora, y una vez terminado
la resistencia del cemento aumenta en forma lenta y progresiva. El
proceso de endurecimiento dura meses y aos pero a! cabo de los 28
das de terminado el fraguado, el material alcanza un 70 por ciento
de la mxima resistencia que adquiere durante su vida til.Durante el
tiempo que dura el fraguado se protege el material del viento y del
sol para evitar un desecamiento excesivamente rpido. Con este fin
se lo moja peridicamente. Si una vez iniciado el fraguado se agrega
agua a la masa se hace difcil el endurecimiento. Por ello, nunca se
prepara mayor cantidad de pasta que la utilizable inmediatamente.
La temperatura a que se realiza el fraguado influye en la
resistencia y, sta disminuye si sufre los efectos de una helada.De
acuerdo con el tiempo de fraguado, dos son los tipos de cemento ms
usuales. Son los cementos de fraguado lento y los de fraguado
rpido. Los de fraguado lento son los empleados normalmente por su
resistencia mayor y su mejor manuabilidad. El yeso retarda el
proceso de fraguado. Los cementos de fraguado rpido son utilizados
en obras hidrulicas.El fro y el calor hacen variar muy poco el
volumen del cemento portland pero existe un excedente en las
proporciones de contenido de cal o yeso o, si la mezcla es
defectuosa, se produce una variacin de volumen fuera de lo normal
que se manifiesta mediante grietas de expansin.Un factor que incide
preponderantemente sobre la resistencia es el tamao de las
partculas que lo constituyen. Al disminuir el tamao de las
partculas crece la resistencia. Cuando las partculas son
excesivamente pequeas el efecto se invierte, disminuyendo la
resistencia. Por estas razones se determina la composicin
granulomtrica de los cementos mediante tamices que responden a
normas establecidas por institutos y sociedades especializadas en
investigaciones sobre cemento.
MECANISMO DE HIDRATACION
TIPOS DE CEMENTO PORTLAND Y SUS APLICACIONESEn el mundo existen
una gran variedad de tipos de cementos
La norma ASTM especifica:
-8 tipos de cemento Prtland, ASTM C150: I, IA, II, IIA, III,
IIIA, IV, V.-6 tipos de cemento hidrulico mezclado, ASTM C595: IS,
IP, P, I(PM), I(SM), S.Tipo IS.- Cemento Prtland con escoria de
alto hornoTipo IP.- Cemento Prtland con adicion Puzolanica.Tipo P.-
Cemento Prtland con puzolana para usos cuando no se requiere alta
resistencia inicial. Tipo I (PM).- Cemento Prtland con Puzolana
modificado.Tipo I (SM).- Cemento portland con escoria,
modificado.Tipo S.- Cemento con escoria para la combinacion con
cemento Portland en la fabricacin de concreto y en combinacion con
cal hidratada en la fabricacin del mortero de albailera.-3 tipos de
cemento para mampostera, ASTM C91: N, M, S.
TIPO I, cemento comn, para usos generales, es el que ms se
emplea para fines estructurales cuando no se requieren de las
propiedades especiales especificadas para los otros cuatro tipos de
cemento.se dan diferentes caractersticas para los cementos Tipo
I.ESPECIFICACIONESNorma BolivianaNB011NormaEspaolaUNE 80-301
Tipo II
Categora resistente4045
Composicin
clinker %95-10095-99
componentes adicionales%0 a51 a5
Requerimientos Qumicos
Perdidasporcalcinacin,% Mx.5,05,0
Residuo insoluble, % Mx.3,05,0
Trixidodeazufre, % Mx.3,54,5
Oxido de magnesio, % Mx.6,0-
Requerimientos Fsicos
Resistencia ala compresin,Mpa
Mnima a los:3 das17,0-
7 das25,030,0
28 das40,045,0
Fraguado Vicat
Mnimo inicial,Minutos4560
Mximo final, Horas1012
Superficieespecifica mnima, cm2/g2600-
Expansin
Autoclave, % mximo0,8-
Le Chatelier,mm mx.1010
ESPECIFICACIONES QUMICAS PARA LOS CEMENTOS TIPO
ICARACTERSTICASQUMICAS(NB 061)TIPO DE CEMENTO
IIPIFP
Perdida porcalcinacin (%mx.)5778
Residuo insoluble (% mx.)3-5-
Trixidodeazufre(S03) (% mx.)3,5444
Oxido de magnesio (MgO) (% mx.)6666
Puzolanicidad 8 o 15 das--->0
TIPO II, cemento modificado para usos generalesy se emplea
cuando se prev una exposicin moderada al ataque por sulfatos o
cuando se requiere un moderado calor de hidratacin. Estas
caractersticas se logran al imponer limitaciones en el contenido de
C3A y C3S del cemento. El cemento tipo II adquiere resistencia con
ms lentitud que el tipo I; pero a final de cuentas, alcanza la
misma resistencia. Este tipo de cemento se usa en el hormign
expuesto al agua de mar.
TIPO III, cemento de alta resistencia inicial, recomendable
cuando se necesita una resistencia temprana en una situacin
particular de construccin. Este cemento se obtiene por un molido ms
fino y un porcentaje ms elevado de C3A y C3S. El hormign tiene una
resistencia a la compresin a los 3 das aproximadamente igual a la
resistencia a la compresin a los 7 das para los tipos I y II y una
resistencia a la compresin a los 7 das casi igual a la resistencia
a la compresin a los 28 das para los tipos I y II. Sin embargo, la
resistencia ltima es ms o menos la misma o menor que la de los
tipos I y II.
Dado que el cemento tipo III tiene un gran desprendimiento de
calor, no se debe usar en hormigones masivos. Con un 15% de C3A
presenta una mala resistencia a los sulfatos. El contenido de C3A
puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada a los
sulfatos o a 5% cuando se requiere alta resistencia.
TIPO IV. Cemento de bajo calor de hidratacin. Los porcentajes de
C2S y C4AF son relativamente altos; El bajo calor de hidratacin en
el cemento tipo IV se logra limitando los compuestos que ms
influyen en la formacin de calor por hidratacin, o sea, C3A y C3S.
Dado que estos compuestos tambin aportan la resistencia inicial de
la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana
resistencia con lentitud. Este cemento se usa para estructuras de
hormign masivo, con bajas relaciones superficie/volumen. Requiere
mucho ms tiempo de curado que los otros tipos.
TIPO V. Cemento resistente a los sulfatos. La resistencia al
sulfato se logra minimizando el contenido de C3A (5%), pues este
compuesto es el ms susceptible al ataque por sulfatos.
Este tipo se usa en las estructuras expuestas a los sulfatos
alcalinos del suelo o del agua, a los sulfatos de las aguas
freticas y para exposicin al agua de mar.Las resistencias relativas
de los hormigones preparados con cada uno de los cinco tipos de
cemento se comparan en la tabla 1.9, a cuatro edades diferentes; en
cada edad, se han normalizado los valores de resistencia para
comparacin con el hormign de cemento tipo I.
TIPOS DE CEMENTO EN EL PERULasempresascementeras en Per,
producen los siguientes tipos de cemento:Cemento Andino S.A.Cemento
Portland Tipo ICemento Portland Tipo IICemento Portland Tipo
VCemento Portland Puzolnico Tipo I (PM)Cementos Lima S.A.Cemento
Portland Tipo I;Marca"Sol"Cemento Portland Tipo IP - Marca "Super
Cemento Atlas"Cementos Pacasmayo S.A.A.Cemento Portland Tipo
ICemento Portland Tipo IICemento Portland Tipo VCemento Portland
Puzolnico Tipo IPCemento Portland MS-ASTM C-1157Cemento Portland
Compuesto Tipo 1CoCementos Selva S.A.Cemento Portland Tipo ICemento
Portland Tipo IICemento Portland Tipo VCemento Portland Puzolnico
Tipo IPCemento Portland Compuesto Tipo 1CoCemento Sur S.A.Cemento
Portland Tipo I - Marca "Rumi"Cemento Portland Puzolnico Tipo IPM -
Marca "Inti"Cemento Portland Tipo II*Cemento Portland Tipo V*Yura
S.A.Cemento Portland Tipo ICemento Portland Tipo IPCemento Portland
Tipo IPMTIPOS Y CLASES DE CEMENTOEmpresasCemento PortlandC.
Portland Adicionados
IIIVIPI(PM)MSI Co
Cemento Andino(1)(1)(1)
Cementos Lima(1)
Cementos Pacasmayo
Cementos Selva(1)(1)(2)(1)(2)
Cementos Sur(2)(2)
Yura(2)(2)