CEMENTO PORTLAN

EL CEMENTO PORTLAND

I. INTRODUCCIÓN:

Los usos industriales de la cal han proporcionado importantes contratos para los químicos e ingenieros desde años atrás cuando la cal y los cementos naturales fueron introducidos. En la actualidad solo se necesita mencionar las paredes y las vigas de concreto reforzado, túneles, diques y carreteras para imaginar la dependencia de la civilización actual con estos productos. La conveniencia, precio accesible, adaptabilidad, resistencia y durabilidad de ambos productos han sido fundamentales para estas aplicaciones.

No obstante, de los modernos caminos de concreto y edificios alrededor de nosotros, es difícil imaginar el tremendo crecimiento de la industria del cemento durante el siglo pasado. El hombre tuvo que ir descubriendo ciertas rocas naturales, las cuales a través de una calcinación simple dan un producto que, al agregar agua, se endurece. El avance real no tomaba parte todavía en los estudios fisicoquímicos y de ingeniería química de poner las bases para las plantas modernas y eficientes que trabajaran bajo condiciones controladas en una variedad de materiales crudos.

II. OBJETIVOS

 Objetivo General:

 Identificar las propiedades y características del cemento portland.

 Objetivos Específicos:

 Dar a conocer el proceso de elaboración del cemento portland.

 Identificar los compuestos químicos que forman al cemento portland.

 Identificar las materias primas que constituyen el cemento portland.

 Determinar la clasificación del cemento portland.

 Dar a conocer la comercialización del cemento portland.

III. CONTENIDO

CAPÍTULO I: ORIGEN DEL CEMENTO PORTLAND

El cemento "Portland" tiene sus orígenes en la cal u óxido de calcio, a partir del cual y luego de cientos de años de estudios empíricos y científicos, se llega a lo que hoy se conoce como cemento. A través de la historia de los pueblos egipcios, griegos y romanos, se utilizó la cal como ligante en sus construcciones. En la América Prehispánica los Aztecas la emplearon también en la fabricación de tabiques y techos armados con caña y bambú. En 1824, un albañil Inglés llamado Joseph Aspdin, patentó un producto que él llamó cemento Portland, pues al endurecerse adquiría un color semejante al de una piedra de la isla Portland en Inglaterra. En 1838, este cemento se utilizó por primera vez en una construcciónde importancia en uno de los túneles construidos bajo el río Támesis en Londres. David Saylor, un técnico norteamericano, fue el primero en fabricar cemento en América, así nacía en 1850 la industria cementera en Norteamérica. El uso del cemento Portland continuó extendiéndose hasta convertirse en el material de construcción más utilizado en el mundo.

El Cemento Portland es un conglomerante o cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontínuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón o concreto. Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

Fue 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 la isla de Pórtland, en el condado de Dorset.

CAPÍTULO II: MATERIAS PRIMAS DEL CEMENTO PORTLAND.

Los dos materiales principales con los que se fabrica el cemento portland son dos:

La piedra caliza y la arcilla, estas que se extraen de yacimientos a cielo abierto.

La otra materia prima que se utiliza es el yeso, que se incorpora en el proceso de la molienda, para regular el tiempo de fraguado.

La Piedra Caliza: es una roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio (CaCO3), generalmente calcita. También puede contener pequeñas cantidades de minerales como arcilla, hematita, siderita, cuarzo, etc., que modifican (a veces sensiblemente) el color y el grado de coherencia de la roca. El carácter prácticamente monomineral de las calizas permite reconocerlas fácilmente gracias a dos características físicas y químicas fundamentales de la calcita: es menos dura que el cobre (su dureza en la escala de Mohs es de 3) y reacciona con efervescencia en presencia de ácidos tales como el ácido clorhídrico.

Es una roca importante como reservorio de petróleo, dada su gran porosidad. Tiene una gran resistencia a la meteorización; esto ha permitido que muchas esculturas y edificios de la antigüedad tallados en caliza hayan llegado hasta la actualidad. Sin embargo, la acción del agua de lluvia y de los ríos (especialmente cuando se encuentra acidulada por el ácido carbónico) provoca su disolución, creando un tipo de meteorización característica denominada kárstica. No obstante es utilizada en la construcción de enrocamientos para obras marítimas y portuarias como rompeolas, espigones, escolleras entre otras estructuras de estabilización y protección.

La roca caliza es un componente importante del cemento gris usado en las construcciones modernas y también puede ser usada como componente principal, junto con áridos, para fabricar el antiguo mortero de cal, pasta grasa para creación de estucos o lechadas para "enjalbegar" (pintar) superficies, así como otros muchos usos por ejemplo en industria farmacéutica o peletera. Se encuentra dentro de la clasificación de recursos naturales (RN) entre los recursos no renovables (minerales) y dentro de esta clasificación, en los no metálicos, como el salitre, el aljez y el azufre.

Las arcillas: está constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la descomposición de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposición de rocas que contienen feldespato, originada en un proceso natural que dura decenas de miles de años.

Físicamente se considera un coloide, de partículas extremadamente pequeñas y superficie lisa. El diámetro de las partículas de la arcilla es inferior a 0,002 mm. En la fracción textural arcilla puede haber partículas no minerales, los fitolitos. Químicamente es un silicato hidratado de alúmina, cuya fórmula es: Al2O3 • 2SiO2 • H2O.

Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y también sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 °C. La arcilla endurecida mediante la acción del fuego fue la primera cerámica elaborada por el hombre, y aún es uno de los materiales más baratos y de uso más amplio. Ladrillos, utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicales como la ocarina son elaborados con arcilla. También se la utiliza en muchos procesos industriales, tales como en la elaboración de papel, producción de cemento y procesos químicos.

CAPÍTULO III: COMPONENTES QUÍMICOS DEL CEMENTO PORTLAND.

 Silicato tricálcico (C3S)

 Silicato Dicálcico (C2S)

 Aluminato Tricalcico (C3A)

 Ferroaluminato tetracálcico (FAC4)

Cada uno de los cuatro compuestos principales del cemento portland contribuye en el comportamiento del cemento, cuando pasa del estado plástico al estado endurecido después de la hidratación. Por ejemplo:

Silicato tricálcico (C3S); Es el que produce la alta resistencia inicial del cemento portland hidratado. La reacción del C3S con agua desprende gran calor (calor de hidratación). La rapidez de enducimiento de la pasta de cemento es directamente proporcional con el calor de hidratación.

Silicato Dicálcico (C2S); Es el causante principal de la resistencia posterior de la pasta de cemento.

Aluminato Tricalcico (C3A); El yeso agregado al cemento portland durante la trituración o molienda en el proceso de fabricación s e combina con el C3A, porque se hidrata con rapidez y solo desarrolla baja resistencia.

Ferroaluminato tetracálcico (FAC4); Es semejante al C3A, porque se hidrata con rapidez y solo desarrolla baja resistencia.

Donde los silicatos (C3S y C2S) son los componentes principales ya que suman alrededor del 80 % de los compuestos y son los responsables del desarrollo de resistencia del cemento portland. Mientras que el C3S actúa sobre el desarrollo de resistencia temprana hasta los 28 días, el C2S presenta una hidratación algo diferida y actúa sobre la resistencia final. El C3A que se encuentra en pequeñas cantidades actúa sobre el tiempo de fragüe, la resistencia a primeras horas del hormigón y su presencia hace vulnerable al hormigón a la acción de los sulfatos. El FAC4 se considera casi un subproducto de la fabricación de clinker y actúa principalmente sobre la coloración del cemento y aporta cierta vulnerabilidad a los sulfatos.

CAPÍTULO IV: PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND

Las materias primas son piedras calizas y arcillas. En un principio se buscaron canteras de piedras calizas arcillosas, con 20-40% de arcillas. En la actualidad se explotan por separado calizas y arcillas, mezcladas luego en la proporción adecuada. Las sucesivas etapas de la fabricación son: Mezcla y molienda de las materias primas: Ambos procesos se cumplen conjuntamente dentro del molino de bolas, gran tambor horizontal giratorio dentro del cual hay bolas metálicas. Los choques, durante su rotación, pulverizan las materias primas, convertidas en pasta cruda. Se puede trabajar de dos maneras: por vía seca, en la que la mezcla y molienda se efectúan

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